RU1780161C - Трехальтернативный частотный компаратор - Google Patents

Abstract

Устройство содержит тактовый генератор 1, первый счетчик 2 импульсов, первый 3 и второй 4 цифровые компараторы, с первого по четвертый триггеры 5-8. формирователь 9 импульсов, входную шину 10. первую 11 и вторую 12 кодовые шины, второй 13. третий 14 и четвертый 15 счетчики импульсов, третий цифровой компаратор 16. блок 17 синхронизации, элемент 18 задержки, первый 19. второй 20 и третий 21 коммутаторы, первый 22 и второй 23 элементы ИЛИ и выходные шины 24. Третий счетчик 14 импульсов содержит коммутатор, реверсивный счетчик, триггер, элемент ИЛИ и дешифратор. Первый коммутатор 19 содержит первый, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ. 2 з.п. ф-лы. 3 ил.. 3 табл. Зшо^г^(Яс

Description

Х 00

О

OK

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в автоматике и измерительной технике.

Цель мзобретеии  - повышение помехоустойчивости за счет статической обработки и анализа нескольких периодов входной частоты.

На фиг. 1 приведена структурна  электрическа  схема компаратора; на фиг, 2 структурна  схема третьего счетчика импульсов; на фиг, 3 - структурна  схема первого коммутатора.

Предлагаемый компаратор содержит тактовый генератор 1, первый счетчик 2 импульсов , первый 3 и второй 4 цифровые компараторы , с первого по четвертый триггеры 5-8, формирователь 9 импульсов, входную шину 10, первую 11 и вторую,12 кодовые шины, второй 13, третий 14 и четвертый 15 счетчики импульсов, третий цифровой компаратор 16. блок 17 синхронизации, элемент 18 задержки, первый 19, второй 20 и третий 21 коммутаторы, первый 22 и второй 23 элементы ЛЛИ и выходные шины 24.

Вход формировател  9 импульсов соединен с входной шиной 10, первый выходс входами установки О первого счетчике. 2 импульсов и первого 5 и второго 6 триггеров , а второй выход - с входом блока 17 синхронизации.

Входы установки 1 первого 5 и второго 6 триггеров соединены соответственно с выходами первого 3 и второго 4 цифровых компараторов, первые информационные входы которых соединены с выходами первого счетчика 2 импульсов, а вторые информационные входы - с соответствуюш,ими первыми 11 и вторыми 12 кодовыми шинами . Вход синхронизации первого счетчика 2 импульсов соедккеи с первым выходом тактового генератора 1 и первым тактовым входом блока 17 синхронизации, второй тактов.ый вход которого соединен вторым выходом тактового генератора 1, а выход с входом первого коммутатора 19, управл ющие входы которого соединены попарно с выходами первого 5 и второго 6 триггеров,,а первый, второй, третий и четвертый выходы соединены соответственно с суммирующим и зычитающим входами третьего счетчика 14 импульсов и со счетными входами второго 1 м четвертого 15 счетчиков импульсов, выходы третьего 14 и четвертого 15 счетчиков импульсов соединены с входами третьего цифрового компаратора 16, выход которого соединен с управл ющим входом второго коммутатора 20, выход которого соединен с выходом переполнени  второго счетчика 13 импульсов м через элемент 18 задержки с входом установки О с третьего

и четвертого 15 счетчиков, первый выход с входом третьего коммутатора 21, а второй выход - с первыми входами первого 22 и второго 23 элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами третьего коммутатора 21 и входами установки О третьего 7 и четвертого 8 триггеров, а выходы - с ЕЗХОдами установки 1 третьего 7 и четвертого 8 триггеров, выходы 3 которых соединены с выходными шинами 24, управл ющий вход третьего коммутатора 21 соединен с зналоаым выходом третьего счетчика 14 импульсов .

Третий счетчик 14 импульсов {фиг. 2) содержит коммутатор 25, реверсивный счетчик 26, триггер 27, элемент ИЛИ 28 и дешифратор 29 с соответствующими св з ми.

