RU2726882C1

RU2726882C1 - Digital frequency comparison circuit

Info

Publication number: RU2726882C1
Application number: RU2019134973A
Authority: RU
Inventors: Артём Владимирович Вавилов; Юрий Александрович Вторушин; Александр Павлович Непомнящих; Вадим Николаевич Школьный
Original assignee: Акционерное общество "Информационные спутниковые системы"им. академика М.Ф.Решетнева"
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-07-16

Abstract

FIELD: measuring equipment.SUBSTANCE: invention relates to automation and measurement equipment and is intended to determine the sign of difference of two independent frequencies. Pulses of two independent frequencies are supplied to inputs of two counters, the outputs of which are connected to the trigger inputs, its state indicates which of the frequencies is greater. Outputs of the counters are also connected to the inputs of the logical element OR, the output of which is connected to the setting inputs of the counters.EFFECT: technical result is simplification of electrical circuit, which in turn leads to reduction of weight and size parameters of device, latter is actual for development of redundant circuits for spacecraft with long active life; besides, the declared digital scheme of elements is smaller than in the prototype, hence, its reliability is higher.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматики и измерительной техники и может быть использовано, например, для автоматического выравнивания токов разряда двух аккумуляторных батарей в системах электропитания.The invention relates to the field of automation and measuring technology and can be used, for example, for automatic equalization of the discharge currents of two storage batteries in power supply systems.

Известен импульсно-фазовый дискриминатор (ИФД), содержащий блок фазового сравнения и блок выборки-хранения, входы блока фазового сравнения подключены к генераторам эталонной и контролируемой частот, разделительную PC-цепь, вход которой подключен к выходу блока фазового сравнения, выход разделительной РС-цепи подключен к информационному входу блока выборки-хранения, а управляющий вход блока выборки-хранения подключен к генератору контролируемой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения фазовой ошибки сравниваемых частот, в ИФД введены формирователь импульсов, вторая RC-цепь, элемент НЕ, второй блок выборки-хранения и вычитатель (Патент RU 98653 U1).Known pulse-phase discriminator (IDF), containing a phase comparison unit and a sample-storage unit, the inputs of the phase comparison unit are connected to the generators of the reference and monitored frequencies, the dividing PC-circuit, the input of which is connected to the output of the phase comparison unit, the output of the dividing PC-circuit connected to the information input of the sample-storage unit, and the control input of the sample-storage unit is connected to the controlled frequency generator, characterized in that, in order to increase the accuracy of measuring the phase error of the compared frequencies, a pulse shaper is introduced into the IFD, the second RC-circuit, the NOT element , the second block of sampling-storage and subtractor (Patent RU 98653 U1).

Сходство с заявляемым изобретением состоит в том, что на входы устройства подаются импульсы двух частот, но задача в аналоге существенно другая.The similarity with the claimed invention lies in the fact that pulses of two frequencies are fed to the inputs of the device, but the problem in the analogue is significantly different.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является цифровой частотный дискриминатор, который содержит два формирователя импульсов, выход которых через входную логику (5 элементов И), четыре триггера, и один элемент (ИЛИ) подключены к двум счетчикам импульсов. Выходы счетчиков через логику подключены к триггеру Знак, состояние которого указывает, какая из частот опорная или контролируемая больше. Разность частот, в зависимости от знака, получается либо на одном, либо на другом счетчике в цифровом коде. Это устройство выбрано в качестве прототипа (А.С. СССР №484620).The closest to the claimed invention is a digital frequency discriminator, which contains two pulse shapers, the output of which through the input logic (5 AND elements), four triggers, and one element (OR) are connected to two pulse counters. The counter outputs are connected via logic to the trigger. Sign, the state of which indicates which of the frequencies is the reference or controlled one. The frequency difference, depending on the sign, is obtained either on one or on the other counter in a digital code. This device was selected as a prototype (AS USSR No. 484620).

Недостатком известного частотного дискриминатора является большое количество элементов в схеме, обусловленное более сложной логикой обработки сигналов.The disadvantage of the known frequency discriminator is the large number of elements in the circuit, due to the more complex logic of signal processing.

Для заявленного изобретения выявлены основные общие с прототипом существенные признаки, такие как: Цифровая схема сравнения частот, содержащая первый и второй счетчики импульсов и триггер.For the claimed invention identified the main common with the prototype essential features, such as: A digital frequency comparison circuit containing the first and second pulse counters and a trigger.

Технической проблемой изобретения является создание простой схемы сравнения двух частот, характеризующих параметры двух независимых физических процессов, например, токи разряда двух аккумуляторных батарей на общую нагрузку.The technical problem of the invention is to create a simple circuit for comparing two frequencies characterizing the parameters of two independent physical processes, for example, the discharge currents of two storage batteries to a common load.

