Устройство для формирования разностной частоты импульсов Советский патент 1987 года по МПК H03K5/156 

Изобретение относится к электроизмерениям и импульсной технике и может использоваться в системах автоматизированного контроля и измерений, в частности электромашинных генераторов переменного тока (ЭМГ) как устройство контроля частоты вращения. Кроме того, может использоваться в системах контроля и измерений любых параметров, преобразованных в частоту электрического тока.

Цель изобретения - повышение быстродействия с одновременным упрощением устройства, т.е. уменьшением количества вход5щих в устройство необходимых элементов и связей (при сохранении всех свойств и параметров устройства).

На фиг, 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - время-импульсные диаграммы его работы. Предлагаемое устройство производит вычитание частот как

В случае f 7/ .2Л ;лтак и в случае

40

Устройство содержит формирователи 1,2 импульсов,, двухвходовые элементы И 3-5, RS-триггер 6, элементы И 7- ЗО первых входах элементов 9, причем:,: у элементов И 3, 4, 5

и 9 один из входов инверсный, RS- триггер 10. Входы формирователей 1 и 2 являются входами устройства. Выход формирователя 1 соединен с первыми входами элементов ИЗ, 4, вторые входы которых соединены с выходом формирователя 2, причем выход элемента И 3 соединен с вторыми входами

. элементов И 7, 5, а их первые входы соединены с выходом триггера 6, R- вход которого соединен с выходом И 7 элемента, а S-вход - с выходом элемента И 4, Выход элемента И 5 является выходом устройства. Элементы И 8, 9 и триггер 10, служащие для получения обратной разности частот, соединены следующим образом: вторые входы элементов И В, 9 соединены с выходом элемента И 4, первые входы этих элементов соединены с выходом триггера 10, S-вход которого соединен с выходом элемента И 3, а R-вход с выходом элемента И 8, причем выход элемента И 9 является в этом случае выходом сигнала обратной разности частот.

Первьш по счету импул проходит через элементы выход устройства (на ин элементов И 3 и 5 сигнал равносильно их единичном (фиг, 2г соответствует Этот же импульс поступа RS-триггера 10, переключ

сигналы (на элементе И на элементе И 8 разреша

Далее приходит импул частоты fj (фиг. 2б). П 25 элемент И 4, он поступа RS-триггера 6 и переклю (фиг.. 2з соответствует Через элемент И 9 он не как на первом инверсном мента И 9 есть запрещаю с выхода RS-триггера 10 через элемент И 8 (так входе есть разрешающий хода RS-триггера 10) на триггера 10 и устанавли исходное (нулевое) сост

Следующим вновь прих f (второй). Через элем не проходит (на первом есть запрещающий сигнал триггера 6), а проходит мент И 7 (так как на пе его есть разрешающий си RS-триггера 6) на R-вхо 6 и устанавливает его в тояние (фиг. 2в), Посту вход RS-триггера 10, он ключает его на первых в тов И 8 и 9 есть сигнал

45

50

55

Устройство р аботает следукндим образом.

На входы устройства поступают допустим, гармонические сигналы ча

стотой f и f, при этом (для упроа,ения на фиг, 2

i- , эти сигналы не показаны). Для того чтобы показать работу устройства при различных фазовых соотношениях входных сигналов, предположим, что f меняется (но остается либо равной, либо меньшей

f.Формирователи 1 и 2 формируют из

входных сигналов импульсные последовательности частотами f и f

5

0.

5

0

О первых входах элементов

(фиг. 2а, б соответствуют точкам А и Б на фиг. 1) , Для наглядности импульсы пронумерованы. В исходном состоянии по цепям предустановки (не показаны) RS-триггеры 6 и 10 установлены в нулевые состояния на прямых выходах,

Первьш по счету импульс .(Фиг,2а проходит через элементы И 3 и 5 на выход устройства (на инверсных входах элементов И 3 и 5 сигналов нет, что равносильно их единичному состоянию) (фиг, 2г соответствует т, Гнафиг.1). Этот же импульс поступает на 5-вход RS-триггера 10, переключает его, на

И 9 и 8 есть

сигналы (на элементе И 9 запрещающий,: на элементе И 8 разрешающий),

Далее приходит импульс (первый) частоты fj (фиг. 2б). Проходя через 5 элемент И 4, он поступает на S-вход RS-триггера 6 и переключает его (фиг.. 2з соответствует т. В на фиг. 1), Через элемент И 9 он не проходит (та как на первом инверсном входе элемента И 9 есть запрещающий сигнал с выхода RS-триггера 10), а проходит через элемент И 8 (так как на первом входе есть разрешающий сигнал с выхода RS-триггера 10) на R-вход RS- триггера 10 и устанавливают его в исходное (нулевое) состояние.

