Устройство для получения разности двух близких частот Советский патент 1986 года по МПК H03K5/24 

Изобретение отрюсится к импульсной технике и может найти применение преимуиественно при точной обработке двух близких по значению частот, поступающих от первичных преобразователей датчиков, в которых разностная частота является мерой входной величины.

Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости.

На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы и таблица логических состояний элементов.

Устройство для получения разности двух близких частот содерямт первую 1 и вторую 2 входные шины., эле.мент 3 задержки, два D-триггера 4 и 5, два элемента И 6 и 7, RS-триггер 8, выход которого соединен с выходной шиной 9. Шина 1 соединена с входом синхронизации первого D-триггера 4 и через элемент 3 задержки с тактовым входом второго D-триггера 5. Шина 2 соединена с D-входами триггеров 4 и 5, прямые выходы которых через первый элемент И 6 соединены с S-входом RS-триггера 8, а инверсные выходы второй элемент И 7 соединены с R-входом триггера 8.

Устройство работает следующим образом.

Импульсная последовательность 10 частоты f с шины 1 поступает на тактовый вход триггера 4 и на элемен 3 задержки, осуешствляющий сдвиг ее фронтов на время Т . Задержанная импульсная последовательность 1I с выхода элемента 3 поступает на тактовый вход триггера 5. На D-входы триггеров 4 и 5 с шины 2 подается импульсная последовательность 12 (или. 13) частоты f„ . Временной интервал сГ мелсду Лронтами импульс последовательностей 10 и 1 остается постоянным, а временные сдвиги между фронтами импульсов последовательностей 10 и 12, а также 11 и 12 (10-и 13; II и 13) вследствие различия частот f о постепенно изменяют1СЯ. Фронты импульсов уменьшаемой частоты f попеременно совпадают то ,с положительными полупериодами импульсов вычитаемой частоты f„, то с их отрицательными полупериодами, изменяя при этом состояние триггеров 4 и 5.

Взаимное расположение тр.ех импульсных последовательностей 10-12 (или 10, 11 и 13) в любой момент времени при вычитании можно описать четырьмя характерными временными зонами: зоной о , соответствующей совпадению обоих фронтов импульсов последовательностей 10 и 11 с положительн :.1ми полупериодами импульсов последовательности 12 (или 13); зоной 8 , соответствующей совпадению фронтов импульсов последовательност 10 с положительными полупериодами импульсов последовательности 12 (или 13), а фронтов импульсов последовательности 11 с отрицательными полупериодами импульсов последовательности 12; зоной Ь, соответствующей совпадению фронтов импульсов последовательностей 10 и 11 с отрицательными полупериодами импульсов вычитаемой последовательности 12; зоной г , соответствующей совпадению фронтов импульсов последовательност 10 с отрицательными полупериодами импульсов вычитаемой последовательности 12 (13), а фронтов импульсов последовательности 11 - с их положительными полупериодами.

Устройство сохраняет работоспособность при следующем соотношениях между значениями уменьшаемой и вычитаемой частот f и f i

3/4 4/3.

2

Рассмотрим случай, когда уменьшаемая частота меньше вычитаемой, т.е. . При этом чередование

