ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР Советский патент 1970 года по МПК H03D3/18 

Предлагаемое изобретение относится к области автоматики и может быть исиользовано в цифровых системах регулирования для определения величины и знака рассогласования двух сравниваемых частот в дискретные моменты времени.

В известных частотных дискриминаторах, использующих .способ подсчета иМпульсов сравниваемых частот за фиксированный промежуток времени с полгощыо двоичных счетчиков с последуюндим досчетом их до переполнения, требуется выделение значительного времени на процесс досчета (дополнение) счетчиков в случае, когда записываемые числа невелики по сравнению с модулем счетчиков и схема критична к частоте.

В предлагаемом частотном дисиримииаторе время Определения величины и знака рассогласоваяия измеряемых частот сокращено благодаря нрименению логических ячеек типа «И, позволяющих Путем добавления к счетчикам дискриминатора постоянного числа значительно уменьшить время, необходимое для досчета счетчиков.

Схема частотного дискриминатора изображена на чертеже.

ПЕ 16, входные клеммы (входы) 17-19, на 1соторые поступают циклические команды управления от блока команд, элемент (линию) задержки 20.

Принцип работы частотного дискриминатора состоит в следующеМ.

В течение вреимени измерения /изм импульсы одной из сравниваемых частот fi поступают в счетчик /, другой /2 - в счетчик 2. За 1вре: 1я измерения в счетчиках образуется два числа: П1 и п-2, пропорциональные входным частотам

/1 и /2, причем ni fi- „зм ; n2 f-2- /измРассогласование частот Af fi-/2 (при условии, что ) пропорционально разности чисел ui и

fli-П-2 fi /изм -f2 4зм (/1-Ь) 4зм 1 4зм .гHI -

откуда

нзм

(время измереиия изм - величина постоянная).

Для онределения разиости чисел /п и П2 производят одновременное дополнение (досчет) счетчиков дискриминатора импульсами досчста до переполнения от генератора 7. При этом фиксируют количество импульсов, необходимых для досчета одного из счетчиков, когда другой уже переполнен, или время между имнульсами переполнения одного и другого ечегО знаке рассогласования судят по тому, какой из счетчиков переполнится раньше.

С целью ускорения получения разности чисел до переполнения одного из счетчиков перед каждым импульсом досчета производят опрос состояний триггеров соответствующих разрядов счетчиков и добавление одного и того же числа в эти разряды в случае их равенства нулю.

Поразрядный опрос соответствующих разрядов счетчиков производится с помощью логических ячеек 8, количество которых равно количеству разрядов счетчиков. В исходном состоянии счетчики 1 к 2 и триггеры управлелия 5 и 4 находятся в нулевом состоянии. При этом на нулевых плечах триггеров 3 и 4 присутствует высокий отрицательный потенциал, являющийся разрешающим для ячеек 10 и 12. На потенциальном входе ячейки 14 также имеется разрешающий сигнал с выхода ячейки 16 при нулевом состоянии триггеров 3 и 4.

Разрешающий потенциал с дещифратора несоответствия 6 поступает на ячейку 15 в случае, если триггеры управления 3 и 4 находятся iB состоянии несоответствия (один -в нуле-вом, другой - в единичном). Состояние триггера знака произвольное.

Каждая из логических ячеек 5 имеет три входа и один выход. Одни из входов объединены 1И на них через ячейки 13 и 14 соступают импульсы от генератора досчета 7. Два других входа каждой из ячеек 8 соединены с одноименными (единичными) плечами триггеров соответствующих разрядов счетчиков / и 2. Выходы каждой из ячеек 8 соединены с единичными входами этих же триггеров. Импульсы досчета от генератора 7 одновременно поступают на объединенные входы ячеек 8 и через линию задержки 20 на счетчики 1 и 2. Таким образом, импульсы досчета прежде, чем поступить в счетчики, подаются «а ячейки 8 iB -качестве стробирующих имиульсов.

Командой Ki по входу 17 триггеры управления 3 и 4 устанавливаются в нулевое состояние (счетчики 7 и 2 автоматически устанавливаются в нулевое состояние при переполнении). Импульсы сравниваемых частот fi и /2 подводятся к ячейкам 9.

В течение времени действия команды Kz на входе 18, равного времени измерения (изм, на ячейках 9 имеется разрешающий сигнал. Одна из сравниваемых частот /i, поступает в счетчик другая /2 - в счетчик 2.

По окончании действия команды К ячейки 9 закрываются, и доступ измеряемых частот в счетч1ики прекращается. При этом в счетчиках образуются два числа - П и «2, пропорциональные входным частотам.

