Устройство для сравнения периода следования импульсов с заданной нормой Советский патент 1984 года по МПК H03K5/26 H03K5/19 

Устройство для сравнения периода следования импульсов с заданной нормой относится к импульсной технике и может использоваться для автоматического контроля периода или частоты импульсных последовательностей .

Известно устройство для сравнения частот, содержащее последовательно соединенные формирователь импульсов, триггер, элемент заержки, а также первый и второй элементы И, счетчик, тактовый генератор, элемент И-НЕ, причем выходы счетчика соединены с входами элеенту И-НЕ, а его выход подключен к одиночному входу триггера, выходы которого соединены с входами первого и второго элементов И соответственно f .

Однако у устройства недостаточно высокое быстродействие, так как контроль частоты осуществляется через один период следования входных импульсов, и невысокая достоверность контроля, т.е. устройство выает информацию лишь при превышении частоты по отношению к заданной Норме.

Наиболее близким по технической ущности к предлагаемому является устройство для сравнения периода следования импульсов с заданной нормой, содержащее источник тактовой частоты, дифференцирующую цепь. елитель частоты, триггер, элемент ИСКЛЮЧАКЯДЕЕ ИЛИ, два элемента И, ва фильтра нижних частот, пороговый блок, в котором выходы элементов И через фильтры нижних частот подключены к входам порогового блока, первый вход триггера через делитель частоты подключен к источнику тактовой частоты, а второй его вход через дифференцирующую цепь подключен к входу устройства, первый вход элемента -ИСКЛЮЧАЮ ДЕЕ ИЛИ подключен к выходу триггера, к второму входу делителя частоты и к первому входу первого элемента И, второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к входу устройства и к первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к второму входу первого элемента И и к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ J2L.

Недостатком устройства для сравнения периода следования импульсов с заданной нормой является недостаточно высокая достоверность контроля частоты и низкая точность сравнения периода следования импульсов с . заданной нормой.

Во-первых, в устройстве отсутствует возможность получать информацию в случае, если частота контролируемых импульсов становится номинальной (равной норме).

Во-вторых, выходной сигнал недостаточно полно характеризует истинное расхождение периода следования измеряемой импульсной последовательности от заданной нормы, так как на выходе порогового элемента (устройства) формируется вьЬсодной сигнал усредненного значения

с погрешностью, определяемой фильтром нижних частот.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля и точности сравнения периода.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения периода следования импульсов с задан НОЙ нормой, содержащее первый и второй элементы И, элемент ИЛИ,счетчик импульсов, источник тактовой частоты, первый триггер, единичный вход которого подключен к

первому выходу формирователя импульсов , вход которого является входом устройства, введены второй, третий и четвертый триггеры, третий, четвертый и пятый элементы И и элемент И-НЕ, первый вход кото рого подключен к второму выходу формирователя импульсов, к первому входу третьего элемента И, а также к нулевому входу первого и единичному входу второго триггеров,

5 прямые выходы которых соединены с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, вторые входы которых соединены с выходом элемента И-НЕ, третьи входы соеди0 иены с выходом источника тактовой частоты, а выходы подключены, соответственно, к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу счетчи5 ка импульсов, второй и третий входы которого подключены, соответственно к инверсному и прямому выходам третьего триггера и первым входам четвертого и пятого элементов И,

Q выходы которых являются, соответственно, первым и вторым выходами устройства, а вторые входы соединены с выходом второго элемента И, при этом выход счетчика подключен к нулевому входу второго триггера, к второму входу элемента И-НЕ и к единичному входу четвертого триггера, нулевой вход которого подключен к шине сброс, а выход - к второму входу тре;гьего элеменА И, выход

0 которого соединен с единичным входом третьего триггера, нулевой вход которого подключен к первому выходу формирователя импульсов, причем выход элемента И-НЕ является

5 третьим выходом устройства.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство для сравнения периода следования импульсов с задавной нормой содержит источник 1 тактовых частот, формирователь 2 импульсов, счетчик 3 импульсов, первый, второй третий и четвертый триггеры 4-7, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И 8-12, элемент И-НЕ 13, элемент ИЛИ 14, входную шину 15, первую, вторую и третью выход1 ые шины 16-18.

