Устройство для получения разностной частоты двух импульсных последовательностей Советский патент 1982 года по МПК H03K5/19 

1 Изобретение огносигся к импульснойгезшикё и может быть использовано при обработке частотно-мопулированных сигналов.

Известно устройство цяя вычитания частот, содержащее ива блока привязки импульсов входаых частот к двум последовательностям несовпадающих тактовых импульсов и реверсивный счетчик, причем импульсные входы сложения и вычитания реверсивного счетчика подключены к выходам блоком привязки импульсов входных частот 13.

При равенстве частот входных им-пульсов в реверсивном счетчике запись вается какое-то число, которое будет пульсировать около одного уровня. При неравенстве частот входных импульсов происходит монотонное увеличение или уменьшение числа, записанного в счегчике. Число, записанное в счетчике, изменяется в диапазоне от нуля до максимального значения. При достижении гранил диапазона число, записанное в счетчике

не изменяется, поэтому импульсы BXOIVной частоты, которые не меняют COCTOS ния счетчика, направляются на выхогоые шины. Таким образом, происхорит формирование сигнала разности частот входных импульсов.

Для правильного функционирования этого устройства необходимо иметь две несовпадающие тактовые последовательности импугалов какого-то внешнего генератора. Необходимость использования блоков временной привязки для предотвращения счетчика значительно усложняет данное устройство для вычитания частот.

