Фазоимпульсный компаратор Советский патент 1988 года по МПК H03K9/04 

00

Изобретение относится к импул1,с- ной технике и может быть использовано в системах контроля, управления и передачи информации для измерения фазы фазомодулированных импульсных сигналов, ее запоминания и сравнения с последующими значениями.

Целью изобретения является повысоединен с тактирующим входом триггера-формирователя 1 .

Командный блок 14 служит для формирования двухпозиционного сигнала управления режимом работы устройства. : Запоминание и Сравнение, и в простейшем случае может бьггь выполнен в виде двухпозиционного пе

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах контроля, управления и передачи информации для измерения фазы фазомодулированных импульсных сигналов, ее запоминания и сравнения с последующими значениями. Цель изобретения - повьшение точности сравнения - достигается путем исключения цифроаналогового преобразования. Устройство содержит триггер-формирователь 1, шину 2 опорных импульсов, шину 3 сигнальных импульсов, элементы ИЛИ 4 и 6, триггер 5 знака, генератор 7 импульсов, ключи В и 10, счетчики 9 и 11, триггер 12 управления, инвертор 13, командный блок 14, элемент 15 совпадений, инвертор 16, выходную шину 17 и элемент задержки 18. Введение новых элементов (поз.4,6,7,11,12,16 и 18) и связей, кроме повышения точности, обеспечило также повьшхение надежности фазоимпульсного компаратора за счет исключения пропадания отдельных импульсов при счете и исключения ложных срабатываний от помех при сравнении. 1 ил. с (Л

шение точности сравнения путем исклю- ю реключателя, соединяющего D-вход

15

чения цифроаналогового преобразования измеряемого сигнала и повышение надежности путем уменьшения влияния помех на результата сравнения исключением аналогового компаратора.

На чертеже представлена функциональная схема фазоимпульсного компаратора .

Компаратор содержит триггер-форми рователь 1, шину 2 опорных импульсов, 20 шину 3 сигнальных импульсов, элемент ИГО А, триггер 5 знака, элемент ИЛИ 6, генератор 7 импульсов, ключ 8, счетчик 9, ключ 10,счетчик 11, триг- гер 12 управления, инвертор 13, командный блок 14, элемент 15 совпадений, инвертор 16, выходную шину 17, элемент 18 задержки, при этом К-вход триггера-формирователя 1 соединен с шиной 3 сигнальных импульсов, I-F 0 с шиной 2 опорных импульсов и первым входом элемента 15 совпадений, инверсный выход - с первым входом элемента ИЛИ 4, прямой выход - с D-BXO- дом триггера 5 знака и первым входом элемента ИЛИ 6, выход которого соединен с управляющим входом ключа i вход которого соединен с выходом генератора 7 импульсов, а выход - с

, 25

I

35

предельная ч счетчиков 9 быть выполне ки индуктивн почки. Фазоимпульсный комп

выxoдa « ключа 10 и счетчика 9, выход 40 ет следующим образом.

переполнения которого через соединенные последовательно элемент 18 задержки и инвертор 13 подключен к второму входу элемента ИЛИ 6, а непосредственно - к тактирующему входу триггера 12 управления, D-вход которого соединен с выходом командного блока 14, прямой выход - с вторым входом элемента 15 совпадений, а инверсный выход- с вторым входом элемента ПТИ 4, выход которого соединен с управляющим входом ключа 10, выход которого соединен с входом счетчика 11, R-вход которого соединен с выходом элемента 13 совпадений, а выход переполнения - с тактирующим входом триггера 5 знака, выход которого соединен с выходной шиной 17, а выход генератора 7 импульсов через инвертор 16

триггера 12 управления с шиной высокого уровня в режиме Запоминание и с шиной низкого уровня в режиме Сравнение.

Генератор 7 импульсов должен обеспечить выходной сигнал, удовлетворяю- следующим условиям: 1

.4

где

fr. частота импульсов генератора 7;

длительность опорного и синального импульсов, частота следования Импульсов входного сигнала, разрядность счетчиков 9 и 1 1 .

Элемент 18 задержки должен удовлетворять следующему условию:

f.xЕ

WOKC

ад

.

