Устройство для сравнения близких частот двух импульсных последовательностей Советский патент 1983 года по МПК H03K5/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в дискретной автоматике, в частности в .устройствах частотной автоподстройки систем синхронизации, например, при сведении частот двух нетермостатированныЗс кварцевых генераторов одной номинальной ча тоты, а. также при подстройкечастоты одного кварцевого генератора под час тоту другого, принятого за .образцовый. Известно устройство, для формиров ния импульсов разностной частоты, со держащее четыре триггера, блок запус ка, реверсивный счетчик импульсов и блок декодирования, два элемента И, сумматор и генератор импульсов 11 Недостатком этого у тройства явля ется сложность, в том числе и слож.ность ряда блоков, входящих в его со тав. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство для формирования импульсов разностной частоты, содержащее элемент задержки с двумя выходами, два формирователя прямоугольных импульсов, четьфе элемента И и триггер, причем вход элемента задержки соединен с первым входом первого элемента И и ч рез первьц формирователь прямоугольiных импульсов с первой входной шиHofi, его первый выход - с первым вхо дом второго элемента И, второй вход которого подключен к второму входу первого элемента И, к .первым входам третьего и четвертого элементов И и рез второй формирователь прямоугольных импульсов к второй входной шине, а второй выход элемента задёряжи соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам триггера, первый и второй входа которого соеди нены соответственно с выходами первого и второго элементов ИС2}. Недостатком известного устройства является низкая точность сравнения частот в случае , когда разность периодов сравниваемых последовательностей импульса меньше длительности импульсов ,в одной из них, при этом фор шруится ложные импульсы. Целью изхзбрете шя является повышение точности сравнения близких частот импульсных последовательносте 443. 2 Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения близких частот двух импульсных последовательностей, содержащее три элемента И, два элемента задержки и триггер, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход- которого подключен к I входной шине первой импульсной последовательности и к первому входу второго элемента И, выход которого соеди нен с первым входом триггера, а второй вход - с входной шиной второй импульсной последовательности и через первый элемент задержки с третьим входом первого элемента И, введены четыре элемента НЕ и элемент ШШ, выход которого соединен с вторым входом триггера, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с входом первого элемента задержки и через первый элемент НЕ с четвертым входом первого элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента .ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, третий вход которого подключен к выходу второго элемента НЕ, вход которого соеди нен с первым входом второго элемента И и через второй элемент задержки с четвертым входом третьего элемента И и с входом третьего элемента НЕ, выход которого подключен к пятому вхо ду первого элемента И и к третьему входу второго элемента И , четвертый вход которого соединен с пятым входом элемента И и через четверть элемент НЕ с выходом первого элемента задержки. На фиг. I приведена функциональная схема устройства;на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. . Устройство для сравнения близких частот двух импульсных последовательностей (фиг. 1) содерзгмт элементы 1 и 2 задержки, элементы НЕ 3-6, элементы И 7-9, триггер 10, элемент ИЛИ 11, входные пшны 12 и 13 и выходную шину 14. Выход триггера 10 соединен с пер- . вым входом первого элемента И 7, второй вход которого подключен к входной шине 12 первой импульсной последовательности и к первому входу второго элемента И 8, выход которого соеди нен с первым входом триггера 10, а второй вход - с входной шиной 13 ВТО рой импульсной последовательности и через первый элемент 1 задеряски с третьим входом первого элемента И 7, при этом выход элемента ИЛИ 11 соеди нен с выходной шиной 14 устройства и с вторым входом триггера 10, выход которого подключен к первому вхо ду третьего элемента И 9, второй вхо которого соединен с входом первого элемента 1 задер : ки и через первый элемент НЕ 3 с четвертым входом первого элемента И 7, выход которого подключен к первому входу элемента ШШ 11, второй вход которого. соединен с выходом третьего элемента И 9, третий вход которого подключен к выходу второго элемента НЕ 4, вход которого соединен с первым входом второго элемента И 8 и через второй эле мент 2 задержки с четвертым входом третьего элемента И 9 и с входом тре тьего элемента НЕ 5, выход которого подключен к пятому входу первого элемента И 7 и к третьему входу второ го элемента И 8, четвертый вход кот рого соединен с пятым входом третье.го элемента И 9 и через четвертый элемент НЕ 6 с выходом первого элемента. 1 задер хки. Устройство работает следующим обр При различии срав1шваемых частот фронты импульсов последовательности с меньшей частотой от периода к пери оду отстают по фазе от фронтов соответствующих импульсов в последовател ности с большей частотой fewr.2а ), аналогично, фронты импульсов в после довательности с большей частотой от риода к периоду опережают по фазе фр ты соответствукя;(их импульсов в после довательности с меньшей частотой Ыг.2б). В результате последовательного фа зового набега через время, определяе мое расстройкой частот, в момент времени t прсадсходит совпадение (со бытие 0 передних фронтов импульсов сравниваемых последовательностей Ыг. 2а,б). I Посла этого возможно или совпадение переднего фронта импульса последовательности f к заднего фронта импульса последовательности f (событие Y) ШШ совпадение заднего фрон та импульса последовательности f и переднего фронта