временных зон происходит в последовательности о , S , Ь , г Если взаимное расположение импульсов последовательностей 10-12 характеризуется временной зоной а, то на информационных входах триггеров 4 и 5 присутствует сигнал логической 1. При поступлении фронтов прямой и задержанной импульсных последовательностей 10 и II на прямых выходах О и Q 2 триггеров 4 и 5 соответственно запоминаются сигналы, соответствую1цие логической 1. На входах элемента И 6 образуются логические 1 на его выходе Q, также возникает логическая на входах элемента И 7 действуют логические О и на его выходе Q. - логический О. При этом выход, Qg КЗ-триггера 8, соединенный с Ешной 9, переходит в соетояние логической 1, что соответствует формированию фронта импульсной последовательности 14 разностной частоты , ° При прохождении временной зоны О триггер 4 сохраняет свое состояние, на выходе Q 2. триггера 5 возникает логический О, на выходах Q и О элементов И 6 и 7 соответствен но действуют логические .О, а RSтриггер 8 сохраняет свое предыдущее состояние, соответствующее зонеQ . В этой зоне продолжает формироваться положител{эный полупериод импульсов последовательности 14-разностно частоты. В зоне 6 меняет состояние триггер 4, логическая 1 возникает на выходе О и RS-триггер переходит в другое состояние. На его выходе Q соединенном с шиной 9, возникает логический О, что соответствует формированию среза в импульсной последовательности 14. В зоне t опрокидывается триггер 5, однако ввиду поступления логических О на входы RS-триггера пос ледний своего состояния не изменяет. Следовательно, на этом временном интервале продолжается формирование отрицательного полупериода разностной последовательности 14. Анализ таблицы логических состояний выходов элементов предлагаемог устройства показывает, что указанные временные зоны можно разделить на активные (а и 6) и пассивные (о и г). В активных зонах происходит фор мирование фронтов и срезов разностной импульсной последовательности, а в пассивных - фиксация предьщзщег состояния. С другой стороны, при вы полнении условия fg ( в процессе Вычитания совпадают состояния триггеров 4 и 8. При обратном соотношении между :значениями входных частот работа устройства аналогична, с той разни- цей, что чередование временных зон происходит в последовательности а, t , &,S ив процессе вычитания совпадают состояния триггеров 5 и 8. Образование временных зон можно проследить при рассмотрении диаг- рамм - последовательности 10, 11 и 13; разностная последовательность Ipивeдeнa на диаграмме 15. Рассмотрим работу устройства в переходных режимах, когда соотношение между средними значениями входных частот f f , однако, ввиду краевых искажений фронтов, между значениями мгновенных частот может возникать соотношение f f. Это вызывается временным уменьшением длительности импульсов последовательностей 10 и II или временным увеличением длительности импульса последовательности 12. Чередование зон (а-о-Ь-z.) нарушается, и при возникновении возмушения, приводящего к мгновенному увеличению длительности импульсов последовательности 12, происходит переход из одного состояния (зона) в другое (зона а), которое далее опять сменяется состоянием, характеризующимся зоной S. Перед воэмущением (в зоне б) триггер находится в состоянии логической 1, записанной до зтого в зоне о,. Воздействие возмущения, сопровождающееся повторным переходом в зону а и формированием повторного уровня логической 1 на S-входе триггера 8, не вызывает его переключения, и на выходной шине 9 ложный импульс не появляется. Возврат к установившемуся режиму сопровождается новым переходом в зону , не изменяющим состояние триггера 8. Таким образом, чередование зон, характеризующих состояние входов устройства, в порядке о.-й-а&-6-г не приводит к ошибке вычитания. Аналогичным образом устройство работает и при возникновении помехи в любой другой зоне указанной последовательности логических СОСТОЯНРЙ, а так же при f f„ Устройство сохраняет работоспособность при мгновенных изменениях периодов входных последовательностей, достигающих времени задержки элемента 3, максимальное время задержки которого определяется неравенствомгде ± - наибольшая частота входных последовательностей, Таким образом, устройство позволяет исключить влияние на результат вьтислений кратковременных импульсных помех. 51 Формула изобретения Устройство для получения разности двух близких частот, содержащее первый триггер, тактовый вход которого соединен с первой входной шиной, пря мой и инверсный выходы соединены с первьми входами соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами второго Триггера, отличаю48щ е е с я тем, что, с целью повьшения помехоустойчивости, в него введены RS-триггер и элемент задержки, причем тактовый вход второго триггера через элемент задержки соединен с первой входной шиной, D-входы первого и второго триггеров соединены с второй входной шиной, вь1ходы первого и второго элементов И соединены соответственно с S- иR-Bходами RS-триггера, выход которого соединен с выходной шиной.

Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения повышение помехоустойчивости устройства. Устройство содержит D-триггеры 4 и 5, элементы И 6 и 7. Оснащение устройства RS-триггером 8 и элементом 3 задержки позволяет сохранить ему работоспособность при мгновенных изменениях периодов входных последовательностей, достигающих времени задержки элемента 3 задержки. Максимальное время задержки последнего определяется неравенством С6 l/4f|, где Т - время сдвига фронтов импульсной последовательности; f - наибольшая из частот входных последовательностей. При этом исклю,чается влияние кратковременных импульсных помех на результат вычислений. 2 ил. 0/1 0ю ел ч N( 00

Фие.2

J,