DD214939A1

DD214939A1 - Frequenzdiskriminator

Info

Publication number: DD214939A1
Application number: DD25058683A
Authority: DD
Inventors: Guenter Deutschmann
Original assignee: Robotron Bueromasch
Priority date: 1983-05-04
Filing date: 1983-05-04
Publication date: 1984-10-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Grenzwertueberwachung von Frequenzen unter Verwendung eines nachtriggerbaren monostabilen Multivibrators. Ziel der Erfindung ist, dass das Ausgangssignal der Schaltungsanordnung den einen oder anderen logischen Zustand L oder H annimmt, wenn die Frequenz des zu bewertenden Eingangssignals kleiner oder groesser als eine durch Dimensionierung oder Einstellung der Anordnung waehlbare Grenzfrequenz ist. Die Schaltungsanordnung des Frequenzdiskriminators besteht aus einem nachtriggerbaren monostabilen Multivibrator, dessen einstellbare Haltezeit die Grenzfrequenz in Verbindung mit einem nachgeschalteten D-Flip-Flop bestimmt. Um beliebige Tastverhaeltnisse des Eingangssignals zulassen zu koennen, ist der Anordnung ein Frequenzteiler vorgeschaltet.

Description

Titel der Erfindung Frequenzd is kr im i na tor

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Grenzwertüberwachung von Frequenzen unter Verwendung eines nacht riggerbaren monostabilen Multivibrators, insbesondere zur Meßwertauswertung oder in Geräten der Steuer- und Regelungstechnik .

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits Schaltungsanordnungen zur Grenwertüberwachung von Frequenzen bekannt geworden, die die Eigenschaften nachtri ggerbarer monostabiler Multivibratoren ausnutzen.

Allgemeines Ziel dieser Anordnungen ist, daß deren Ausgangssignal den einen oder anderen logischen Zustand annimmt, wenn die Frequenz des zu bewertenden Eingangssignals kleiner oder größer als eine durch Dimensionierung oder Einstellung der Anordnung wählbare Grenzfrequenz ist. Zu diesem Zweck wird in den bekannten Anordnungen das Eingangssignal als digitale Impulsfolge derart einen nachtriggerbaren Multivibrator zugeführt, daß dieser von jedem

Eingangsimpuls ausgelöst, d. h. , in den quasistatischen Haltezustand versetzt wird. Die Zeit, in der der monostabile Multivibrator in diesem Haltezustand verharrt, auch Haltezeit oder Kippdauer genannt, wird durch die Dimensionierung des Zeitgliedes im monostabilen Multivibrator bestimmt und ist damit einstellbar. Nachtriggerbare Multivibratoren zeichnen sich dadurch aus, daß sie zu jedem beliebigen Zeitpunkt ausgelöst (getriggert) werden können, auch während des quasistabilen Zustandes. Ist z. B. der Impulsabstand des Eingangssignals kleiner als die Haltezeit, so wird der monostabile Multivibrator jeweils vor Ablauf seiner Haltezeit erneut getriggert. Er befindet sich somit ständig im quasistabilen Zustand. Der diesem Zustand zugeordnete logische Zustand des Ausgangssignals bedeutet, daß die Eingangsfrequenz größer ist als die Grenz frequenz.

Für den Fall, daß die Eingangsfrequenz kleiner als. die Grenz frequenz ist, also der Abstand aufeinanderfolgender Eingangsimpulse größer als die Haltezeit ist, kippt der monostabile Multivibrator jeweils nach Ablauf der Haltezeit in seinen Grundzustand zurück. Das Ausgangssignal wechselt periodisch zwischen den beiden logischen Zuständen. Um dieses unerwünschte Verhalten zu vermeiden und einen eindeutigen logischen Zustand des Ausgangssignals zu erzielen, sind zwei Lösungen bekannt geworden, die nachstehend beschrieben werden.

In der DT 2 653 921 wird die unerwünschte periodische Änderung des logischen Zustandes des Ausgangssignals für den Fall, daß die Eingangsfrequenz kleiner als die Grenzfrequenz ist, dadurch vermieden, daß dem monostabilen Multivibrator ein zweiter gleichartiger monostabiler Multivibrator nachgeschaltet ist und die Ausgangssignale beider Multivibratoren logisch verknüpft werden. Für eine ord-

nungsgemäße Funktion ist es erforderlich/ die Haltezeit des zweiten monostabilen Multivibrators so einzustellen, daß sie bestimmte Relationen zur Haltezeit des ersten monostabilen Multivibrators aufweist. Nachteilig ist, daß bei der Wahl bzw. Einstellung der Grenzfrequenz jeweils zwei Zeitglieder eingestellt werden müssen. Weiterhin ist der erhöhte Aufwand für den zweiten Multivibrator nachteilig.

