Устройство для формирования сигналов разностной частоты Советский патент 1988 года по МПК H03K5/156 

ш

ел

С

РО

Изобретение относится к измерительной технике, может быть исполь зёвано в частотно-измерительных устройствах, где необходимо производить смешивание двух сигналов с различными близкими или кратными частотами, и является дополнительным к авт. св. № 1228249.

Целью изобретения является повыше ние надежности формирования разностной частоты при близких значениях исходных частот.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 и 3 - временные диаг- раммы работы устройства при значении частоты следования импульсов на первой входной шине соответственно больше и меньше, чем на второй входной шине..

Устройство (фиг.1) содержит первый 1, второй 2 D-триггеры, третий RS-триггер 3, четвертый D-триггер 4, коммутатор 5, первую 6 и вторую 7 входные шины, и выходную шину 8. Вхо ная шина 6 соединена с .С-входом D-триггера , R-входами D-триггера 2 и с первым входом коммутатора 5. Входная шина 7 соединена с D и R- входами D-триггера 1, с С-входом D-триггера 2 и с вторым входом коммутатора 5. Выходы D-триггеров 1 и 2- соответственно соединены с S- и R-входами RS-триггера 3, выход которого соединен с D-входом В-триг- гера 4, С-вход которого соединен с выходом коммутатора, а выход - с выходной шиной 8 и с управляющим входом коммутатора 5.

Коммутатор 5 (фиг.1) содержит эле менты И 9 и 10 и элемент ИЛИ-НЕ 1. Первые входы элементов И 9 и 10 соответственно соединены с первым и вторым входами коммутатора. Второй инверсный вход элемента И 9 и вто- рой прямой вход элемента И IО объединены и соединены с управляюш;им входом коммутатора, а выходы элементов И 9 и 10 через элемент ИЛИ-НЕ 11 соединены с выходом коммутатора.

На фиг.2 и 3 приведены Временные диаграммы работы устройства при значении частоты следования импульсов н шине 6 соответственно больше и меньше, чем на шине 7: а - на шине 6; б - на шине 7;.в - на выходе D-триггера 1; г-на выходе D-триггера 2; Д - на выходе RS-триггера 3; е - на

выходе коммутатора 5; ж - на выходе D-триггера 4.

Устройство работает следующим образом.

После включения устройства благодаря отсутствию в устройстве обратных связей D-триггеры 1 и 2 независимо от их исходных состояний устанавливаются в определенные состояния в зависимости от соотношения импульсов на шинах 6 и 7. Например, при несовпадении импульсов на данных шинах (условием работы рассматриваемого устройства, также, как и устройства прототипа, является значение скважности импульсов на шинах 6 и 7 более 2) оба D-триггера 1 и 2 устанавливаются в О. Затем при совпадении фронта импульсов на С-входе с импульсом на D-входе того же D-триггера 1 или 2, этот триггер переходит в 1. Тем самым RS-триггер 3 устанавливается в состояние, соответствуюшее установившемуся режиму работы устройства, что влечет за собой установку в то же состояние D-триггера 4, тактируемого по С-входу срезами импульсов с шин 6 или 7.

Во время работы устройства на С-входы каждого D-триггера 1 и 2 поступают импульсы с шин 6 и 7 соответственно (фиг.2а,б,3а,б), а на их D- и S-входы - импульсы с шин 7 и 6 соответственно. На выходах каждого из данных триггеров формируются им- пульсы, фронты которых совпадают с фронтами импульсов на С-входе того же триггера в том случае, если на его D-входе в этот момент присутствует 1, Срезы импульсов на выходах указанных триггеров совпадают со срезами импульсов на их R-входах..Поэтому на выходах D-триггеров 1 и 2 (фиг.2в5 г,3в,г) формирзтотся серии импульсов, фронты которых совпадают с фронтами импульсов на шинах 6 и 7 соответственно при совпадении фронтов последних с импульсами на шинах 7 и 6 соответственно. Срезы импульсов указанных серий совпадают со срезами им- пульсов на шинах 7 и 6 соответственно .