Первый коммутатор 19 содержит первый 30, второй 31 и третий 32 элементы И и элемент ИЛ 14 33 с соответствующими св з ми .

Специфика отдельных блоков состоит в следующем.

Формирователь 1 формирует на выходах короткие импульсы; импульс на первом выходе по вл етс  в момент начала периода Тх, а импульс на втором выходе - в момент окончани  периода Тх.

Тактовый генератор 1 непрерывного генерирует на первом выходе короткие импульсы высокой стабильной частоты fo с периодом To 1/fo; на втором его выходе по вл ютс  эти же импульсы, задержанные на врем  toll. Счетчики 2, 13 и 15 - обычные суммирующие счетчики. Емкость счетчика 2 должна быть достаточной дл  подсчета тактовых импульсов в течение максимального возможного периода Тх входного сигнала.

Третий счетчик 14 выполнен реверсивным , он работает в пр мом коде: в основных разр дах фиксируетс  абсолютное значение разности

П-ПБ-ПМ,(1)

ПБ и пм число импульсов, поступивших на суммирующий вход + и на вычитающий вход при Д О 13 знаковом разр де счетчика установлена единица, при А О нуль .

Коммутатор 25 третьего счетчика 14 функционирует в соответствии с табл. 1.

. 1 определ ет, нз KaKovi из входов рев. мвного счетчика 26 будет передан вхо/; ..и импульс счетчика 14, поступающий на одну из его входов ч или - при различных сочетани х логических сигналов Т и И на управл ющих входах коммутатора 25.

Таблица 1

Счетчик 26 срабатывает по срезу(з днему фронту ) входных импульсов, а знаковый триггер 27 - по их фронту (переднему), В процессе работы устройства в реверсивном счетчике 26 фикс Фуетс  абсолютноезначение величины А, а триггер 27 фмксирует ее знак. При А 0 триггер 27 может оказатьс  в любом состо нии, что не ммеет значени  дл  правильной работы устройства (см. правило (5)), Если, например, реверсивный счетчик 26 имеет два даоичных разр да (младший - слева), то в счетчике 14 могут быть представлены а пр мом коде числа от -3 до -t-3.

Соответствующие состо ни  триггеров счетчика 14 показаны в табл. 2 (правый бит соответствует триггеру знака 27, а левый младшему разр ду счетчика 26).

Емкость счетчиков 14 и 15 равна емкости счетчика 13.

Цифровые компараторы 3 и 4 од1-и;аковы; единичный сигнал на выходе компаратора 3 по вл етс  только при выполнен равенства

.(2)

а единичный сигнал на выходе компаратора

4 - только при

.

1ч-1ч ,k,

где К - содержимое счетчика 2;

. К и К - числа, поданные на вторые входы компараторов 3 и 4 соответственно.

Схема 17 синхронизации запом лнаег импульс, поступающий на ее информационный вход, и выдает его на выход одновременно с очередным тактовым импульсом на втором выходе генератора 1.

Элемент задержки 18 задерживает импульсы на врем , достаточное .дл  прохождени  выходного импульса счетчика 13 (импульса переполнени ) по цепочке: коммутатор - элемент ИЛИ - триггер.

Цифровой компаратор 16 по,вдерживает на выходе единичный сигнал только npii выполнении неравенства:

А ; Пи (4)

где Аи Пн - содержимое счетчиков 1 и 15 соответственно,

Импульс, поступающий на вход второго коммутатора 26. проходит на его первый выход при нулевом сигнале на его управл ющем входе и на его второй выход - при единичном. Третий коммутатор 21 идентичен BiOpO; Г-/,

Устройство раЭотает следующим образом .

АЕтомати.ески осуществл етс  заданное число сравнений периода Тх входной части fx с двум  пороговь:м1л значени ми: T;- и Т . В процассе проведени  срагнений подсчмтыззетс  число пн тех мз HVx, гз 1 оторых был получен и результат Н (норма), а таюке --п-юло А , определ емое формулой (1). а которой ПБ и пм - числа сравнений, в которых был получен результат 5 и м (больше, меньше) соответственно.

