Времяимпульсный компаратор Советский патент 1984 года по МПК H03K5/26 

1 Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и в измерительной технике. Известно устройство, содержащее одновибратор, вход которого соединен с входной шиной и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом одновибратора и с первыми входами триггера и второго элемента И, вторые входы которых соединены с выходом первого элемента И, а выход триггера соединен с третьим входом второго элемента И Cl Недостаток этого устройства соетоит в невысокой помехоустойчивости из-за отсутствия какого-либо усреднения в устройстве. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является частотный ком паратор, содержащий формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной устройства, а выход с первым входом первого элемента И непосредственно и с его вторым входом через одновибратор, второй элемент И, выход которого соединен с первым входом первого триггера, второй триггер и третий элемент И, входы которого соединены с выходкой шиной устройства и вторым входом перво го триггера, а выход подключен к вхо ду одновибратора и первому входу вто рого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго триггера, вы ход которого является выходной шиной устройства, а второй вход второго триггера соединен с выходом первого триггера t23. Данное устройство обладает более высокой помехоустойчивостью, однако обладает гистерезисом переключения из-за изменения длительности импульсов на входе одновибратора. Наличие гистерезиса, величина которого зависит от уровня помехи флуктуации в частоте входного сигнала, приводит к понижению достоверности фиксации . границы частотного диапазона при реверсном изменении частоты входного . сигнала. Кроме того, устройство имее ограниченные функциональные возможности из-за того, что вырабатывает лишь сигнал, соответствующий превышению входной частоты порогового значения. 52 Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем формирования различных кодовых комбинаций (Равно, Больше и Меньше) на выходе устройства при наличии усреднения при принятии решения. Поставленная цель достигается тем, что 1-ремяимпульсный компаратор, содержащий формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной устройства, а выход - с первым входом первого элемента И непосредственно и с его вторым входом через одновибратор, второй элемент И, выход которого соединен с первым входом первого триггера, второй триггер и . третий элемент И, введены два счетчика импульсов, два элемента ИЛИ, два элемента задержки и четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, причём счетный вход первого счетчика импульсов соединен с выходом формирователя импульсов, а выход через первый элемент задержки соединен с первыми входами второго, третьего и четвертого элементов И и через последовательно соединенные первый и второй элементы задержки - с входом сброса второго счетчика импульсов, с четный вход которого соединен с выходом пятого элемента И, первый вход которого соединен с выходом, первого элемента И, а второй - с вторым входом второго элемента И и выходом шестого элемента И, первый вход которого соединен с прямым выходом младшего разряда второго счетчика импульсов, а второйс прямым выходом старшего разряда второго счетчика импульсов и первым входом седьмого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом младшего разряда второго счетчика импульсов, а выход - с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ,выход первого из которых соединен с первым входом второго триггера, а второй вход - с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом второго триггера и с выходом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным . выходом старшего разряда второго счетчика импульсов. На чертеже приведена структурная электрическая схема времяимпульсного компаратора. Времяимпульсный компаратор содержит формирователь 1 импульсов, вход которого соединен с входной шиной 2 устройства, а выход - с первым входом первого элемента И 3 непосредственно и с его вторым входом через од новибратор А, второй элемент И 5, вы ход которого соединен с первым входо первого триггера 6, второй триггер 7 и третий элемент ИЗ, два счетчи ка 9 и 10 импульсов, два элемента ИЛ 11 и 12, два элемента 13 и 14 задерж ки и четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И 15-18, причем счетный вход первого счетчика 9 импульсов соединен с выходом формирова теля 1 импульсов, а выход через первый элемент 13 задержки соединен с первыми входами второго, третьего и четвертого элементов И 5, 8 и 15 и через последовательно соединенные первый и второй элементы 13 и 14 задержки - с входом сброса второго счетчика 10 импульсов, счетньш вход которого соединен с выходом пятого элемента 16 И, первый вход которого соединен с выходом первого элемента 3 И, а второй - с вторым входом второго элемента И 5 и выходом шесто го элемента И 17, первый вход которого соединен с прямым выходом младшего разряда второго счетчика 10 импульсов, а второй - с прямым выходом старшего разряда второго счетчика 10 импульсов и первым входом седьмого элемента И 18, второй вход которого соединен с инверсным выходо младшего разряда второго счетчика 10 импульсов, а выход - с вторым входом третьего элемента И 8, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов 11 и 12 ТЛИ, выход первого из которых соединен с первым входом второго триггера 7, а второй вход - с первым входом первого триггера 6, второй вход которого соединен с выходом второго элемента 12 ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом второго триггера и с вькодом четвертого элемента 15 И, второй вход которого соединён с инверсным выходом старшего разряда второго счетчика 10 импульсов, выходы первого и второго триггеров 6 и 7 являются соответственно первой и второй выходными шинами 19 и 20 устройства. Устройство работает следующим образом. С появлением на шине 2 входного сигнала на выходе формирователя 1 формируются прямоугольные импульсы единичного уровня, длительность которых равна полупериоду входного сиг нала. Эти импульсы, поступая на счетный вход счетчика 9, заполняют его, на выходе счетчика 9 периодически появляются импульсы, определяющие момент вьщачи результатов работы уст ройства (для конкретности примем, что счетчики 9 и 10 являются двухразрядными) . При этом импульсом с выхода счетчика 9, прошедшим через элементы 13 и 14, обнуляется счетчик 10. Одновременно каждым импульсом с выхода формирователя 1 запускается одновибратор 4, вырабатывающий импульсы нулевого уровня, поступающие на вход элемента 3. На выходе же элемента 3 импульсы появляются только в момент совпадения сигналов с выходов формирователя 1 и одновибра тора 4. Таким образом, на выходе элемента 3 формируются импульсы только в том случае, если длительность полупериода входного сигнала превьш1ает длительность импульса одновибратора 4. Эти импульсы поступают через элемент И 16 на счетный вход счетчика 10, т.е. этот счетчик импульсов считает только то число периодов входного сигнала, длительность полупериода которых больше заранее установленного порога. В момент заполнения счетчика 9 импульс с его выхода поступает через элемент 13 на первые входы злементов И 5, 8 и 15, на вторые входы которых поступают сигналы, уровни которых зависят от степени заполнения счетчика 10 (за четыре периода входной частоты). Если на вход счетчика 10 не поступит ни одного импульса или только один, то разрешающий сигнал присутствует на первом входе элемента И 15, при этом на его выходе появляется импульс, после которого триггер 6 оказывается в единичном, а триггер 7 в нулевом состоянии, что соответствует коду на шинах 19, (Меньше).