импульса последовательности f 2 (событие Yj) . При f f. первым в момент времени; t2 возникает событие Y2 {фиг.2а),а при событие Y2(фиг.2б). Импульсные последовательности f и 2 частоты которых необходимо сравнить, подаются соответственно на входы элемента 2 задержки, элемента НЕ 4 и элемента 1 задержки, элемента НЕ 3, при этом импульсы с выходов элементов 1 и 2 задеряски поступают на входы элементов НЕ 6 и 5 соответственно. Таким образом, из сравниваемых последовательностей формируются дополнительные последовательности: задержанные, инвертированные и задержанные инвертированные. Ка едому из событий Y,Y2H Y соответствует определенная комбинация импульсов в основных и дополнительных последовательностях. При совпадении сигналов передних фронтов первой и второй импульсных последовательностей (С,, Т2 ) с сигналами первой и второй задержанных инвертированных последовательностей ( выходе элемента И 8 формируется импульс сов ° ответствующий событию Y (фиг.За). Совпадение комбинации сигналов первых бсновной (/v-)) и задержанной инвертировангюй (f) , вторых инвертированной ( t2 ) и задержанной (23 импульсных последовательностей на элементе И 7 соответствует событию Y2 (иг.Зб) , а первых инвертированной (t) и задерзианной () , вторых основной ( Т2 )и задержанной инвертированной ( импульсных последовательностей па элементе И 9- событию Yj (фиг. За). При возникновении события Y сигнал с выхода элемента И 8 воздействует на триггер 10 и устанавливает его в состояние разрешения работы управляемых им элементов И 7 и 9, поскольку знак расстройки неизвестен,т.е. неизвестно, какое из событий Y2 или Y, произойдет первым после события Y х| , При срабатывании элемента И 7 импульс с его выхода через элемент ИЛИ 11 поступает на второй вход триггера JO. Низкий потенциал с его вы-, хода запрещает работу элементов И 7 и 9, поэтому возникновение события Yj после события Y е оказывает ВЛИЯ1ШЯ на работу устройства, вследствие чего на выходе элемента ИЛИ 11 формируются имЛульсы разностной частоты, а наличие их на выходе элемента И 7 определяет, что f f, Когда f- f, срабатывает элемент И 9 элемент И 7 не работает. Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 11 формируется импульсная по следовательность разностной частоты которая может быть измерена или использована в.соответствии с ;функцио кальнын применением устройства, а е батывание одного из элементов И 7 или 9 указывает на знак расстройки. Изменение взаимного временного положения импульсов сравниваемых по следовательностей в каждом периоде происходит на время ( Т), где периоды первой и второй импульсных последовательностей. События Yij. возникают ; через промежутки времеш j) необходимые для смещения фронтов импульсов одной последовательности по отношению к фронтам импульсов другой последовательности на период последовательности большей частоты (фиг.2). При f,j. f после события Y/, время {Необходимое для возникновения событи У2 определяется длительностью импул са , а события длительностью №2 )),где должно соблюдаться усло :вие .-. Аналогично, при 2 после события Y;j время-,необходимое для возникновения события Yj,определяется длительностью импуль са /«Г, а событие Y2 определяется длительностью Т. Ц- Vj , причем должно соблюдаться условие , / v j. - t f т X , Vl. л Событие Yj (Yj) появляется с разностной частотой, поскольку наступление следукицего событая Y.J (Уд) происходит через ремя/ за которое разность фаз двух ксм1ебаний изменяется на период. Если разность периодов ( р) не кратна указаншлм величинам, собы- тия Yu. и Ye пооисхопят но точно , 12 fg происходят не а с временной погрешностью. Длительность импульса совпадения (tcogrt максимальна при точной установке импульсов последоватедьностей f, и f2 в событиях (4мг .З) и уменьшается до нуля при возрастании временной погрешноста в их установке. Таким образом, наступление событий У, Yj и Yj фиксируется при ус- ловии IT..,- Т2/Х2Т2, однако при увеличении времени заде| хжи свыше половины меньшей из длительностей импульсов двух последовательностей возможна неоднозначность в фиксации собы- , тий, т.е. , H.. Использование данного устройства -для сравнения близких частот обеспечивает автоматизацию процесса сравиения, что особенно важно в системах синхронизащш, автоматического управения объектами и даюцретяой автоматической подстройки частоты, а таке возможность оперативного контроля еличины и знака расстр йЬш в с-пуае изменения частот относительно руг друга.

УСТРОЙСТВО ДНЯ СРАВНЕНИЯ БЛИЗКИХ -ЧАСТОТ ДВУХ ИМПУЛЬСНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ, содержащее три элемента И, два элемента задерхоси и триггер выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к входной шине первой импульсной последовательности и к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с первым входом триггера, а второй вход с входаюй шиной второй импульсной последаэватеяьности и через первый элемент задержки с третьим входом первого элемента И, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности сравне1шя близких частот, в него введены четыре элемента НЕ и элемент ИЛИ, выход которого соеди нен с вторым входом триггера, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с входом первого элемента задержки и через первый элемент НЕ с четвертьм входом первого элемента И, выход которого подключен к первому входу элемента ШШ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, третий вход которого подключен к выходу второго элемента НЕ, вход которого (Л соединен с первым входом второго элемента И и через второй элемент задержки с четвертым входом третьего элемента И и с входом третьего элемента НЕ, выход которого подключен к пятому входу первого элемента И и к третьему входу второго элементами, о ел четвертый вход которого соединен с пятым входом третьего элемента И и через четвертый элемент НЕ - с выО) ходом первого элемента задержки. 4 4 Сдд