В .зависимости от полученных значений величин пм, пн и пз (очевидно, ПМ+ПН+ПБ П) принимаетс  решение R относительно частоты fx согласно ппазклу

Б еспи пн I А I и ,

R I Н еслм пн I А i(5)

М если пн I А I и

У;;азанные решо1 и  кодируютс  состо ни ми триггеров 7 : 3 согласно табл. 3 (СЗ, С4 - состо ни  тр;5ггеров 7 и 8 соответственно).

О 1 О

м

Б

1

3 исходном со:.;то нии устройства счетчики 13-15 и триггеры 5, 7, 3 установлены в нуль, а триггер б - в единицу, т.е. . . Нэ вторые входы компараторов 2 i-1 3 поданы соответственно коды чисел

, .(6)

Коэффициент пересчета счетчика 13 установлен равным требуюшемус  числу п однократных сравнений периода Тх со значени ми Т .W Т т,е, riccjie п входных импульсоп счетчик 1 i сформирует импульс на аыход  переполне-ни  и возвращаетс  в нуль).

Если (гюсле включени  устройства) импульс на второ.м выходе формировател  9 по вл етс  раньше, чем на первом, то при указанных выше исходных состо ни х триггеров 5 и б он не проходит ни на один из зыходос коммутатооа 19, Первый импульс с первого Еыхода форм1фовател  9 устанавливает в нуль счетчик 2 м триггер 6. С этого гломента , , а счетчик 2 начинает заполн тьс  такторыми импульсами.

К концу интервала времени между импульсами на первом и на втором выходах формировател  9 в счетчике 2 будет содержатьс  число K --foTx, и если (т.е. ), получим . т.е. ни одно из условий (2), (3) в течение этого времени выполнено не будет и, следовательно, оба триггера 5 и 6 останутс  в нупевом состо нии. При этом импульс со второго выхода формировател  9 пройдет на вычитающий вход реверсивного счетчика 14 и на счетный вход счетчика

Если Т Тх Т (т.е. f fx f норма), то в течение интервала Тх (интервала между импульсам и на первом и на втором выходах формировател  1) будет достигнуто выполнение равенства- (2), и импульс с выхода компаратора 3 установит триггер 5 п единицу.

Таким образом, к моменту прихода импульса на рабочий вход коммутатора 19 будем иметь , , так что этот импульс пройдет через коммутатор 9 на счетный вход счетчиков 13, 15.

Если (т.е. ), то в течение интервала Тх будет достигнуто выполнение обоих равенств (2) и (3), т.е. получим , , так что импульс со второго выхода формировател  1 пройдет через коммутатор 19 на суммирующий вход счетчика 14 и isa счетный вход счетчика 13.

Таким образом, в результате анализа каждого периода Т единица добавл етс  в счетчик 13, а также:

при - вычитаетс  из содержимого счетчика 14;

при Т Тх Т - добавл етс  в счетчик 15:

при - добавл етс  к содержимому счетчика 14.

Следовательно, в счетчике 13 фиксируетс  число проанализированных периодоп входной частоты, в счетчике 15 - число тех из них, которые удовлетвор ют условию Т Тх Т , а в счетчике 14 -- разность между числом периодов, удовлетвор ющих условию и числом периодов, удовлетвор ющих условию .

В результате после анализа п периодов входной частоты счетчик 13 возвращаетс  в исходное состо ние (нуль), в счетчике 14 будет сформирована величина А, а в счетчике 15 - величина пц.

Импульс переполнени  с выходв счетчика 13 проходит - в случае выполнени  услови  I А I пн - на вход второго коммутатора 20, устанавлива  , т.е. .

Если условие (4) не выполн атср, указанный импульс проходит через коммутатор 20 на вход третьего коммутатора 21. Если при этом , т.е. в знаковом разр де счетчика 14 установлен нуль, импульс проходит на первый выход коммутатора 21, устанавлива  , , т.е. . Если же при этом А 0, то импульс проходит на второй выход коммутатора 21. устанавлива  ,

, т.е. .

