Частотный компаратор Советский патент 1980 года по МПК H03K5/19 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова- но, как в качестве автономного устройства, так и в составе автоматизированных систем регулирования, конт- 5 роляИ измерения.

Известен частотный компаратор, содержащий в качестве сравнивающего устройстваэлемент памяти, выполненный на счетном триггере, снабженном 10 управляющим входом .

Недостатком известного устройства является его сравнительно низкая пo 4exoycтoйчивocть вблизи порога срабатывания, которая проявляется в 15 многократных срабатываниях устройства, при наличии шума, вызывающего частотную модуляцию контролируемой частоты, а также нестабильность па.раметров времязадающей цепи ждущего 20 мультивибратора, вызывающей частотную модуляцию пороговой частоты.

Наиболее близким по технической сущности является частотный компаратор, содержащий генератор .опорной 25 частоты, пороговый элемент, один из входов которого соединен с источником сигнала управления, а выход - с одним из входов элемента памяти, первый формирователь импульсов, вход ко-. ЗО

торого подключен к источнику входного сигнала, а выход - к другому входу элемента памяти и через второй формирователь импульсов - к другому входу порогового элемента. В устройстве использован пороговый элемент число-импульсного Типа, который выполнен на базе счетчика, выход которого подключен к триггеру, а установочный вход - к выходу вентилей. В качестве элемента памяти используется счетный триггер, снабженный управЛЯЮ1ЦИМ входом 2J .

Недостатком извecтнo o устройства является его сравнительно невысокая помехоустойчивость вблизи порога срабатывания в присутствии шума, вызывающего частотную модуляцию контролируемой частоты, а также вследствие изменения опорного интервала времени, вызываемого кратковременной нестабильностью частоты генератора опорной частоты.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор опорной частоты, элемент памяти, первый пороговый элемент, которого соединен с первым входом - лсмента памяти, первый формирователь импульсов, вход которого подключен к входной шине, а выход - к йторому входу элемента памяти и через второй формирователь импульсов -. к первому входу первого порогового элемента, введены ключ, второй пороговый элемент и элемент запрета, входы которого соединены соответственно с выходами элемента памяти и второго формирователя импульсов,, а выход - с первым входом второго порогового элемента, второй вход которого подключен к первой шине управления , третий вход .к выходу генератора опорной частоты и первому входу ключа, а выход через ключ - к второму входу порогового . элемента, третий вход которого соединен с второй шиной управления,:

На чертеже приведена структурная электрическая схема, частотного компа ратора. , .

Устройство содержит формирователи 1 и 2 импульсов, генератор 3 опорной частоты, КЛЮЧ- 4, элемент .5 запрета, . элементы. 6 и 7 пороговые, .элемент 8: памяти, шина 9 входная,шины 10 и 11 управления, шина 12 выходная.

Пороговый.элемент 6 может быть выполнен как на базе счетчика импульсов, предустановка которого осуществляется через вентили, а импульсный выход переноса подключен ко входу триггера/ так и на базе счетчика импульсов с устройством сравнения кодов, выход которого подключен к тригтеру, либо в виде любого другого устройства, формирующего сигнал при поступлении на его вход определенного числа импульсов, заданного/сигналом управления.. ;

Пороговый . элемент 7 может., быть выполнен аналогично элементу б, либо на базе ждущего мультивибратора с триггером на выходе.

Устройство, работает следующим образом. . Через шину 10 на Пороговый элемент б подается код числа N., , соответствующего порогу fpjc срабатывания устройства, а через шину 11 на пороговый элемент 7 - код числа соответствующего значению &f гистерезиса частотного компаратора причем

W

N.

1 й ПС 2 о/ по; . где f - частота следования импульсов

генератора 3; f - порог отпускания частотного

компаратора.

Электрические колебания частота fj{ которых подлежит контролю, поступают через шину 9 на Формирователь 1 который формирует узкие прямоугольные импульсы с частотой следования, равной частоте входных колебаний fj . Допустим, на выходе формирователя 1 появляется импульс. Этот импульс поступает на- управляющий вход элемента 8 памяти. При этом сигнал на шине 12 с элемента 8 памяти принимает значение, соответствующее значению сигнала на выходе порогового элемента 6 Задним фронтом импульса, вырабатываемым формирователем 2, пороговый элемент б устанавливается в исходное нулевое состояние, соответствующее нулевому значению сигнала на его выходе. Одновременно импульс формирователя 2 поступает на вход элемента 5 запрета. Последний разблокирован, если сигнал на шине 12 имеет нулевое значение; или заблокиро-ван, если этот сигнал имеет единичное значение

Допустим,, сигнеш на шине 12 имеет нулевое значение и элемент 5 запрета разблокирован. Тогда импульс формирователя 2 устанавливает пороговый элемент 7 в исходное нулевое состояние, соответствующее нулевому значе нию сигнала на его выходе, и ключ 4 .оказывается заблокированным. На счетный вход порогового элемента 7 поступают импульсы генератора 3,