где f

макс

предельная частота счета счетчиков 9 и 11, и может быть выполнен в виде катушки индуктивности или RC-це- почки. Фазоимпульсный компаратор работает следующим образом.

5

0

5

В исходном состоянии триггер-формирователь 1 и счетчики 9 и 11 нахо дятся в состоянии О, а триггер 12 управления в - состоянии 1.

В режиме Запоминание (измерения) командный блок 14 создает на D-входе триггера 12 управления сигнал логической единицы. На входах элемента ИЛИ 6 действуют сигналы логического нуля и ключ 8 закрыт. Импульс с шины 2 опорных импульсов через элемент 15 совпадений подтверждает состояние О счетчика 11 и подготавливает триггер-формирователь 1 к переключению в единичное состояние, осуществляемое задним фронтом импульса генератора 7 импульсов, прошедшим через инвертор 16 на так

тирующий вход. При этом появляется сигнал логической единицы на входе элемента ИЛИ 6, ключ 8 замыкается, пропуская на входы ключа 10 и счетчика 9 импульсы с выхода генератора 7 импульсов. Ключ 10 находится в разомкнутом состоянии, так как на обоих входах элемента ИЛИ 4 присутствуют сигналы логического нуля, ПОЭТО му счетчик 11 остается в нулевом состоянии, а счетчик 9 начинает счет переключаясь передними фронтами импульсов генератора 7. К моменту прихода импульса по шине 3 сигнальных импульсов в счетчике 9 зафиксировано число п f.T , где Т - время запаздывания сигнального импульса относительно опорного.

Сигнальный импульс, поступая на вход К, подготавливает, а импульс генератора 7 через инвертор 16 задни фронтом переключает триггер-формирователь 1 в состояние О. Так как- содержимое счетчика 9 отлично от нуля, на его выходе переполнения действует сигнал логического нуля, который через инвертор 13 и элемент

ИЛИ 6 удерживает ключ 8 в замкнутом состоянии, и накопление содержимого в счетчике 9 продолжается. Одновреме но на вход элемента ИЛИ 4 с инверсного выхода триггера-формирователя 1 поступает сигнал логической единицы, который вызывает замыкание клю- ча 10, и счетчик 11 начинает накапли вать содержимое. В момент времени, когда в счетчике 9 устанавливается состояние О, он через элемент 18 задержки, инвертор 13 и элемент ИЛИ 6 размыкает ключ В, прекратив подачу импульсов на оба счетчика. Кроме того, с выхода переполнения счетчика 9 поступает импульс на тактирующий вход триггера 12 управления, устанавливая его в состояние 1, если до этого он находился в состоянии О. В этот момент времени в счечике 11 устанавливается число

Е - п Е - f,C . С приходом очередного опорного импульса процесс повторяется, причем к концу цикла измерения в счетчике 11 устанавливается число, соответствующее последнему измеряемому значению фазы сигнала.

Для перехода в режим Сравнение с командного блока 14 на D-вход

15

20

JQ

- 25

707614

триггера 12 управления подается сиг нал логического нуля, при этом он сохраняет состояние 1, и очередной цикл выполняется в описанной выше последовательности. В момент установки счетчика 9 в состояние О импульс с его выхода переполнения по тактирующему входу переключает триггер 12 управления в состояние О. Последний сигналом логической единицы с инверсного выхода через элемент ИЛИ 4 поддерживает ключ 10 постоянно во включенном состоянии и сигн йлом логического нуля с прямого выхода запрещает прохождение опорного импульса через элемент 15 совпадений на R-вход счетчика 11. Следующий цикл работы устройства осуществляется в режиме Сравнение, причем работа счетчика 9 осуществляется в той же последовательности, как и при измерении. Так как ключ 10 постоянно замкнут, счетчик 11 начинает и оканчивает работу одновременно со счетчиком 9. В связи с тем, что в начале цикла в счетчике 11 хранится число Е-п, а его разрядность Е равна разрядности счетчика 9, к моменту времени, когда в нем наступает переполнение, в счетчике 9 оказывается число п, соответствующее измеряемой фазе. Если сигнальный импульс поступает ранее этого момента времени, он переключает триггер-формирова- тель 1 в состояние О и на D-входе триггера 5 знака действует сигнал логического нуля. При этом импульс переполнения счетчика 11 по тактирующему входу устанавливает триггер 5 знака в состояние О, соответствующее результату сравнения Фаза меньше. В противном случае к моменту переполнения счетчика 11 триггер-формирователь 1 сохраняет состояние 1, и импульс переполнения переключает триггер 5 знака в состояние 1, что соответствует результату Фаза больше. Триггер 5 знака сохраняет свое состояние до тех пор, пока не изменится соотношение между фазами, измеряемой и хранимой в памяти компаратора. В отсутствие сигнального импульса триггер-формирователь 1 не сбрасывается в состояние О, а все время находится в состоянии 1. В соответствии с этим триггер 5 знака устанавливается в такое же состояние. Таким образом, выходной сигнал

