Цифровой частотный дискриминатор Советский патент 1980 года по МПК H03K5/26 

менно, поэтому состояние триггера может быть неопределенным -.или изменяться, от цикла к циклу под воздействием флюктуации периода и длительности входных импульсов. При сдвиге фаз,. отличающемся от нуля, счетчики импульсов переполняются не одновременно, с временным сдвигом, равным входному сдвигу фаз, поэтому триггер остается все время в одном состоянии в зависимости от того, ка кой из счетчиков переполнится; первым. Цель изобретения - повьлиение точ ности работы дискриминатора. Указанная цель достигается тем, что в цифровой частотный дискриминатор, содержащий два параллельных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных элемента запрета, подключенного к вход ной шине, счетчика импульсов и элемента И, выход которого соединен с одним из входов триггера, а первый вход - со вторым входом элемента за прета и одним из входов третьего элемента И, выход которого соединен с входами сброса счетчиков импульсов, введены элементы ИЛИ, дополнительный триггер, четвертый элемент И и ждущий мультивибратор, первый вход которого соединен со входами сброса счетчиков импульсов, а второй вход - с выходами элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к первым и вторым входам пе вого и второго триггеров, третьи вх ды которых соединены с выходом ждущего мультивибратора, нулевые выходы - со входами четвертого элемента И, выход которого подключен к первой выходной шине, а единичные выхо ды - со второй и третьей выходными шинами, причем вторые входы первого и второго элементов И подключены к соответствующим входным шинам. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема цифрового часто ного дискриминатора; на фиг. 2 временные диаграммы работы. На фиг. 2 обозначены напряжения: Ui - на первом входе дискриминатора U2 - на втором входе дискриминатора и I, - на выходе первого счетчика; U на выходе второго счетчика; Ug - на единичном входе триггера; Uj, - на единичном входе дополнительного три гера; U - на первом выходе дискриминатора; UQ - на втором выходе дис криминатора ; и - на третьем выходе дискриминатора. Дискриминатор содержит счетчики 1, 2 импульсов, элементы И 3, 4, 5, 6, элементы 7, 8 запрета, элемент ИЛИ 9, мультивибратор 10 ждущий, три repbt.il, 12. Первая и вторая входные шины подключены соответственно ко входам элементов 7, 8 запрета и ко вторым .входам элементов И 3 4, выходы элементов 7, 8 запрета - к счетным входам счетчиков 1, 2, выходы которых соединены соответственно с запрещающими входами элементов If 8 запрета, к первым входам элементов И 3, .4 и ко входам элемента И 5, выход которого подключен к входам сброса О счетчиков 1, 2 и к входу запуска мультивибратора 10, выход элемента И 3 подключен к единичному входу триггера 11, к первому нулевому входу триггера 12 и к первому входу элемента ИЛИ 9, выход элемента И 4 подключен к единичному входу триггера 12, к первому нулевому входу триггера 11 и ко второму входу элемента ИЛИ 9, выход которого подключен к входу сброса мультивибратора 10, выход которого соединен со вторыми нулевыми входами триггеров 11/ 12, нулевые выходы которых подключены к входам элемента И 6, выход которого соединен с первой выходной шиной, единичный выход триггера 11 подключен ко второй выходной шине, единичный выход триггера 12 - к третьей выходной шине. Устройство работает следующим образом. Импульсы яходных последовательностей с частотами f , f , при fv7 f (фиг.2 и, и Ufj) со входов устройства поступают на входы элементов 7, 8 запрета. Так как триггеры счетчиков 1, 2 в исходном состоянии установлены на О, то на их выходах потенциалы низкого уровня, поэтому элементы 7,8 запрета открыты и входные импульсы поступают на счетные входы счетчиков 1, 2. Счетчик Iпервым заканчивает счет п импульсов f и формирует на выходе потенциал верхнего уровня, который поступает на запрещающий вход элемента 7 запрета и запрещает поступление импульсов на счетный вход. Триггеры счетчика 1 переключаются с задержкой по заднему фронту входных импульсов, п входных импульсов через элемент И 3 на запись в триггер IIне проходят, пока счетчик 1 не переполнится, и лишь (п+1) входной импульс f переключает триггер 11 в состояние. 1. Триггеры 11, 12 в исходном состоянии О. После переполнения счетчика 1 переполняется счетчик 2. Если переполнение происходит до поступления (п+1) входного импульса f , значит входные частоты равны и элемент И 5 формирует импульс сброса для счетчиков 1, 2. При этом триггеры 11, 12 остаются на О. Состояние 1 одновременно для обоих триггеров считается заП1 етным. Исключение этого состояния производится при помощи перекрестных связей между единичным входом триггера 11 и нулевым входом триггера 12, а также между единичным входом триггера 12 и нулевым входом триггера 11. При f 7 f переключение триггера 11 на 1 производится (п+ +1) входным импульсом f (фиг.2, Us) Триггер 12 при этом остается на О При уменьшении f до значения f. состояния триггеров не изменяются. Счетчик 1 переполняется раньше счет чика 2 благодаря сдвигу фаз между импульсами f и f. Импульсы записи на единичные входы триггеров 11 и 12 в этом случае не поступают, так как счетчики 1 и 2 устанавливаются на О импульсом с выхода элемента И 5, который формируется в момент переполнения счетчика 2 до поступления (п+1) входного импульса . Триггер 11 остается на 1 и выдает на выход потенциал верхнего уровня хотя частоты входных импульсов уже равны. Необходимо сбросить триггер 11 на О, чтобы на выходную шину f fn поступал потенциал верхнего уровня. Для формирования импульса сброса в устройство вводится элемент ИЛИ 9 и мультивибратор 10. Выбор момента формирования импуль са сброса влияет на чувствительность устройства, определяемую разностью минимальных значений коэффициента отношения входных частот f,)f, (пр mina - (P f. a), при кот рых устройство еще вадает сигналы f, 7 f или f, f2 m,n,-/m;o,,,n,i ) При К близком к 1 (например ,01) импульсы записи поступают через t входных импульсов f , когда разност () становится равной длительности периода импульсов на входе 1, то е1,,,,гА.е t,i/f,.t -l/f2,. .

