Детектор разности частот Советский патент 1986 года по МПК H03D13/00 

f

Изобретение относится к радиотех-- нике и может быть использовано в системах контроля стабильности час-- тоты синтезаторов, формирующих одновременно М сигналов.

Цель изобретения - повышение точности при одновременном расширении диапазона сравниваемых частот.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого детектора разности частот; на фиг,2 временные диаграммы, поясн яющие его работу.

Детектор разности частот содержит первый D-триггер 1, делитель 2 часто ты, формирователь 3 импульсов, RS- триггер 4, второй D-триггер 5, элемент И 6, третий D-триггер 7.

Детектор разности частот работает следукнцим образом.

Если частоты f и f сравниваемых сигналов не кратны и не равны, то на выходе D-триггера 1 формируется импульсный сигнал, частота которого равна абсолютной величине разности частоты эталонного сигнала и ближайшей гармоники входного сигнала 4 f . В ЭТОМ случае с выхода формирователя 3 импульсов снимаются короткие отрицательные импульсы, соответствующие по времен переднему фронту сфор1«шрованного синала разностной частоты и подаваемые на вход установки в 1 RS-триг гера 4. На другой вход RS-триггера

1

поступают импульсы частотой f т /N с выхода делителя 2, где N - величина коэффициента деления. Величина частоты f j /N определяет точность детектирования разности частот. Период этого сигнала равен временному интервалу, на котором производится оценка частоты биений. В зависимости от значения разности частот возможны три режима работы детектора разности частот,

При соотношении частот Д . /N к моменту окончания интервала оценки (появления импульса на выходе делителя 2) RS-триггер 4 установлен в единичное состояние, которое соответствует неравенству частот входного и эталонного сигналов, С появлением импульса на выходе делителя 2 производится перезапись состояния RS-триггера 4 в D -триггер 5 с последующим сбросом RS-триггера 4 в нулевое состояние. Таким образом,

to

Ч

63352

в процессе работы устройства в D-триг- гере 5 хранится информация о соотношении частот входных сигналов на предыдущем интервале оценки, а состояние RS-триггера 4 к моменту появления очередного импульса на выходе делителя 2 соответствует оценке на текущем интервале. Эти два сигнала с выходов RS-триггера 4 и D-триггера 5 поступают на входы элемента И 6. Поскольку в рассматриваемом случае RS- триггер устанавливается в единицу на каждом интервале оценки, то к моменту появления сигнала на выходе делителя 2 на выходе элемента И 6 сформируется сигнал логической единицы, который переписывается в D-триггер 7 и подтверждается после каждого интервала оценки, если соотношение частот не изменяется.

При выполнении условия

20

-f f -f

25

30

lRS-триггер 4 устанавливается в едини- цу не на каждом интервале оценки, од- накО при этом возможна его установка в единицу на нескольких под- ряд следующих интервалах. Это приводит к тому, что в тактовые моменты времени (в моменты появления импульсов на выходе делителя 2) на выходе элемента И 6 может быть как единичный уровень, так и нулевой.

35

Следовательно,

при условии -,&f 2N

на выходе D-триггера 7 формиру40

Y

ется импульсный сигнал.

При вьтолнении условия uf N

45

КЗ-триггер 4 устанавливается в едгтни цу не на каждом интервале оценки, при этом установка в единицу на двух подряд следующих интервалах исключена, т,е. RS-триггер 4 и D-триггер 5 одновременно не находятся в единице. В этом случае на выходе элемента И 6 сформируется сигнал логи- 50 ческого нуля, который после прохождения импульса с выхода делителя 2 устанавливает D-триггер 7 в нулевое состояние, которое в дальнейшем не изменяется.

Если частоты сравниваемых входного и эталонного сигналов равны или кратны, то состояние D-триггера в процессе работы не изменяется, В

S5

3

этом случае с выхода формирователя импульсов снимается сигнал постоянного уровня, равный логической единице. RS-триггер 4 импульсами, пост пающими с выхода делителя 2, уста- навлиьается в нулевое состояние, ко торре затем переписывается в D-триг геры 5 и 7. Это нулевое состояние D триггера 7 соответствует равенству или кратности частот входных сигналов и в дальнейшем не изменяется.