Заявляемое устройство может использоваться как часть системы автоматического регулирования, знак разности частот вполне достаточен, для управления устройствами, выравнивающими параметры физических процессов в двух независимых объектах.The claimed device can be used as part of an automatic control system, the sign of the frequency difference is quite sufficient to control devices that equalize the parameters of physical processes in two independent objects.

Поставленная техническая проблема решается тем, что в цифровую схему сравнения частот, содержащую первый и второй счетчики импульсов и триггер, введен логический элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами счетчиков и с входами триггера, а выход подключен к установочным входам счетчиков, выход триггера указывает знак рассогласования частот.The technical problem posed is solved by the fact that an OR logic element is introduced into the digital frequency comparison circuit containing the first and second pulse counters and a trigger, the inputs of which are connected to the outputs of the counters and to the inputs of the trigger, and the output is connected to the setting inputs of the counters, the trigger output indicates the sign frequency mismatch.

На фиг. 1 приведена функциональная схема сравнения частот.In FIG. 1 shows a functional diagram of frequency comparison.

Устройство содержит первый и второй счетчики импульсов 1, 2, триггер 3 и логический элемент ИЛИ 4. Выходы счетчиков импульсов 1, 2 подсоединены к входам логического элемента ИЛИ 4 и входам триггера 3, а выход логического элемента ИЛИ 4 подключен к установочным входам счетчиков, выход триггера 3 определяет знак рассогласования частот.The device contains the first and second counters of pulses 1, 2, trigger 3 and a logical element OR 4. The outputs of the counters of pulses 1, 2 are connected to the inputs of the logic element OR 4 and the inputs of the trigger 3, and the output of the logic element OR 4 is connected to the setting inputs of the counters, the output trigger 3 determines the sign of the frequency mismatch.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Импульсы двух независимых частот F1 и F2 поступают на входы счетчиков импульсов 1 и 2. Если частота F1 больше F2, то счетчик 1 первым переполнится и возникнет импульс переноса, который по фронту установит триггер 3 в состояние единицы. Одновременно сигнал переноса поступит на вход логического элемента ИЛИ 4, выходной сигнал с которого обнулит оба счетчика. Далее счетчики опять работают в режиме накопления и процесс повторяется. Если частота F2 больше F1, то счетчик 2 первым установит триггер 3 в нуль. Устройство работает циклически, и время цикла зависит от большей частоты импульсов. Циклический режим повышает помехоустойчивость схемы. Поскольку счет обоих счетчиков начинается одновременно, а обнуление происходит тоже одновременно, то диапазон частот ограничивается быстродействием используемых элементов.Pulses of two independent frequencies F1 and F2 are fed to the inputs of pulse counters 1 and 2. If the frequency F1 is greater than F2, then counter 1 will be the first to overflow and a transfer pulse will appear, which will set trigger 3 to the state of unity on the front. At the same time, the transfer signal will go to the input of the OR gate 4, the output signal from which will zero both counters. Then the counters again work in the accumulation mode and the process is repeated. If F2 is greater than F1, Counter 2 will be the first to set trigger 3 to zero. The device operates cyclically and the cycle time depends on the higher pulse frequency. The cyclic mode increases the noise immunity of the circuit. Since the counting of both counters starts at the same time, and zeroing also occurs simultaneously, the frequency range is limited by the speed of the elements used.

Погрешность устройства от частоты импульсов:

, гдеDevice error from pulse frequency:

where

- период частоты импульсов;

- period of the pulse frequency;

F - частота импульсов;F is the pulse frequency;

Q - емкость счетчика (количество импульсов).Q - counter capacity (number of pulses).

Относительное значение погрешности будет тем меньше, чем больше разрядов содержит счетчик.The relative value of the error will be the less, the more digits the counter contains.

Технический результат заключается в упрощении электрической схемы, массы и габаритов ее устройств. Последнее актуально при разработке резервированных схем для космических аппаратов с длительным сроком активного существования.The technical result consists in simplifying the electrical circuit, weight and dimensions of its devices. The latter is relevant in the development of redundant schemes for spacecraft with a long active life.

Таким образом, технический результат достигается тем, что измерение двух независимых частот осуществляется соответственно двумя счетчиками импульсов. Знак разности показаний счетчиков используется в устройствах выравнивания входных частот.Thus, the technical result is achieved by the fact that the measurement of two independent frequencies is carried out, respectively, by two pulse counters. The sign of the difference between the meter readings is used in the input frequency equalization devices.

Claims

A digital frequency comparison circuit containing the first and second pulse counters and a trigger, characterized in that an OR gate is introduced into it, the inputs of which are connected to the outputs of the counters and to the trigger inputs, and the output is connected to the setting inputs of the counters, the trigger output indicates the sign of the frequency mismatch ...