Ч-t, I

4

или же преобразовав для К 1---г(прк ). Аналогичные выражения получаются для f, 4 f,j : при g /.. f ) . . i-i -i i-K

Минимальные значения коэффициента отношения частот К., К.у устанавливают заранее на основе требований, предъявляемых к устройству. По этим значениям рассчитывается число t. Модуль счетчиков 1, 2 п выбирают равным Z, чтобы обеспечить заданную чувствительность. Критерий, по которому определяют равенство частот, можно записать в следующем виде:

f,-f«, если р о )

4 если Ь° .sMp(t,t

где Р - число импульсов записи за .время Т переполнения обоих счетчиков , 2. Таким образом, выбор приводит к уменьшению Т и соответственно к уменьшению чувствительности.

Формула изобретения

Цифровой частотный дискриминатор, содержащий два параллельных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных элемента запрета, подключенного к входной шине, счетчика импульсов и элемента И, выход которого соединен с одним из входов триггера, а первый вход - со вторым входом элемента запрета и одним из входов третьего элемента И, выход которого соединен с входами сброса счетчиков импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введены элемент ИЛИ, дополнительный триггер, четвертый элемент И и ждущий мультивибратор, первый вход которого соединен с входами сброса счетчиков импульсов, а второй вход - с выходом элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены Проверка выполнения критерия осуществляется с помощью элемента ИЛИ 9и мультивибратора 10, который запускается импульсом с выхода элемента И 5 . Импульс сброса счетчиков 1, 2 формируется в конце цикла счета позже импульсов записи. Импульс сброса (i-1) цикла счета запускает мультивибратор 10, который по окончании времени Т формирует импульс сброса для триггеров 11 у 12, если на его вход сброса в I цикле счета не поступает импульс записи с выхппа jjieMeHxa ИЛИ ь, запрещающий формирование импульса сброса. В циклах счета, когда входные частоты не равны и или К. обязательно формируется один или несколько импульсов записи (фиг. 2/Ug, Uj,) , поэтому в этом случае мультивибратор 10не сбрасывает триггеры 11, 12 на О. При возрастании частоты f/z и выполнении неравенства ., счетчик 2 переполняется раньше счетчика 1 и (п+1) импульс через элемент И 4 переключает триггер 12 в состояние 1, триггер 11 при этом остается на О, на выходной шине .f формируется потенциал верхнего уровня. Таким образом, введение в устройство элемента ИЛИ 9, мультивибратора 10, триггера 12 и новых связей исключает наличие сигналов 7 f fn7f на его выходах при равенстве входных частот, что в итоге повышает точность. Вместо мультивибратора 10 можно использовать счетчик импульсов, который запускается импульсами сброса и считает тактовые импульсы в течение времени Т. Импульсы записи должны сбрасывать его на О. Использование счетчика импульсов .повышает помехоустойчивость.

к первым и вторым входам первого и второго триггера, третьи входы которых соединены с выходом ждущего мультивибратора, нулевые выходы - со вхоцами четвертого элемента И, выход которого подключен к первой выходной шине, а единичные выходы - со второй и третьей выходными шинами, причем вторые входы первого и второго элементов И подключены к соответствующим входным шинам.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 551798, кл. Н 03 К 5/18, 1974.

2.Акцептованная заявка Великобритания № 1.496.743, кл.Н 03 О 13/00, 1977.

Фг/«./

ч ч 4л

н

-

J

«VI

CS