Если на вход счетчика 10 поступит два импульса, то разрешакнций сигнал присутствует на первом входе элемента И 8, при этом на его выходе появляется импульс который, пройдя через элементы ИЛИ 11. и 12, установит триггеры 6 и 7 в единичное состояние, что соответствует коду на шинах 19, 20 - 11 (Равно).

Если же на вход счетчика 10 поступит три импульса, то разрешающий сигнал присутствует н& первом входе элемента И 5, при этом на его выходе появляется импульс, поели которого триггер 6 оказывается в нулевом а триггер 7 - в единичном состоянии, что соответствует коду на шинах /19, 20 - 01 (Больше),

Больше трех импульсов на вход счетчика 10 поступить не может, так как элемент И 16 по сигналу на его втором входе запрещает прохождение импульсов на счетный вход счетчика 10

Таким образок, работа устройства происходит циклически, а каждый цикл состоит из п операций сравнения (где п - число разрядов в счетчиках импульсов) , результат же сравнения формируется по мажоритарному принципу, обеспечивая высокую достоверность результатов работы устройства.

Данный времяимпульсный компаратор по сравнению с известным устройством имеет большие функциональные возможности за счет формирования различных (трех) кодовых комбинаций при наличии усреднения при принятии решения.

I/S А

20

л

t i.

ВРЕМЯИМПУЛЬСНЫЙ КОМПАРАТОР, содержащий формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной устройства, а выход - с первым входом первого элемента И непосредственно и с его вторым входом через одновибратор, второй элемент И, выход которого соединен с первым входом первого триггера, второй триггер И третий элемент И, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены два счетчика импульсов, два элемента ИЛИ, два элемента задержки, четвертый, пятый, шестой ;и седьмой элементы И, причем счетный вход первого счетчика импульсов соединен с выходом формирователя импульсов, а выход через первый эле-if :.: .i{ мент задержки соединен с первыми входами второго, третьего и четвертого, элементов И и через последовательно соединенные первый и вторрй элемен- ты задержки - с входом сброса второго счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом пятого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И, а второй - с вторым входом второго элемента И и выходом шестого элемента И, первый вход которого соединен с прямым выходом младшего разряда второго счетчика импульсов, а второй - с прямым выходом старшего i разряда второго счетчика импульсов и первым входсм седьмого элемента (Л И, второй вход которого соединен с инверсным выходом младшего разряда второго счетчика импульсов, а выход с вторым входом третьего элемента И, § выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выход первого из которых соедиэо нен с первым входом второго тригге ра, а второй вход - с первым входом первого триггера, второй вход котороvi го соединен с выходом второго элемен00 СП та ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом второго.триггера и с выходом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом старшего разряда второго счетчика импульсов.