Дополнение счетчиков импульсами дасчета производится по команде Кз по входу 19, в течение .времени действия которой на ячейках 9 и 13 имеется разрешающий потенциал. Через ячейки 13, 14 (на втором входе ячейки 14 присутствует разрешающий сигнал от ячейки 16, так как триггеры 5 и 4 находятся в нулевых состояниях) импульсы от генератора 7 поступают :На ячейки 8 в качестве стробирующих импульсов, а также через линию задержки 20 и от1крытые ячейки 10 - на счетные входы счетчиков.

Пр:и иоступлении стробирующего импульса на ячейки 8 те триггеры разрядов счетчиков, которые соответственно находятся ;в нулевом состоянии, перебрасываются в единичное состояние импульсом, который появится на выходе ячейки 8. Это соответствует добавлению к числам в счетчиках одного и того же числа. Опрос поразрядных состояний счетчиков производится перед Каждым импульсом досчета до переполнения одного из счетчиков, так как после подсчета каждого входного импульса меняется состояние счетчиков.

Из приведенного ниже примера видно, насколько уменьшается время, необходимое для

досчета (переполнения) одного из счетчиков. Предположим, что в счетчиках после заполнения от частот /1 и fz записаны такие числа (младшие разряды слева):

в 1-ом -0001001; во 2-ом- 1010001.

Чтобы переполнить счетчик /, в котором записано большее число, при обычной схеме необходимо послать следующее количество дополняющих импульсов:

1110110+1 1-20+1-21 4- 1-22-f О-2Н-fl-24-M.2s+0-23-f импульсоз.

Тогда время досчета досч будет равно:

досч - 56 /д

где Тдосч - период следования импульсов досчета.

В предлагаемой схеме для досчета (переполнения) первого счетчика необходимо послать всего два импульса. Действительно, первый импульс от генератора досчета 7 добавит единицы в те разряды обоих счетчиков, у которых нулевые состояния совпадали, и в счетчиках будут записаны такие числа:

в 1-ом -0101111; во 2-ом - 1110111.

Этот же импульс после линии задержки поступает на счетные входы счетчиков и добааляет к содержащимся в них числам ino единице:

1- 1101111;

2- 0001111.

Второй имлульс досчета добавит единицы в третьи разряды счетчиков:

1 - 1111111;

2-0011111.

Таким образом, в данном примере время, необходимое для досчета (переполнения) одного из счетчиков, уменьшилось в 28 раз.

После переполнения счетчика 1 через соответствующую ячейку и импульс переполнения (переноса) Перебросит триггер управления 3 в единичное состояние, а через ячейку 12 перебросит триггер знака 5 или подтвердит его состояние. При .переходе триггера 3 в единичное состояние снимается разрешающий потенциал с ячеек 14 (через ячейку 16), 10 и 12 п тем самым прекращается доступ импульсов досчета в счетчик 1 и стробирующих импульсов на ячейки 8, а также блокируется второй единичный вход триггера знака 5, в результате чего исключается повторный переброс в нем .при переполнении счетчика 2.

С момента переброса одного из трнггеров управления в единичное состояние пронзводится фиксирование величины рассогласования сравниваемых частот. Так как триггеры управления 3 н 4 находятся в состоянии несоответствия, с выхода дешифратора несоответствия 6 поступает разрещающий потенциал на ячейку 15. На (Выходе ячейки 15 появляются импульсы, пропорциональные А/ с частотой /д.

При переполнении второго счетчика через открытую ячейку 1} происходит переброс в единичное состояние триггера управления 4, снимающего разрещающий потенциал с ячеек 10 и 12. Доступ импульсов досчета (дополнения) в счетчик 2 прекращается.

Теперь оба триггера управления 3 и 4 находятся в единичном состоянии, на .выходе дешифратора несоответствия 6 нет разрешающего потенциала для ячейки 15, следовательно, на выход этой ячейки импульсы от генератора 7 не пройдут. Количество импульсов,

зафиксированное с выхода ячейки 15, равно числу импульсов, необходимых для цереполненил второго счетчнка после того, как один из них уже переполнился. Это число им.пульсов характеризует величину рассогласования

сравниваемых частот. Положение триггера знака 5 указывает на знак рассогласования. Применение в частотном дискриминаторе достаточно простых логических ячеек 8 позволяет значительно уменьшить время, необ.кодимое для определения величины и знака рассогласования сравниваемых частот.

Предмет изобретения

Частотный дискриминатор, состоящий из двух дйоичных счетчиков, двух триггеров управления, триггера знака, генератора дополняющих импульсов и логических ячеек, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени определения величины и знака рассогласования измеряемых частот, одноименные нулевые выходы триггеров соответствующих разрядов обоих счетчиков попарно подключеНЫ к двум входам соответствующей им ячейки

типа «И, третий в.ход которой через логические ячейки соединен с генератором дополняющих импульсов, а вы.ход каждой ячейкп тииа «И соединен с единичными входами соответствующей лары тр иггеров.