Импульсные последовательности на шинах 6 и 7 имеют частоты следования импульсов соответственно f i f (фиг,2а,б) или f, f (фиг.За.б). При достаточно близких f и f - на

выходах D-триггеров I и 2 формируются серии импульсов с монотонно возрастающей длительностью от минимальной у первого импуль са в серии до максимальной у последнего импульса или с монотонно убьша1ащей длитель- ностью от максимальной у первого до минимальной у последнего импульса (фиг.2в,г,3в5г). Периоды следования данных серий ш шульсов равны промежуткам времени между моментами одинаковых взаимных положений на шинах б и 7, например, между совпадениями их

существует вероятность того, что на выходах указанных триггеров окажутся импульсы с малой длительностью, не успевшие сформироваться также по амплитуде. Кроме того, при совпадении фронтов импульсов на тинах 6 и 7, т.е. перед импульсом или после импульса с максимальной длительностью, также возможно формирование коротких.вырожденных импульсов на выходах D-триггеров 1 и 2. Такие короткие вырожденные импульсы, посту пая на S- или R-входы RS-триггера

фронтов. Следовательно, частоты следочБ з, не могут устойчиво установить его

вания данных серий при близких значениях ff и f равны абсолютной величине разности частот f и 2

Первый же иг-тульс из указаных серий вследствие того, что серии разне-2о сены во времени, устанавливает RS- т риггер 3 в О или в 1 по его R или S-входам. Поэтому на выходе RS-триггера 3 формируется импульсная последовательность (фиг.2д,3д) 25 разностной частоты uf f f (- f Фронты и срезы импульсов на выходе RS-триггера 3 совпадают с фронтами импульсов на выходах D-триггеров 1 и 2, а следовательно, с фронтами им- зо пульсов на шинах 6 и 7 соответственно.

Коммутатор 5 работает таким образом, что на С-вход D-триггера А попадают инверсные импульсы с шины 6 при единичном состоянии данного триггера и инверсные импульсы с шины 7 при его состоянии О (фиг.2е,Зе). Благодаря этому тактирование D-триггера 4 производится срезами тех же импуль- дд сов, по фронтам которых было изменено состояние RS-триггера 3. Так как выход RS-триггера 3 соединен с D-BXO- дом В-триггера 4, то на выходе та35

в новое состояние. При этом на выходе RS-триггера 3 также могут возникать короткие вырожденные импульсы помехи (фиг.2д,3д).

Чем ближе значения частот f, и f тем больше указанная вероятность, а при достаточно близких f и f-j короткие импульсы помехи сопровождают каждый фронт и срез импульсов на выходе RS-триггера 3.

Однако, поскольку смена состояний RS-Tpnrr epa 3 происходит по фронтам импульсов на его R- и S-входах, короткие вырожденные импульсы на выходе данного триггера оказываются связанными с фронтами импульсов на С-входах D-триггеров 1 и 2, D-триг- гер 4 тактируется срезами тех же импульсов, по фронтам которых меняется состояние RS-триггера 3, Это означает, что короткие вырожденные импульсы не могут пройти в шину 8, так как в момент тактирования D-триггера 4 на его D-входе присутствуют окончательно сформированные логические уров ни.

В устройстве-прототипе в выходную шину 8 при достаточно близких часто

существует вероятность того, что на выходах указанных триггеров окажутся импульсы с малой длительностью, не успевшие сформироваться также по амплитуде. Кроме того, при совпадении фронтов импульсов на тинах 6 и 7, т.е. перед импульсом или после импульса с максимальной длительностью, также возможно формирование коротких.вырожденных импульсов на выходах D-триггеров 1 и 2. Такие короткие вырожденные импульсы, поступая на S- или R-входы RS-триггера

з, не могут устойчиво установить его

о 5 о

д

5

в новое состояние. При этом на выходе RS-триггера 3 также могут возникать короткие вырожденные импульсы помехи (фиг.2д,3д).

Чем ближе значения частот f, и f тем больше указанная вероятность, а при достаточно близких f и f-j короткие импульсы помехи сопровождают каждый фронт и срез импульсов на выходе RS-триггера 3.

