ЦИФРОВАЯ СХЕМА СРАВНЕНИЯ ЧАСТОТ
DIGITAL FREQUENCY COMPARISON CIRCUIT

Изобретение относится к области автоматики и измерительной техники и может быть использовано, например, для автоматического выравнивания токов разряда двух аккумуляторных батарей в системах электропитания.
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).
Сходство с заявляемым изобретением состоит в том, что на входы устройства подаются импульсы двух частот, но задача в аналоге существенно другая.
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).
Недостатком известного частотного дискриминатора является большое количество элементов в схеме, обусловленное более сложной логикой обработки сигналов.
Для заявленного изобретения выявлены основные общие с прототипом существенные признаки, такие как: Цифровая схема сравнения частот, содержащая первый и второй счетчики импульсов и триггер.
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.
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.
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.
На фиг. 1 приведена функциональная схема сравнения частот.
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.
Устройство работает следующим образом.
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.
Погрешность устройства от частоты импульсов: , где
- период частоты импульсов;
F - частота импульсов;
Q - емкость счетчика (количество импульсов).
Относительное значение погрешности будет тем меньше, чем больше разрядов содержит счетчик.
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.
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.