30

40

45

50

55

компаратора в отсутствие сиг} ально1 о импульса соответствует состоянию Фаза больше.

Переход компаратора в режим измерения так же, как и описанный переход в режим сравнения, происходит только в момент окончания цикла подачей тактирующего импульса с выхода переполнения счетчика 9 на вход триггера 12 управления. Следует заметить, что тактирование переключения триггера 12 управления имеет смысл только при переходе от режима измерения к режиму срапнения, что гарантирует завершение последнего цикла измерения. Тактирование триггера- формирователя 1 инвертированным импульсом генератора 7 обеспечивает прохождение на счетчики 9 и 11 импульсов с постоянными параметрами, исключая сбои одного из счетчиков в режиме сравнения и искажение хранимой в памяти информации в момент включения ключа 8 из-за потери первого импульса одним из счетчиков. Аналогичную функцию выполняет элемент 18 задержки, обеспечивая прохождение последнего импульса перед замыканием ключа 8 на счетчик 1 1 , дост- точ- ного для его срабатывания длительности.

Введение в фазоимпульсный компаратор новых элементов и связей обеспечивает увеличение точности измерения фазы за счёт представления сравниваемой информации в дискретной форме бе преобразования в а}шлоговую и исключения таким образом дрейфа элементов. При этом разрешающая способность устройства в принципе ограничивается параме трами фронтов импульсов сигнала, предельными для элементов устройства рабочими частотами. Так при использовании компаратора в устройстве, где частота следования импульсов составляет 300 Гц, и применении для его реализации логических элементов серии 176 с предельной рабочей частотой не менее ШГц разрешающая способность может достигать 3 10 . Очевидно, что погрешность в этом случае определяется устройствами, формирующими входной сигнал, являющийся по своей природе аналоговым. Л исключение аналоговоВНИИПИ

Заказ 427/54

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

го сравнения двух сигналов и использование тактирования триггеров позволяет повь1сить надежность работы устройства за счет исключения пропадания отдельных импульсов при счете и исключе п1я ложных срабатываний от помех при сравнении.

Формула изобретения

Фазоимпульсный компаратор, содержащий триггер-формирователь, К-вход которого соединен с шиной сигналь- ных импульсов, а 1-вход - с шиной

опорных импульсов и первым входом элемента совпадений, триггер знака, выход которого соединен с выходной шиной устройства, первый ключ, соеди20

ненные последовательно второй ключ и

первый счетчик, первый инвертор и командный блок, отличаю щи й- с я тем, что, с целью повътения точности и надежности, в него дополни- 5 тельно введены генератор импульсов, второй счетчик, два элемента ИЛИ, второй инвертор, триггер управления и элемент задержки, при этом выход генератора импульсов соединен с входом первого ключа и через первый инвер0

5

0

5

0

5

тор с тактирующим входом триггера- формирователя, инверсный вьгход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, а прямой выход - с D-входом триггера знака и первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого соединен с входом второго ключа и входом второго счетчика, выход переполнения которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ через соединенные последовательно элемент задержки и второй инвертор и непосредственно к тактирующему входу триггера управления, D-вход которого соединен с выходом командного блока, инверсный выход - с вторым входом первого элемента ИЛИ, а прямой выход - с вторым входом элемента совпадений, выход которого соединен с R-входом первого счетчика, выход переполнения которого соединен с тактирующим входом триггера знака, а выход первого элемента ИЛИ соединен с управляющим входом второго ключа.

Тираж 928

Подписное