Временным диаграммам, поясняющим работу детектора разности частот в описанных режимах (фиг.2) соответствуют сигнал на выходе D-тригге- ра 1(а), сигнал на выходе формирователя 3 импульсов (б), сигнал на выхде делителя 2 (в), сигнал на выходе RS-тригГера 4 (г), сигнал на выходе D-триггера 5 (д), сигнал на выходе элемента И 6 (е) и сигнал на выход D-триггера 7 (ж).

Таким образом, в предлагаемом детекторе разности частот при равенстве и кратности частот входных сигналов, а также при их отличии на величину не превышакщую f,/2N, на выходе формируется сигнал логического нуля, если разница частот удовлетворяет условию

аг f гл. : 2N N

то на выходе формируется импульсный сигнал,а при отличии частот входных сигналов на величину большую fjr /N,Ha выходе формируется сигнал логической единицы.

Абсолютная ошибка детектирования равна f T-/2N.. Относительная

ошибка составляет 1 „

не зависит от величины частот сравниваемых сигналов. Таким образом, абсолютная и относительная ошибки детектирования детектора разности частот имеют фиксированные значения и не зависят ни от каких дестабили- зирующих факторов.

Например, для обеспечения детектрования разности частот 1 МГц с абсолютной ошибкой 0,01 Гц необходимое значение коэффициента деления делителя 2 равно

N

т 2д1- ,„

5 Ю ,

0

0

при этом относительная ошибка соста -. ff

вит с 10 .

Выходной сигнал предлагаемого детектора разности частот имеет вид, 5 удобный для.индикации, при этом исключается необходимость дополнительного устройства обработки. Так, нап- ример, если на выход детектора разности частот подключить светодиод, то в зависимости от состояния частот входных сигналов он либо горит непрерывно, либо периодически загорается и гаснет, либо свечение отсутствует в соответствии с описанным алго- ритмом. Кроме того, в предлагаемом детекторе разности частот решение о соотношении частот входных сигналов выносится на основе совпадения оценок на двух следующих один за другим интервалах наблюдения. Таким образом, детектор разности частот оказывается защищенным от случайных однократных сбоев частоты оцениваемых сигналов.

Формула изобретения

5

5

Детектор разности частот, содер- g жащий первый и второй D-триггеры, делитель частоты, элемент И и RS- триггер, прямой выход которого соединен с D-входом второго D-триггера, прямой вьгход которого соединен с первым входом элемента И, причем вход синхронизации первого D-триггера соединен с входом делителя частоты и с источником эталонной частоты, а D-йход первого D-триггера соединен с - источником измеряемой частоты, о т - ;личающийся тем, что, с це- лью повьш1ения точности, при одновременном расширении диапазона сравниваемых частот, в него введены формирователь импульсов и третий D-триг- гер, вход синхронизации которого с оединен с входом синхронизации второго р-триггера, входом сброса RSr .триггера и выходом делителя частоты, причем прямой выход RS-триггера соединен с вторым входом элемен- -та И, выход которого соединен с D-входом третьего D-триггера, а прямой выход первого D-триггера через формирователь импульсов соединен с 5 входом установки RS-триггера, при этом прямой выход третьего D-триггера является выходом детектора разности частот.

0

-WH-

to-w

Csj M

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в. системах контроля стабильности частоты синтезаторов. Цель изобретения - повышение точности при одновременном расширении диапазона сравниваемых частот. Сигнал f и эталонный сигнал (ЭС) fj-r поступают на D-триг- гер 1, формирующий импульсный сигнал разностной частоты. Этот сигнал поступает на формирсватель 3 импульсов. Формируемые им короткие отрицательные импульсы устанавливают RS-триг- гер в 1. Делитель 2 частоты формирует сигнал частотой f, /N, задающий интервал, на котором производится оценка частоты биений. По этому сигналу состояние RS-триггера 4 пере- письшается в D-триггер 5, а RS-триг- гер устанавливается в О. Сигналы с RS-триггера 4 и р-триггера 5, соответствующие информации о соотношении частот входных сигналов в предыдущем и текущем интервалах, поступают через элемент И 6 на D-триггер 7, На выходе D-триггера 7 формируется сигнал О, если входные сигналы детектора разности частот равны или кратны, импульсный сигнал, если разница частот удовлетворяет условию „ ,-. /N, и сигнал 1, если с $ СО /N. 2 ил. ГчЭ 4 СА СО О1

Редактор Н.Бобкова

Составитель И.Грабилин Техред Л.Олершик

Заказ 4020/54Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производстзенно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор М.Демчнк