Частотный пороговый компаратор Советский патент 1977 года по МПК H03K5/20 

Изобретение относится к имп)льсно1 1 те.хнике.

Известен частотный комиаратор, содержащий счетчик имнульсов, состоящий из .V триггеров, включенных каскадно, электронные нрерыватели (ключи), включенные на входе счетчика, логические миоговходовые и многовы.ходовые элементы, входы и выходы которых соответственно связаны со счетчиком и ключами 1.

Однако такой ко.мнаратор не обеспечивает необходимой точности.

Наиболее близки.м по технической супщости к предлагае.мому является частотный ко.;паратор, содержащий счетчик, один вход которого соединен с генератором опорной частоты, второй вход соединен через первый формирователь имнульсов с источником входного сигнала, а третий его вход соединен через логический эле.мент ИЛИ с выходами двух вентилей, один из входов которых соединены с источниками пороговых частот, второй вход одного из которых соединен с входом триггера и через второй фор.мирователь импульсов с выходом счетчика, а второй вход второго вентиля соединен с вторым входом триггера и через третий фор.мирователь импульсов с вторым входом счетчика 2.

Цель изобретения - повьинение быстродей.твия компаратора.

г/то достигается тем, что в предлагаемый ко.паратор введены три счетных триггера и логический элемент П, входы которого соединены с выходами двух счет1 ы. триггеров, первые входы которых соединены и нодключены к выходу первого формирователя и.мн льсов, BTopoii вход одного из указанных счетных триггеров соединен с выходом триггера, а второй зход второго счетного триггера соединен с выходом третьего счетного трнггера, входы которого соответственно соединены с выходо.м триггера, выходо.м второго и выходо.м третьего формирователей импульсов.

Иа чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого комиаратора.

Ко.иаратор содержит фор.мирователи 1 - 3 импульсов, счетчик 4, генератор 5, вентили 6, 7, логический элемент ПЛИ 8, триггер 9, счетные триггеры 10-12, логический элемент И 13. На входы 14, 15 поданы снгналы управленпя, на вход 16 - входной сигнал, соответствующне выходные сигналы снимаются с выходов 17-19. Источники сигналов на схеме не показаны.

Компаратор работает следующим образом.

На вход 14 вентиля 5 подается дополнительный код числа .i, соответствующего большему /о порогу срабатывания компаратора, а на вход 15 вентиля 7-дополнительный код чисjia Ла-Аь соответствующего ширине ./ зоны допустимых значепи контролируемо частоты, причем

- fr//6; fr//M

где /с - частота следования и.миульсов гснерг;тора 3;

- частотиые пороги сраиатынаиия компаратора.

Электрические колебания, часшта /.v которых иодлежит коптролю, поступает на вход 16 формирователя 1. Иоследии формирует узкие прЯМоугольные импульсы с ча тото: следования, равной частоте входных колебаПИЙ - 1-х.

Допустим, иа выходе формирователя 1 появляется импульс. Этот и.мпульс поступает па пулевой устаповочный вход счетчика - и иа счет}1ые входы счетных трич ероз Ш и П. При этом ечетчик 4 устанавливается в исходное пулевое сосюяппе, счетиый триггер 10- -в состояние, соответствующее состоянию триггера 9, а счетпы триггер 11 --в состояние, соответствующее состоянию счетпого триггера

формирователем 2, трипер 9 п счетнтлй триггер 12 уетапав.ливаютеи и пулевое Тсходное состоя1тие. Одно1фемсн;10 импульс с выхода формирователя 2 ра:и)локнр -ег веитиль 6, is результате чего к конпу нмнульса с формпровате;1я 2 через э;1еменг 8 з счегчи 4 заш сывается дополпп1ел1)НЫ11 код чис.ча AI, зада;()щий больщий о порог срабатывания TvOMiTapaтора. В ироцессе счета нлиту;1ьсов IeiiepaTOpa 5 счетчик 4 переполпяется, если па его вход до появлеппя второго импульса (рормирова1еля 1 иостуиает A-j и.чиульсов. При это.т импульсом переполнения счетчика 4, поступающим через форм рователь 3 иа еоответствующие входы вентиля 7, последние разблокируются, п в счетчик 4 записывается донолиительный код числа соответствующего гнирине зопы допустимых зпаченн контролируе.юй частоты. Одповремеппо импульсом с выхода формирователя 3 триггер 9 уетапгл лнвается в единичное еостояние. При эчом ечетный триггер 12, иа счетпыи вход которого также иостуиает имиу.пьс формирователя 3, не измепяет евоего состояпия, поскольку до момепта появлеппя импул:;еа (JOpf-i P - 3 па его управляющий вход поступал пулевой сигнал е выхода Tpnricpa 9.

