Формирователь импульсов Советский патент 1983 года по МПК H03K5/153 

Изобретение относится к импульсно технике и предназначено для использо вания в инфранизкочастотных фазометрах. Известен формирователь импульсов из синусоидального сигнала, содержащий дифференцирующие цепи, спусковые блоки и усилители - ограничители l Недостатком известного устройства являются ограниченный частотный диап зон, малая помехозащишенность из-за необходимости дифференцирования вход ных сигналов, невысокая точность изза дрейфа аналоговых узлов. Известно также устройство, содержащее первый, второй, третий и четвертый вентили, блок управления, пер вый и второй автогенераторы, первый и второй смесители частоты и измерительный частотный преобразователь, выход которого подключен к первьм входам первого и второго смесителей частоты, вторые входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго автогенераторов, причем первый выход блока управления подключен к первым входам первого и второгс вентилей, а второй выход - к первым входам третьего и четвертого вентилей С2. Недостатком известного устройства является ограниченный частотный диапазон в области инфранизких частот. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет расширения частотного диапазона устройства в области инфранизких частот. Поставленная цель достигается тем что в формирователь импульсов, содержащий первый, второй, третий и четвертый вентили, блок управления, первый и второй генераторы импульсов, первый и вторюй смесители частоты и измерительный частотный преобразователь , выход которого подключен к первым входам первого и второго смесителей частоты, вторлле входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго генераторов импульсов, причем первый выход блока управления подключен к первым входам первого и второго вентилей,а второй - к первым входам третьего и четвертого вентилей, введены блок автоматической подстройки частоты, первый и второй реверсивный счетчики импульсов и цифровой дискриминатор, первый и вторй входы которого подключены к выходам первого и второго реверсивных счетчиков импульсов, входы сброса которых подключены к шине сброса и входу сброса блока управления, суммирукедие входы первого и второго реверсивных счетчиков импульсов подключены к выходгии соответственно первого и второго вентилей , вычитающие входы первого .и второго реверсивных счетчиков им,пульсов подключены к выходам соответственно третьего и четвертого вентилей, причем вторые входы первого и четвертого вентилей подключены к выходу первого смесителя частоты и первому входу блока автоматической подстройки частоты, второй вход которого подключен к выходу второго смесителя частоты и вторым входам второго и третьего вентилей, третий вход подключен кпервому выходу блока управления, а выход - к входу измерительного частотного преобразователя. На фиг. 1 представлена структурная схема формирователя импульсов; на фиг. 2 - эпюры, иллюстрируклцие его работу. Формирователь импульсов содержит измерительный частотный преобразователь 1, первый генератор 2 импульсов, первый 3 и второй 4 смесители частоты, второй генератор 5 импульсов, блок 6 автоматической подстройки частоты, первый 7, второй 8, третий 9.и четвертый 10 вентили, первый 11 и второй 12 реверсивные счетчики, блок 13 управления, состоящий, например, из триггера 14 и 15 и инвентора 16, цифровой дискриминатор 17, вход 18 устройства, управляющий вход 19 устройства, вход 20 сброса устройства. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на вход 18 формирователя поступает преобразуемое напряжение Ug U Sin (а t+45 , где U и S - соответственно его амплитудное значение и круговая частота, а 4 - сдвиг фаз этого напряжения относительно потенциала управления S подводимого к входу 19. Временные зависимости Ugx() и S (St) приведены на эпюрах 21 и 22 (фиг.2). Измерительный частотный преобразователь 1 (ИЧП) превращает сигнал в частотномодулированную последовательность импульсов с частотой uj(s t) и д-«+kU sin ( SZ ) . Здесь WQ и k - соответственно центральная частота ИЧП и крутизна его модуляционной характеристики. Эпюра и ( t) представлена на фиг. 2 под номером 23. Смеситель 3 и 4 частоты выделяют сигналы разностных частот Lo(s2t)- UJ (эпюра 24 фиг.2) и | tu()-U)j (эпюра 25) , где w и toj - частоты гармонических колебаний, вырабатываемых генераторами 2 и 5. Для нормального функционирования устройства необходимо одновременное выполнение следующих неравенств: UJg-kU uo и LUjj .B этом случае частоты выходных сигналов смесителей 3 и 4 частоты отображаются следуктаими формулами U ( S 1)-с. (-SI t+Ч I U ( S t) - toa I (5 ) . Блок 6 автоматической подстройки центральной частоты измерительного частотного преобразователя 1 работае до начала цикла преобразования (при ) и сводить к нулю разность центи и} W ю ральных частот tUg частотно-смодулированных коле баний, формируемых смесителями 3 и 4 частоты. После отработки указанной разности имеем: )/2. -Реверсивные счетчики 11 и 12 импульсов РСИ) и триггеры 14 и 15 блока 13устанавливаются в нулевое состояние, например, кратковременным импульсом, поступакнцим на вход 20 устройства. .Выходные потенциалы три геров блокируют вентили 7-10 и выхо- дй РСИ 11 и 12 отключаются от смеси теля частоты. npHSEt О начинается цикл формиро вания искомого сигнала. Управлякяций потенциал s примиьшет уровень логичес кой единицы (aniopa 22 на фиг. 2), срабатывает триггер 14, вентили 7 и от1фываются и суммируют входы РСИ 11 . и 12 подключаются соответственно к входам смесителей 3 и 4 частоты. За полупериод преобразуемого сигнала A -JffS счетчики накапливают следукнц коды М tuKat)-) dt lO 2Jr У1 fc 20-2-fj N«t)В момент времени t-JT/W потенциал «обращается в нуль (эпюра 22 фиг.2), его отрицательный период через инве тор 16 опрокидывает триггер 15, открываются вентили 9 и 10 и вычитающие входы РСИ 11 и 12 также подключ ются к выходам смесителей 3 и 4 час тоты . В дальнейшем часла N.(lt) ) фиксируемые счетчиками импульсов 11 и 12 изменяются в соответствии с формулами ., zf J Me2t)-ui,dtJ u,2-u)(at)t. COS (slt+M-) j N, 3 GOS{S t4-V). Временные зависимости N(flt) и N 2 fet) отображаются кривыми соответственно 26-1 и 26-2 эпюры 26 фиг.2. Цифровой дискриминатор 17 непрерывно сравнивает мгновенные коды реверсивных счетчиков 11 и 12 и переключается при равенстве величин N, и Мч , которое выполняется для + +t (jr/2) (2,-+1) , i 0,1,2,..., Т.е. в моменты достижения напряжением Ug экстремальных значений. Сигнсш, вырабатываемый дискриминатором (эпюра 27. фиг. 2) , подводится к выходной 17 формирователя. Таким образом, формирователь.,вырабатывает выходной сигнал в виде меандра, перепады которого отвечают моментами экстремума входного, например, синусоидального напряжения. Диапазон предлагаемого устройства со стороны низких частот практически не ограничен (до Гц и менее). Устройство имеет высокую помехозащищенность вследств.ие усреднения помех при их интегрировании счетчиками импульсов. Погрешность формирователя достаточно мала (0,01°), так как единственный источник погрешности - измерительный частотный преобразователь - имеет малый дрейф, отнесенный ко входу (порядка 10-30 нВ/с) на частоте 0.5 Гц и 5-10 нВ/с для частот менее 0,1 Гц/.