Следующим вновь приходит импульс f (второй). Через элемент И 5 он не проходит (на первом входе И 5 есть запрещающий сигнал с выхода RS- триггера 6), а проходит через элемент И 7 (так как на первом входе его есть разрешающий сигнал с выхода RS-триггера 6) на R-вход RS-триггера 6 и устанавливает его в исходное состояние (фиг. 2в), Поступая на S- вход RS-триггера 10, он вновь переключает его на первых входах элемен тов И 8 и 9 есть сигналы (на элемен5

0

5

те И 8 - разрешающий, на элементе И 9 - 3anpeui;arottyiE) .

Работа устройства с приходом второго по счету импульса f и третьего по счету импульса f аналогична описанной (при поступлении первого импульса f, и второго

В

и

f,).

случае совпадения импульсов

2

f.

f и f 2 ВО времени (четвертый им-/

пульс f и третий импульс f-i фиг. 2а и б) состояние устройства не изменяется: импульс f запрещает импульсу f прохождение через элемент И 3 на второй вход элемента ИЗ, а импульс f запрещает импульсу f прохождение через элемент И 4 на S-вход RS-триггера 6.

Последующий (пятый) импульс f проходит через элемент И 6 на выход устройства (фиг. 2г), так как на первом входе элемента И 6 нет запреща- кщего импульса с выхода RS-триггера 6.

Этот же импульс вновь переключает RS-триггер 10 в единичное состояние, запрещая тем самым прохождение следующего (четвертого) импульса f на второй выход устройства и разрешая прохождение его через элемент И 8 на R-вход RS-триггера 10 (сброс RS-триггера 10). Описанная картина повторяется и далее. Видно, что количество импульсов на выходе устройства (фиг. 2г) есть разница между количеством импульсов, поступающих на его входы: например, два импульса на выходе устройства есть разница мелсду пятью импульсами f и тремя импульсами шесть импульсов на

выходе устройства есть разница между 18 импульсами f и 12 импульсами f, т.е. на первом выходе устройства имеем разностную частоту f - f.

В случае

fz

3

f выходная разност

ная частота формируется на втором выходе устройства.

Случай равенства f и f (и тогда, когда импульсы чередуются, и тогда, когда они совпадают) полностью соответствует приведенному описанию.

15Фор мула изобретения

0

5

0

Устройство для формирования разностной частоты импульсов, содержа- щее два формирователя импульсов, триггер, четыре элемента И, выход первого формирователя импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов И, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия с одновременным упрощением устройства, первый элемент И выполнен с инверсным вторым входом, второй и третий элементы И выполнены с инверсными первыми входами, причем выход второго формирователя импульсов соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен с вторьм входом четвертого элемента И и вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом триггера, выход второго элемента И соединен с вторым входом триггера, выход которого соединен с первыми входами первого и третьего элементов И.

1 г 3 f s 6 7 в 9 ю 11 п 13 / fl I I I I I I I I I I I i I I

Фиг,2

Изобретение может быть использовано в системах автоматизированного контроля и измерений, в частности электромашинных генераторов переменного тока, как устройство контроля частоты вращения. Изобретение может также использоваться в системах контроля и измерения любых параметров, преобразованных в частоту электрического тока. Целью изобретения является Повьппение быстродействия с одновременным упрощением устройства. Устройство содержит формирователи 1 и 2 импульсов, двухвходовые элементы И 3-5, RS-триггер 6, элементы И 7-9, причем первый, второй и третий элементы И выполнены с инверсными входами, элементы И 8, 9 и триггер 10 , служат для получения обратной разности частот. При этом в -устройстве уменьшено количество входящих в него схемных элементов, при сохранении всех свойств и параметров прототипа, что является существенным положительным эффектом. 2 ил. (С (Л со ел со 00 со