Входная шина 15 подключена к входу формирователя 2, первый выход которого соединен с единичным входом триггера 4 и нулевым входом триггера 6. Второй выход формирователя 2 импульсов подключен к нулевому входу триггера 4, к единичному входу триггера 5, к первому входу элемента И-НЕ 13 и к первому входу элемента И 10. Выход источника 1 тактовой частоты соединен с третьими входами элементов И 8 и 9, рые входы которых соединены с выходом элемента И-НЕ 13 и с выходной шиной 18, при этом первые входы элементов И 8, 9 подключены к прямым выходам триггеров 4 и 5 соответственно. Выход элемента И 8 подключен к первому входу элемента ИЛИ 14. Выход элемента И 9 подключен к вторым входам элементов И11и12ик второму входу элемента ИЛИ 14, выход которогоподключен к первому входу, реверсивного счетчика 3, второй и третий вход которого подключены соответственно к инверсному и прямому выходам триггера б и первым входам элементов И 11 и 12, выходы которых соединены с выходными шинами 16 и 17 соответственно. Выход счетчика 3 подключен к нулевому входу триггера 5, к второму входу элемента И-НЕ 13 и к единичному входу триггера 7, нулевой вход которого подключен к шине сброс, а выход - к второму входу элемента И 10, выход которого соединен с единичным входом триггера 6.

I

Устройство для сравнения периода следования импульсов с заданной нормой работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 4-7 установлены в нулевое состояние, при этом элементы И 8,9 закрыт низким потенциалом прямых выходов триггеров 4 и 5 соответственно, а на втором входе счетчика высокий потенциал инверсного выхода триггера 6, элемент И 10 закрыт низким потенциалом с прямого выхода триггера 7, элемент И 11 по первому входу закрыт низким потенциалом с прямого выхода, а элемент И 12 по пер .вому входу открыт высоким потенциалом с инверсного выхода триггера б, .на выходе элемента И-НБ положительный потенциал.

5 с приходом полупериода измеряемой частоты с шины 15 (фиг.2а, 34г 4q) на вход формирователя 2 на его первом выходе формируется импульс соответствующий переднему фронту 0 входного сигнала (фиг.25, 36, 4S), который устанавливает триггер 4 в единичное состояние (фиг.2с., Зг, 4). Разрешакяций (высокий) потенциал прямого выхода триггера 4 откры5 вает элемент И 8 и импульсы источника тактовой частоты через элемент И 8, и элемент ИЛИ 14 поступают на оПервый вход реверсивного счетчика 3 (фиг.2д, 3, 4д), установленного по второму входу на сложение

0

высоким потенциалом инверсного выхода триггера 6.

Если частота измеряемых импульсов меныие заданной нормы (() ,

с то счетчик 3 заполняется импульсами источника 1 тактовой частоты, импульс переполнения (переноса) счетчика 3 устанавливает триггер 7 в единичное состояние (фиг.2:К), а в триггере 5 подтверждает нулевое

0 состояние, счетчик 3 продолжает

заполняться импульсами тактовой частоты через элемент И 8.

По. заднему фронту полупериода .измеряемой частоты на втором вы5 ходе формирователя 2 формируется импульс, соответствунмций заднему фронту входного сигнала (фиг.26), который устанавливает триггер 4 в нулевое, а триггер 5 в единичное

0 состояние (фиг.2л) и через открытый по второму входу элемент И 10 поступает на единичный вход триггера 6,устанавливая его в единичное состояние (фиг.2), высокий потен5 циал прямого выхода которого устанавливает счетчик 3 на вычитание. Одновременно запрещакяций (низкий) потенциал прямого выхода триггера 4 закрывает элемент И 8, и разрешаю. щий (высокий) потенциал прямого выхода триггера 5 открывает элемент И 19 и импульсы источника тактовой частоты Через элемент И 9 и Элемент. ИЛИ 14 поступают на первый вход счетчика 3. Счетчик 3 работает на вычитание, на шину 16 через элемент . И 11, открытый по второму входу высоким потенциалом прямого выхода триггера 6, поступают импульсы источника 1 тактовой частоты, ко0 личество которых определяет величину расхождения периода следования измеряемой частоты от заданной норма (фиг.2к). Импульс переполнения (переноса) счетчика 3

5 устанавливает в -нулевое состояние

триггер 5 (1)иг.2и), низкий потенциал прямого выхода которого закрьгеает элемент И 9.