.J

ilS. 1

21

22

23

2

2S

16 27

Фаз. 2

ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМЗУЛЬСОВ, содержавши первый, второй зретий и четвертый вентили, блок управления, первыйи второй генераторы {шпульоэв, первый и второй смесители частоты и измерительный частотный преобразова т ель f выход которо го подключен к пер.вым входам первого и второго смесителей частоты, вторые входа котррлх подключены- соотвётствёнж) к шаходам первотчэ и второго генераторов импуль- сов, причем первый выход (Элока управтления подключен к первш( входам первого и второго вентилей, а второй выход - к первым входам третьего и четвертого вентилей, о Т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет расширения частотного диапазона, в него введены блок автоматической подстройки частоты, первый и второй реверсивный счетчики импульсов И цифровой дискриминатор, первый и второй входы которого подключены к выходам первого и второго реверсивн 1ос счетчи:ков импульсов, входы сброса которых подалючены к шине сброса и входу сброса блока управления, суммирующие входы первого я втсфого реверсивш:1х счет:чиковимпульо6в подключены к выходам , соотЕ1етств«шю первого и второго венгтилей, вычита« {ие входа первого и второго рёверошшюс счетчиков НАЛУ ль сов подключены к выходам соответственно третьего и четвертого Эентилей, причем. Ь) вторые вход и четвертого вентиг;лей подключены к выходу первого смесителя частоты и первому входу блока автоматической подстройки частоты, второй ;вход которого подключен к выходу вто:рого смесителя, частоты и вторым вхо- s дам BTopoixj и третьего вентилей, тре- тий вход подключен к первому выходу блока управления, а выход - к входу СО измерительного частотного преобразователя. со Oi со