Однако, поскольку смена состояний RS-Tpnrr epa 3 происходит по фронтам импульсов на его R- и S-входах, короткие вырожденные импульсы на выходе данного триггера оказываются связанными с фронтами импульсов на С-входах D-триггеров 1 и 2, D-триг- гер 4 тактируется срезами тех же импульсов, по фронтам которых меняется состояние RS-триггера 3, Это означает, что короткие вырожденные импульсы не могут пройти в шину 8, так как в момент тактирования D-триггера 4 на его D-входе присутствуют окончательно сформированные логические уровни.

В устройстве-прототипе в выходную шину 8 при достаточно близких часто

Изобретение относится к импульс- ной технике и может быть использовано в частотно-измерительных уст- .ройствах. Цель изобретения - повышение надежности формирования разностной частоты при близких значениях входных частот. Устройство содержит D-триггеры 1,2, RS-триггер 3. В него введены D-триггер 4 и коммутатор 5. Тактирование D-триггера 4 одной из входных частот через коммутатор 5 позволяет устранить короткие помехи, возникающие на выходе RS-триггера 3 при близких значениях входных частот. 3 ил.

ким образом тактируемого D-триггера 4 (фиг,2ж, Зж) оказываются импульсы, задержанные относительно импульсов разностной частоты на выходе RS-триггера 3 на постоянную величину, равную длитеочьности импульса на шине 6 при f 7 fj и длительности импульса на шине 7 при f -С f. Следовательно на выходе D-триггера 4, соединенного с шиной 8, оказьгоаются импульсы разностной частоты.

Ввиду того, что изменение длительности импульсов в сериях на вы- ходах D-триггеров 1 и 2 начинается 1ш1и заканчивается нулевым значением.

тах f и f2 на первой и второй входных шинах наряду с импульсами разностной частоты проникают короткие импульсы помехи, и их количество возрастает при уменьшении & f). Это приводит к тому, что частота импульсной последовательности в выходной шине устройства оказывается не равна (в данном случае вьш1е) разностной частоте uf Поэтому при

близких частотах f и f известное устройство имеет недостаточную надежность формирования импульсов размоет-- ной частоты. Применение аналоговых интеграторов для сглаживания импуль

сов помехи приводит к усложнению устройства и вносит дополнительную задержку в импульсн то последовательность-на выходе.

В предлагаемом устройстве достигается повышение надежности формирования импульсов разностной частоты при близких значениях исходных частот за счет полного устранения прохождения коротких импульсов помехи в выходную шину. Это достигается путем тактирования вновь введенного четвертого триггера, на счетный вход которого через коммутатор поступают импульсы с первой или второй входной шины в зависимости от состояния четвертого триггера. Действительно, при нулевом состоянии четвертого триггера на его счетный вход поступают импульсы с первой входной шины и своими срезами тактируют его. Поскольку в нулевом состоянии четвертого триггера при f, f помеховые короткие импульсы на выходе третьего триггера формируются одновременно с фронтами импульсов на обеих входных шинах, а при fi : f 2 - одновременно с фронтами импульсов на первой входной шине, то помеха не проходит в выходную шину.

При единичном состоянии четвертог триггера на его счетный вход поступают импульсы с второй входной шины и тактируют его своими срезами. ПоS

6

г ff

л

е ж

31055

скольку в

единичном состоянии чет- , .риггера при f f помеховые короткие импульсы на выходе третьего триггера формируются одновремен5- - фронтами импульсов на второй

но с

входной шине, а при f

fj - одно10

15

временно с фронтами импульсов на обеих входных шинах, то и в этом случае помеха не проходит в выходную шину.

Предлагаемое устройство можно использовать в измерительных устройствам и в системах автоматического регулирования при малом рассогласовании частот измеряемьЕХ сигналов, преимущественно в технике прецизионного воспроизведения частоты.

Формула изобретения

20

Устройство для формирования сигна лов разностной частоты по авт.св. № 1228249, отличающееся тем, что, с, целью повьш1ения надеж25 ности формирования разностной частоты при близком значении исходных частот, в него введены четвертый триггер и коммутатор, первый и второй входы которого соответственно соединены с

30 первой и второй входными шинами, а выход - со счетным входом четвертого триггера, информационный вход которого соединен с выходом третьего триггера, а выход - с выходной шиной

35

и с управляющим входом коммутатора.

Лп.

. А

Фиг. 2

А

Лл А

г

е ж

ПП

Фиг.З