- Mit der DT 2 741 522 ist eine Anordnung bekannt, die an-

strebt, den Aufwand gegenüber der DT 2 653 921 dadurch zu verringern, daß anstelle des nachgeschalteten zweiten monostabilen Multivibrators ein geeigneter Tiefpaß mit unterschiedlicher Lade- und Entladezeitkonstante eingeführt wurde. Damit wird für den Fall einer kleineren Eingangsfrequenz gegenüber der gewählten Grenzfrequenz ebenfalls ein konstantes Ausgan gs si gnal erreicht. Der Nachteil besteht hier ebenfalls in der Abhängigkeit der Dimensionierung des nachgeschalteten Tiefpasses von der gewünschten Grenzfrequenz, d. h. , daß bei der Wahl oder Einstellung der Grenzfrequenz sowohl das Zeitglied des monostabilen Multivibrators als auch die Elemente des Tiefpasses be-( ""*). rücksicht igt werden müssen.

Weiterhin haben die bekannten Einrichtungen den Nachteil , daß der erhöhte Aufwand an passiven Bauelementen die Integr ation ' der Schaltung erschwert bzw. begrenzt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin/ die Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden und eine Anordnung anzugeben, die mit minimalem Aufwand zur Wahl bzw. Einstel· lüng der Grenzfrequenz auskommt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Grenzwertüberwachung von Frequenzen unter Verwendung eines nachtriggerbaren monostabilen Multivibrators zu entwickeln, die einen einfachen und sicheren Einstellvorgang zur Einstellung der Grenzfrequenz gewährleistet und nach ihrem Aufbau integrationsfreundlich ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanprdnung des Frequenzdiskrimi nators besteht aus einem nachtriggerbaren monostabi- len Multivibrator, dessen wählbare bzw. einstellbare Haltezeit die Grenzfrequenz in Verbindung mit ei nem. nachgeschalteten D-Flip-Flop bestimmt.

Der nachtri ggerbare monostabile Multivibrator 1 wird' durch aufeinanderfolgende Impulse des Eingangssignals E oder eines aus diesem durch Frequenzteilung abgeleiteten Signals E' ausgelöst. Die alternativen Flanken des Eingangssignals E oder E¹ bewirken eine Übernahme des Ausgangssignals des monostabilen Multivibrators 1 in das nachgeschaltete D-Flip-Flop 2. Der Ausgang des nachge schalteten D-Flip-Flops 2 nimmt einen bestimmten logischen Zustand in Abhängigkeit davon ein, ob die Frequenz des Eingangssignals E größer oder kl ei ner als die wählbare Grenzfrequenz

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ist. , ^l ' " ,

Um beliebige Tastverhältnisse des Eingangssignals E zulassen zu können, ist der beschriebenen Anordnung vorteilhaft ein Frequenzteiler vorgeschaltet.

Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert

Es zeigen dabei :

Fig. 1 die Grundschaltung des Frequenzdiskriminators;

Fig. 2 das Impulsd iagramm für den Fall, daß die Eingangsfrequenz fp < Grenzfrequenz f„ ist;

Fig. 3 das Impulsdiagramm für den Fall, daß die Eingangsfrequenz f_E > Grenzfreqzenz f_ß ist; Fig. 4 ein Diagramm der Abhängigkeit des Ausgangssignals A von der Frequenz f_E des Eingangssignals E;

Fig. 5 eine erweiterte Schaltungsausführung des Frequenzdiskrimi nators.

In Fig. 1 wird ein frequenzmäßig zu bewertendes Eingangssignal E dem Triggereingang Al des nachtriggerbaren monostabilen Multivibrators 1 - im folgenden als Monoflop bezeichnet - und zugleich dem Takteingang C2 eines D-Flip-Flops 2 zugeführt.