Спуст  врем  задержки элемента tiv.l пульс с выхода счетчика 13 устанавливает в нуль счетчики 14 и 15.

Claims (3)

1. Трехальтернативиый частотный компаратор , содержащий тактовый генератор, первый счетчик импульсов, первый и второй цифровые компараторы, с первого по четвертый триггеры и формирователь импульсов , вход которого соединен с входной шиной, а первый выход- с входами установки О первого счетчика и первого и второго триггеров, входы установки Тпервого и второго триггеров соединены соответственно с

выходами первого и второго цифровых компараторов , первые информационные входы которых соединены с выходами первого счетчика импульсов, а вторые информационные входы - с соответствующими первыми и вторыми кодовыми шинами, причем вход синхронизации первого счетчика импульсов соединен с первым выходом тактоRoro генератора, отличаю щ и и с   тем. что, с целью повышени  помехоустойчивости , в него введены вт.орой, третий и четвертый сч1этчики импульсов, третий цифровой компаратор, блок синхронизации, элемент задержки, первый второй и третий коммутаторы , первый и второй элементы ИЛИ, при«ем первый и втопой тактовые входы блока С1лнхрО 1изЗоЛ1 Л со;-;ди эны с первым и вторым выходами тзктойого генератора, а вход и выход соединены соответственно с вторым выходом формировател  импульсов и

входом первого коммутатора, управл ющие вхо,аы которого соединены попарно с выходами первого и второго триггеров, а первьт, второй, третий и четвертый выходы соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами третьего счетчика

импульсов и со счетными входами второго и

четвертого счетчиков импульсов, выходы

третьего и четвертого счетчиков импульсов

соед: ны с входами третьего цифрового

KOMh..; атора, выход которого соединен с упрзвл ющим входом второго коммутатора, вход которого соединен с выходом переполнений второго счетчика импульсов и через злемент задержки с входами устансвки,}

третьего и четвертого счетчиков импульсов, первый выход - с входом третьего коммутатора , а второй выход- с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ. вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами третьего коммутатора и входами установки0 третьего и четвертого триггеров, а выходы - с входами установки третьего и четвертого триггеров , выходы которых соединены с выходными шинами, управл ющий вход третьего коммутатора соединен со знаковым выходом третьего счетчика импульсов.

2. Устройство по п. 1,отличающеес  тем. что третий счетчик импульсов содержит коммутатор, реверсивный счетчик, триггер ., элемент ИЛИ и дешифратор, выход которого соединен с первым входом коммутатора и входом триггера, а информационные входы соединены с выходами реверсивного счетчика. входустановки 0 которого соединен с входом установки 0третьего счетчика VIMпульсов и первым входом элемента ИЛИ. вто; рой вход которого соединен с суммирующим входом третьего счетчика импульсов и вторым входом коммутатора, а выход - с выходом установки о триггера. вход установки 1 которого соединен с вычитающим входом третьего счетчика импульсов и третьим входом коммутатора, а выход - со знаковым выходом третьего счетчика импульсов и четвертым входом коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика.

3. Устройство поп. 1.отличающеес   тем. что первый коммутатор содержит первый, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ. выход которого соединен с третьим выходом первого коммутатора, первый вход - с выходом первого элемента И и первым выходом первого коммутатора, второй вход - с Еыходом второго элемента И и вторым выходом первого коммутатора. а третий вход- с выходом третьего элемента И 1-1 четвертым вы);одсм первого коммутатора , первый вход первой пары управл ющих входов которого соединен с первым входом первого элемента И. второй вход первой пары управл ющих входов - с первыми входами второго и третьего элементов И. первый вход второй пары управл ющих входов - с вторыми входами первого и третьего элементов И. второй вход второй пары управл ющих входов с вторым входом второго элемента И. а вход - с третьими входами первого, второго и третьего элементов И.

l/j I

teJ