В процессе счета этих импульсов пороговый элемент 7 срабатывает при поступлении на его вход ДМ N3-N импульсов, число которых соответствует значению гистерезиса устройства, и формирует на своем выходе единичный сигнал. Ключ. 4 разблокируется и импульсы генератора 3 начинают поступать на счетный вход порогового элемента 6. В процессе счета этих импульсов пороговый элемент 6 срабатывает и на его выходе появляется единичный сигнал, если до появления второго импульса формирователя 1 с выхода генератора 3 успевает поступать еще N.J импульсов, число которых соответствует порогу срабатывания частотного компаратора. Общее число импульсов, образующееся пр этом на выходе генератора 3 после появления импульса формирователя 1, равно Nij. Таким образом, момент срабатывания Порогового элемента б при нулевом значении сигнала на шине 12 определяется порогом отпускания частотного компаратора.

Пусть пороговый элемент 6 к моменту прихода второго импульса формирователя 1 сработал и, следовательно, на соответствующий вход элемента 8 памяти поступает единичный сигнал. Т-огда, в момент появления второго импульса на выходе формирователя 1, на выходе элемента 8 также образуется единичный сигнал и элемент 5 запрета блокируется. Следовательно, импульс, образующийся на выходе формирователя 2, отбрасывает л исходное состояние только пороговый элемент б. Пороговый элемент 7 в исходное, состояние не возвращается, сигнал на его выходе имеет по-прежнему единичное значение и ключ 4 остается разблокированным. Пороговый элемент б срабатывает, еели к моменту появления следующего им пульса формирователя 1. на выход генератора 3 поступает N импульсов. Таким образом, момент срабатывания порогового элемента 6 при единичном значении сигнала на шине 12 определяется порогом ff,j. срабатывания частотного компаратора. В общем случае пороговый элемент б срабатывает независимо о1 значения сигнала на шине 12 (например при включении устройства), если к моменту появления очередного импульса фор мирователя 1 число импульсов, образующихся на выходе генератора 3, пре вышает число N5 Между моментом появления двух импульсов формирователя 1 на выходе генератора 3 образуется N)( импульсов равное (/fx. Если контролируемая частота f меньше порога отпускания частотного компаратора ( fy 4 ) , то N3( Ng и, следовательно, пороговый элемент 6 срабатывает до появления очередного импульса формирователя 1. Тогда при поступлении очередного импульса формирователя. 1 на шине 1,2 .появляетс единичный сигнал, соответствующий ре зультату сравнения меньше, а момен ты срабатывания порогового элемента 6 будут определяться порогом ff, сра батывания частотного компаратора. . Если контролируемая частота fx оказывается более порога fp,,-; срабатывания частотного компаратора (fj,7ft7C и, следовательно, до появления очередного импульса фор мирователя 1 пороговый элемент 6 не успевает сработать и сигнал на его выходе имеет исходное нулевое .значение. Тогда после появления очередног импульса на выходе формирователя 1 на шине 12 образуется нулевой сигнал, соответствующий сигналу больше .а моменты срабатывания порогового эл мента 6 будут определяться порогом fj,g отпускания частотного компаратора . меньшим его порога f срабатывания на величину гистерезиса uf. В резуль тате, если значение контролируемой частоты, fx оказывается равным или близким порогу f(., срабатывания частотного компаратора ( то обратное его срабатывание вследствие частотной модуляции контролируемой частоты под влиянием шумовой составляющей, не произойдет, если изменение л. fm частоты входного сигнала не превысит значения f. гистерезиса устройства. Таким образом, при компарировании текущего значения частоты в присутствии помех ложные срабатывания частотного компаратора могут быть исключены путем соответствующего изменения уровня сигнала управления на входе порогового элемента 7, задающего значение гистерезиса частотного компаратора. Введение новых элементов - ключа, второго порогового элемента и элемента запрета ВЕЛГОДНО отличает предлагаемое устройство.от известного, так как позволяет исключить его многократные срабатывания вблизи порога срабатывания, т.е. повысить помехоустойчивость устройства. Формула изобретения Частотный компаратор, содержащий генератор опорной частоты, элемент памяти, первый пороговый элемент, выход которого соединен с первым входом элемента памяти, первый формирователь импульсов, вход которого подключен к ВХОДНОЙ шине, а выход - к второму входу элемента памяти и через второй формирователь импульсов к первому входу первого порогового элемента,, о тличающийся тем, что,-- с целью повышения помехоустойчивости, в него введены ключ, вт:орой пороговый элемент и элемент запрета, входы которого соединены соответственно с выходами элемента памяти и второго формирователя импульсов, а выход - с первым входом второго порогового элемента, второй вход которого подключен к первой шинеуправления, третий вход - к выходу генератора опорной частоты и первому входу ключа, а выход через ключ - к йторому входу порогового элемента, третий вход которого соединен с второй шиной управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Электроника, , 1972, с. 61-62. 2.Авторское свидетельство СССР .№448392, кл. G 01 R 23/00, 1973.