Wesentlich für die Funktion der Schaltung ist, daß der Triggereingang Al des Monoflops 1 und der Takteingang C2 des D-Flip-Flops 2 auf jeweils aufeinanderfolgende Flanken des Signals E ansprechen

Nach Fig. 1 spricht der Triggereingang Al des Monoflops auf die negativen und der Takteingang des D-Flip-Flops 2 auf die positiven Flanken des Signals E an. Der Ausgang Ql des Monoflops 1 ist mit dem D-Eingang D2 des D-Flip-Flops 2 verbunden

Aus der Schaltung nach Fig. 1 ergibt sich die grundsätzliehe Funktionsweise, daß jede negative Flanke des Signals E das Monoflop 1 auslöst und jede positive Flanke den zu

diesem Zeitpunkt vorhandenen logischen Zustand des Ausgangs Ql des Monoflops 1 in das Flip-Flop 2 übernimmt. Der Ausgang Q2 des Flip-Flops 2 nimmt dabei den logischen Zustand L an, wenn die Frequenz f_p des Eingangssignals E kleiner als eine wählbare Grenzfrequenz f ist und den logischen Zustand H im umgekehrten Fall. Die Grenzfrequenz fg ergibt sich aus dem Tastverhältnis V.J. des Eingan gs si gnals E und der Haltezeit t., des Monoflops 1, die im wesentlichen durch das aus den EIementen R und C bestehende Zeitglied bestimmt wird.

Das Impulsdiagramm nach Fig. 2 gilt für den Fall f < f_n. Da in diesem Fall die Haltezeit t des

tu H

Monoflops 1 kürzer ist als der Abstand zwischen negativer und positiver Flanke des Eingangssignals E, befindet sich das Monoflop 1 zum Übernahmezeitpunkt in das D-Flip-Flop 2 bereits wieder im Grundzustand (Ql = L), so daß das Ausgangssi gnal A konstant den Zustand L annimmt.

Das Impulsdiagramm nach Fig. 3 gilt für den Fall ?~y f_Q. Zum Übernahmezeitpunkt befindet sich in diesem Fall das Monoflop 1 im quasistabilen Zustand (Ql = H), d. h. der Kippvorgang ist noch nicht abgelaufen. Der Ausgang A nimmt den Zustand H an.

Bei noch höherer Frequenz des Eingangssignals trifft die folgende Triggerflanke bereits während des quasistabilen Zustands ei n. In diesem FaI 1 bleibt das Monoflop 1 aufgr und sei ner Nacht riggerbarkeit ständig im quasistabilen Zustand und damit der Ausgang A im logischen Zustand H.

In Fig. 4 ist das vorstehend beschriebene Verhalten der Schaltung als Diagramm - Ausgangssignal A in Abhängigkeit von Eingangsfrequenz f^ - dargestellt.

Eine vorteilhafte Erweiterung der Grundschaltung wird in Fig. 5 gezeigt. Der Grundschaltung ist ein Frequenzteiler 2:1 vorgeschaltet, der aus einem D-Flip-Flop 3 besteht. Der Vorteil dieser Erweiterung besteht darin, daß infolge der symmetrierenden Eigenschaften dieser Schaltung das Tastverhältnis des Eingangssignals nicht mehr in die Funktion eingeht

Für die Grenzfrequenz gilt dann die einfache Gleichung

fr- f &)

^T6 te

Die Schaltung nach Fig. 5 ist aus bekannten Schaltkreisen aufgebaut. .

Mit den angegebenen Werten des R-C-Gliedes ergibt sich eine Grenzfrequenz von 100 kHz.

Claims

Erf in dun cjs an spruch

1. Frequenzdiskrimi nator unter Verwendung eines nachtriggerbaren monostabilen Multivibrators, dadurch gekennzeichnet/ daß das frequenzmäßig zu bewertende Eingangssignal (E) dem Triggereingang (Al) des nachtriggerbaren monostabilen Multivibrators (l) und dem Takteingang (C2) eines nachgeschalteten D-Flip-Flops (2) zugeführt wird und der Ausgang (Ql) des nachtriggerbaren monostabilen Multivibrators (1) mit dem D-Eingang (D2) des D-Flip-Flops (2) verbunden ist.
2. Frequenzd iskrimi nator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsanordnung nach Punkt 1 ein Frequenzteiler vorgeschaltet ist,
3. Frequenzdiskrimi nator nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler aus einem zweiten D-Flip-Flop (3) besteht.

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