Цифровой частотный дискриминатор

В дискриминационных устройствах систем ЧАП как измерительные элементы используются цифровые частотные детекторы (ЧД). Входной сигнал ЧД является функцией разности частоты входного сигнала и опорной частоты . Различают ЧД с внутренним и внешним заданием опорной частоты . Цифровой частотный детектор (рис. 3.55) работает по принципу подсчета числа пересечений входным процессом нулевого уровня в течение определенного интервала времени.

Цифровой частотный детектор показан на рис. 3.52. Входной сигнал поступает на блок преобразования сигнала в меандровую форму ПС. Для подсчета временного интервала величиной , где – период входного сигнала ; – постоянное число, используется схема, состоящая из триггера , счетчика , схемы . Преобразованный входной сигнал поступает на один из входов схемы , а на втором входе этой схемы – сигнал с триггера .

Рис. 3.55. Схема цифрового частотного детектора

ЧД начинает работу после поступления на вход триггера запускающего импульса, переводящего триггер в единичное состояние. С этого момента через схему на счетчик начинают поступать импульсы входного сигнала с периодом . В счетчик предварительно записано число . Через отрезок времени , т.е. после импульсов на счетчике будет число нуль, счетчик формирует импульс , перебрасывающий триггер в нулевое состояние. Схема закрывается, прохождение импульсов входного сигнала через нее прекращается. Таким образом отсчитывается временной интервал .

Отклонение частоты входного сигнала от опорной частоты определяется с помощью остальных элементов схемы (триггер , схема , счетчик , генератор счетных импульсов ГСИ). В момент поступления импульса , когда начинается отсчет интервала , в единичное состояние первым импульсом входного сигнала, прошедшим через , переводится триггер . В результате этого через схему проходят счетные импульсы на второй счетчик . В счетчик предварительно записано число , где – число периодов счетных импульсов, укладывающихся в опорном периоде. В момент окончания интервала импульсом закрывается и триггер . Прохождение счетных импульсов через схему на прекращается. На счетчике фиксируется число , которое определяется как разность числа счетных импульсов, прошедших на за , и числа :

,

или

,

где

.

Перед следующим циклом измерения в счетчики и необходимо вновь записать числа и соответственно.

Из выражения следует, что коэффициент передачи частотного детектора

Шаг квантования по частоте равен .

Усовершенствованной схемой частотного дискриминатора является цифровой дискриминатор с предварительным умножением частоты. Принцип действия умножителя состоит в сравнении числового эквивалента периода умножаемой частоты с последовательным нарастанием числа импульсов, равным коэффициенту умножения , причем шаг нарастания равен коэффициенту умножения . В этом случае, сравниваются число с числом (). Если в моменты превышения числа над числом формировать импульсы, то при поступлении каждых импульсов из числа будет сформировано импульсов.

Данное условие выполняется, если тактовую частоту сравнения выбрать равной частоте квантующих импульсов преобразования периода в числовой эквивалент . Тогда уравнение преобразования умножителя определяется выражением

.

Структурная схема цифрового умножителя частоты показана на рис. 3.56. Блок управления (БУ) предназначен для формирования строб-импульса, по длительности равного периоду входного сигнала с частотой , и синхронизации работы остальных узлов дискриминатора. В течение строб-импульса импульсы частоты с генератора образцовой частоты (ГОЧ) поступают в регистр (РГ) на суммирование и в сумматор (См) на вычитание. В результате этого в РГ будет записано число , а в См – число , где – разрядность РГ и См.

Рис. 3.56. Структурная схема цифрового частотного дискриминатора

В течение второго и последующих периодов умножаемой частоты импульсы сигнала с частотой поступают с ГОЧ через БУ на блок переноса (БП1) для ввода в См параллельным кодом числа с блока задания коэффициентов (БЗК). С каждым импульсом частоты к показаниям См добавляется число до момента его переполнения, наступающего после некоторого числа вводов , при котором выполняется условие . В результате переполнения в См остается число . Импульс переполнения См является выходным импульсом устройства и в то же время по цепи обратной связи сигнал поступает в БП2 показания в ЗГ в См на вычитание. Показания См станут рваными . Импульсы частоты продолжают вводить в См число на суммирование, и описанные процессы в дальнейшем повторяются.

Дата добавления: 2014-12-26