Если частота измеряемых импульсов больше заданной нормы () то счетчик 3 заполняется имп 1ьсами источника 1 тактовой частоты до прихода импульса, сформированного по ЗЕднему фронту полупериода измеряемой частоты (фиг.3ft). Задний фронт входного сигнала устанавливает триггер 4 в нулевое состояние (фиг.32.), а триггер 5 - в единичное состояние (фиг.За). Запрещающий (низкий) потенциал прямого выхода триггера 4 закрывает элемент 8, а разрешающий (высокий) потенциал прямого выхода триггера .открывает элемент И 9 и импульсы источника тактовой частоты через элемент И 9 и элемент ИЛИ 14 поступают на первый вход счетчика 3, дополняя его (фиг.З), а через открытый по первому входу высоким потенциалом инверсного выхода триггера 6 элемент И 12 на шину 17 и их количество определяет величину расхождения периода следования измеряемой частоты от заданной нормы (фиг.З). Импульс переполнения (переноса) счетчика 3 (фиг.Зж) устанавливает в нулевое состояние триггер 5 (фиг.Зе), низким потенциалом прямого выхода которого закрывается элемент И 9.

Если измеряемая частота раьна норме (), то импульс второго выхода формирователя 2 (фиг.4Ь) и импульс переполнения (переноса) счетчика 3 (фиг.4е) поступают одновременно ; на входы элемента И-НЕ 13 на выходе которого появляется отрицательный импульс, закрывающий элементы И 8, 9 и поступающий на шину 18 (фиг. 451) .

.Установка устройства в исходное состояние осуществляется на сигнал сброса (фиг.2А, 3h, 4g).

Конструктивные особенности позволяют повысить достоверность контроля частоты и точность сравнения периода за счет того, что информация, получаемая с одного или друтого выхода устройства, выдается только при отклонениях измеряемой частоты соответственно выше или ниже номинального значения (нормы); за счет получения дополнительной

информации (с третьего выхода устройства) , когда измеряемая частота становится равной норме, а также за счет получения абсолютного значения отклонения периода измеряемой

от заданной нормы в виде количества импульсов, определяющих расхождение периода следования измеряемой импульсной последовательности от заданной нормы.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ПЕРИОДА СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ С ЗА-. ДАННОЙ НОРМОЙ, содержащее первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, счетчик импульсов, источник тактовой частоты, первый триггер, единичный вход которого подключен к первому выходу формирователя импульсов, вход которого является входом устройства. Отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля и точности сравнения периода, в него введены второй, третий и четвертый триггеры, третий, четвертый и пятый элементы И и элемент И-НЕ, первый вход которого подключен к второму выходу формирователя импульсов, к первому входу третьего элемента И, а также к нулевому входу первого и единичному входу второго триггеров, прямые выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходом элемента И-НЕ, третьи входы соединены при этом с выходом источника тактовой частоты, а в аходы подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу счетчика импульсов, второй и . третий входы которого подключены соответственно к инверсному и прямому выходам третьего триггера, а также соответственно подключены к первым входам четвертого и пятого элементов И, выходы которых являютi ся соответственна первым и вторым входами устройства, а вторые входы (Л С соединены с выходом второго элемен- та И, при этом вцход счетчика импульсов подключен к нулевому входу второго триггера, к второму входу элемента И-НЕ и к единичному входу четвертого триггэра, нулевой вход которого подключен к .шине сброса, а выход - к второму входу третьего элемента И, выхсд которого соее динен с единичным входом третьего -si триггера, нулевой вход которого подключен к первому выходу формирова00 теля импульсов, причем выход эле р а И-НЕ является третьим выходом устройства..

iimuiiijiiiiiiiiiiiniiii

ем3иЖ1ШИ

Л.

аг. 3