Наиболее близким по технической М1Вд- 5 ности является устройство для получения разностной частоты двух импул сных послеаозательностей, сооеркашее последовательно соединенные первый триггер, первый вход которого соешшен,с вхошой ши20ной низкой частоты, второй триггер второй вход которого соединен с входаой ш ной Высокой частоты, третий триггер, апв- МШ1Т И, элемент НЕ и два элемента Q дерскки, вход первого из которых поакпк чен к входной шине высокой частоты, а выход через элемент НЕ подкдючен к tie вому вхоау третьего триггера и непосред ственно - к первому вхо элемента И, второй вход которого подключен к Вьтхоцу третьего триггера, а выход Э;Емента И - подключен к выходной шине устройства, причем выход второго триггера через вто рой элемент задержки соединен с вгорь ми входами первого и второго тригге- .ров Г2, Входаой импульс низкой частоты поступает на вход первого триггера и регистрируется в нем в виде сигнала логической 1, который при отсутствии импульса высокой частоты регистрируется во втором триггере. Сигнал 1 с выхода второго триггера через второй элемент задержки устанавливает в нулевое состояние первый триггер и в единичное состояние третий триггер, выход которого поступает на второй вход:элемента И и запрещает прохождение задержанного первым элементом задержки импульса вы сокой частоты, поступающего на первый вход элемента И, на выходнуюшину устройства. Незадержанный импульс вьгсокой частоты устанавливает в нулевое состояние второй триггер, а задержанный импульс высокой частоты инвертирует элементом НЕ и устанавливает нулевое состояние третий триггер t2, Таким образом, если на входную шину устройства приходит имгульс низкой частоты, то на выходную шину запрещается прохождение следующего во времени импульса высокой частоты, Рассмотрим временные соотношения сигналов известного устройства, анализируя входные сигналы третьего триггера. На первый вход этого триггера поступает инвертированный и задержанный на интервал времени, определяемый первым элемен том задержки, импульс высокой частоты, причем рабочим фронтом является задний фронт задержанного импульса. На второй вход третьего триггера поступает сигнал с выхода второго элемента задержки, несущий информацию с регистрации импульса низкой частоты, причем рабочим фронтом является задний фронт импульса, кото рый ввиду асинхронности входных импульсов устройства приходит во временном ин тервале, определяемый алитея носгью паузы между двумя соседними импульсами Высокой частоты и задержанный вторым элементом задержки. Для правильной работы элемента И устройства сигнал регистрации импульса низкой частоты на первом входе третьего триггера должен опе|зежать по времени инвертированный импульс высокой частоты, следовательно постоянная времени задержки первого элемента задержки должна быть больше постоянной времени задержки второго элемента задержки, С другой стороны, после обработки зарегистрированного импульса низкой частоты происходит установка третьего триггера в единичное состояние по его первому входу задержанным задним фронтом импульса вьгсокой частоты, который должен опережать, т,е, подготавливать третий триггер к приему сигнала регистрации следующего импульса низкой частоты. Данное условие не может быть вьтол- нено изменением постоянных времени задержки элементов задержки,так как они уже Выбраны из условия правильной работы, а следовательно, появляется зона нечувствительности устройства к регистрации второго импульса низкой частоты, равная длительности импульса высокой частоты плюс абсолютная разность постоянных времен задержки элементов задержки. Таким образом, для правильной работы устройства максимальная частота импуль- сов низкой частоты должна быть в п раз меньше частоты импульсов высокой частоты, где О. - скважность импульсов высокой частоты, что ограничивает рабочий диапазон частот данного устройства, Цель изобретения - расширение рабочего диапазона частот устройства за счет расширения допустимого соотношения высокой и низкой входных частот. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для получения разностной частоты двух импульсных последовательностей, содержащее элемент НЕ и три триггера, первый вход первого триггера соединен с шиной низкой частоты, а его выход подключен к первому входу второго триггера, второй вход которого соединен с шиной высокой частоты и входом элемента НЕ, а первый выход второго, триггера подключен к первому входу третьего триггера, введен элемент 3 И-ИЛИНЕ, первый вход которого соединен с Bbtходом элемента НЕ, вход которого подключен к второму входу третьего триггера, первый и второй выходы которого соединены с вторым и третьим входами элемента 3 И-ИЛИ-НЁ соответственно, при этом четвертый вход элемента 3 И-ИЛИНЕ подключен к второксу входу первого триггера и к второму выходу второго три гера, а пятый вход пооключен к первому вызсос второго триггера. На иг. 1 представ лена функдиональная схема устройства получения разностной частоты двух импульсных последовательностей; на фиг, 2 - временная диаграмма работы устройства на примере конкретных входных сигналов, Устройство содержит триггеры 1,2 и 3 элемент 3 И-ИЛИ-НЕ 4, згемент , шину 6 низкой частоты, шину Т ьюокой частоты, выховдую шину 8. На эпюрах напряжений а,б,в,г,д,е (фиг, 2) изображены входной сигнал низкой частоты, входной сигнал высокой частоты, сигналы на единичном выходе триг гера 1, единичном выходе триггера 2, единичном выходе триггера 3 и выходной сигнал элемента 3 И-ИЛИ-НЕ 4 соответственно. Слегает отметить, что при отсутствии сигналов низкой частоты триггеры 1,2 и 3 устрЬйства находятся в одинаК1Жом состоянии, а элемент 3 И-ИЛИ-НЕ 4 и элемент 5 реализуют функцию стробирования этого состояния триггеров 2 и 3 сигналом высокой частоты, Пля всех триггеров рабочим фронтом является передний фронт импульсов, поступающих на их синхронизирующие входы. Устройство работает слецукяцим образом. Если в исходном состоящий на шине 6 низкой частч ты присутствует сигнал поги- ческого О, триггеры 1,2 и 3 находятся в нулевом состоянии, на шине 7 высокой частоты присутствует также сигнал О, на выходе элемента 5 - сигнал , на выходе элементы 3 И-ИЛИ-НЕ 4 - сигнал О, на информационном входе триггера 1- сигнал 1. При появ/ении импульсного сигнала I на шине 7 высокой частоты, триггерах 2и 3 подтверждается состояние О, т.е триггеры устройства не меняют своего СОСТО1ЯНИЯ, на выходе элемента 5 появляется импульсный сигнал О, а на выхо де элемента 3 И-ИЛИ-ЛЕ 4- импульсный сигнал , Таким образом, каждый входной им- высокой частоты транслируется на выходную шину 8 устройства. При появлении импульсного сигнала 1 на шине 6 низкой частоты производится его запись в триггер 1, т.е. триггер I изменяет свое состояние. Неодинаковое состояние триггеров 1 и 2 существует во времени до прихода импульса Высокой частоты, по переднему фронту которого производится запись состояния триггера 1 ) в триггер 2. Следовательно, с приходом импульса высокой ча стоты, триггеры I и 2-принимают одинаковое состояние и устройство (тодготовл юк приему следу«яцего импульса низкой частоты, а триггеры 2 и 3 принимают неодинаковое состояние и запрещают трансляцию этого импульса высокой частоты на выхоц устройства. С приходом следующего импульса вь сокой частоты производится запись состояния триггера 2 в триггер 3. Все триггеры примут одинаковое состояние () и разрешат прохождение импульсов Высокой частоты на выходную шину устройства. Интервал времени неодинакового состояния триггеров 1 и 2 является временем обработки уЪтройством импульса низкой частоты. Величина этого интервала ограничена сверху периодом импугаьссаз вьюокой частоты, так как каждый импульс высокой частоты, поступая на синхронизирукяций вход триггера 2, возвращает тр 1ГГеры 1 и 2 в одинаковое состояние. Таким образом, правильная работа .устройства для получения разностной частоты двух импульсных последовательностей осуществляется при условии, что максимальная импульсов низкой чаототы не превышает частоты импульсов высокой частоты. Таким образом, в предлагаемом устройстве по сравнению с известным расширяется рабочий диапазон частот. Формула изобретения Устройство для получения разнссгной частоты двух импульсных последовательностей, содержащее элемент НЕ и три триггера, перзый вход первого триггера соединен с шиной низкой частоты, а его выход подключен к первому входу второго триггера, второй вход которого соединен с шиной высокой частоты и входом элемента НЕ, а первый выход второго триггера пошслюч«1 к первому вхоцу третьего триггера, отличающее с я тем, что, с расширения р ;бочего оиапазона частот, в него введен элемент 3 И-ИЛИ-НЕ, первый вход которого соеоинен с выходом элемента НЕ, вхоа которого пошслюч ев к второму входу третьего триггера, первый и второй выходы которого соединены соогветственно с вторым и третьим Bxonatvm элемента 3 И-ИШ-НЕ, йри этом четвертый вхоп элемента 3 И-ИЛИ-НЕ подключен К второму входу первого триггера и к второму ВЫХОДУ второго триггера, а пятый вход подключен к первому В ходу второго триггера,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.ГУтников В, С, Интегральная электроника в измерительных приборах. Л., Энергия, 1974, с. 116, рис. 62.

2.Авторское свидетельство СССР N 668079, кл. Н ОЗ К 5/01,

Н 03 К 5/19, 1979.

а е

Фиг. 1