Счетчпк 4 переиолнитея вторично и вььтист иа евоем втлходс н.мнульс ;1ереполне;1ня, если па его вход до поя15леп11я шорого пмнул1)Са формирователя 1 иоступпт епд,е Л;; А| импyлj)сов генератора 5. Образующийся при JTOM па выходе фор.мирователя 3 импульс установит счетиый трт1ггер 12 в едититчпое состояние, иоскольку до момеита появлепт я второго импульса формирователя 3 иа его унрав;1яющпй вход поступал едипнчный сигнал с выхода триггера 9. Состояпие триггера 9 при иоетупленин па его единичный вход второго нмпульеа формирователя 3 не изменяется. Состояние триггера

9, а -акжс счегиого тршгера 12 н; 1Г5ме11яется и при последуюпт,т1Х переполнениях ече:чпка -1, которые могут возникнут до появления второго импульса формирователя 1.

()бн1ее число имнхльсоз генератора 5, пост ч1ивп1ее яя вход счетчика 4 к моменту его второго Т1ерегюлнения, равна Ло. Таким образом, моменты первого п второго перено.кчеппГ ечетчика 4, а е.тедовательпо, и момепты срабатыван 1Я триггера 9 п счетного триггера 12 определяются соответственно больн.им /г, п мен:,Н1ИМ /м порогами срабатыват1ия.

1 ноявлеппя второго и.мпульеа па выходе формирователя 1 па вход счетчика 4

поступает Л .х Т миульсов геператора 5, равное

Ч /Г//Ж.

Если коптролируемая -чаетота / оказывается мепьще мепьптего м порога срабатывания

(, то Л . Л2 и, следовательпо, до появления второго имиульса па выходе фор.мирователя 1 счетчик 4 иеренолпитея дважды и переключит триггер 9 и счетный триггер 12 в единичное состояние. Тогда BTOpoii и.мнулье с

выхода формирователя 1, иостуиаюпднй иа счетиые входы триггеров 10 и 11, установит иоследппе также в едпппчпое еостояние. Прп это.м еигна;, по и5ляющпйся иа выходе 19, соответcTisyer .и.тату еравнення «Aieiibnie.-.

Lie.iH ко11тролп5)уемая чаетота /,х- паходится в ирсдслах заданных порогов (.), то .:. и, еледовательпо, до иоявлепия iiToporo импу,1ьса на вьгходе фop тпpoвaтeля 1 счетчик 4 перено.Тгпггея гол1 ко один раз и переключит в едипичное состояппе то.чько триг1ер 9. То1да второй п.мпульс с зьгхода фор прователя 1 устанавливает триггер 10 в единичное, а триггер 11 в пулевое состояние. При этом сигнал, появляющийея иа вТ)ходе 18, coответствует резул1зтату сравнения «Порма.

Если контролттруемая частота jx оказывается больше больптего /G порога (/.), то A. и, следовательно, до появления второго импульса па выходе формирователя 1 счетчик 4 не иереполнится ни разу и триггер 9 и ечетный триггер 12 остаются в исходпом нулеио.м состояпии. 4огда после тюявлеиия второго пмиул1,еа ia вьгходе формирователя 1 триггеры Юн 11 также окажутся в пулевом

состоянии. (лич1ал, появляютттпйся па выходе 17, cooiTJCTCTBycT результату сравпеиия «Bo.ibnie.

Таким образом, еравпеиие текущего значения частоты от1госнтельпо зопы ее допустимых

зпачепий осуптсствляетея за один иериод следования входного сигна.ча, а для задания одного разряда тюда порога срабатывания требуетея только одни вептиль.

ф о р м у л а и 3 о б р е т е п и я

Частотный пороговый компаратор, еодержапигй счстчпк, один вход которого соединен с

генератором опорной чаетоты, второй вход соединен через нервый формирователь имнульсов с источником входного сигнала, а третий его вход соединен чере:; логическиГ| элемент ИЛИ с выходом двух вентилей, одии из входов которых соединены с источниками пороговых частот, второй вход одного из которых соединен с входом триггера и через второй формирователь имнульсов с выходом счетчика, а второй вход второго 15ентиля соединен с вторым входом триггера и через третий формирователь имиульсов с вторым входом счетчика, о т л и ч а ю HJ, и и с я тем, что, с целью повьпнения его быстродействия, в него введены три счетных триггера и логический элемент И, входы которого соединены с выходами двух счетных триггеров, первые входы которых соединены и подключены к выходу первого формирователя имиульсов, второй вход одного из указанных счетных триггеров соединен с выходом триггера, а второй вход второго счетного триггера соединен с выходом третьего счетного триггера, входы которого соответственно соединены с выходом триггера, выходом второго и выходом третьего формирователей импульсов.

Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе

1.Иатеит Франции № 1536376, кл. Н ОЗК 5/20, 1968.

2.Патент США Л 3689917, кл. 340-324, 1972.