Генератор импульсов с линейно-изменяющейся частотой Советский патент 1984 года по МПК H03K3/72 

Изобретение относится к импульс,ной технике и может быть использовано, например, в преобразовательных устройствах. Известен генератор импульсов с линейно изменяющейся частотой,содержащий генератор опорной частоты, выход которого соединен с входом делителя частоты и входами входного и выходного управляемых делителей час- тоты, причем вход выходного управляе мого делителя частоты соединен с выходом первого счетчика и№1ульсов, вход которого через дополнительньй управляемый делитесь частоты, вход управления которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, соединен с выходом входного управляемого делителя частоты ft. Однако такой генератор не обеспечнвает необходимой точности воспроиз ведения заданного закона изменения частоты. Наиболее близким к изобретению |является генератор импульсов с линей IHO изменяющейся частотой, содержа дай генера-кор опорной частоты, выход )ого соеЩ1нен с входом первого управляемого делителя частоты, первы счетчик импульсов, выход которого соединен с входом регистра памяти и управления второго управляемого деаштеля частоты, вход которого соединен с выходом третьего управляемого делителя частоты, вход которого соединен с входом делителя чартоты, а вход управления - с выходом регистра памяти, вход управления которого соединен через элемент задерж ки со счетным входом первого счетчик импульсов и втсчой счетчик импульсов fa. Выходная частота такого генератора импульсов с линейно изменякицейся частотой определяется коэффициентом деления выходного управляемого делителя частоты, который в свою очередь, равен коду, записанному на разрядных выходах первого счетчика иютуяьсов. Во время формирования лии ейной зависимости изменения во времени выкодной частоты генератора импульсов этот код уменьшается путем считывания числа, первоначально записанного в первый счетчик импульсов. Считывание происходит импульсами, поступаюащми с выхода дополнительного управляемого делителя частоты. Частота этих импульсов считьша НИН определяется коэффициентами деления входного и дополнительного управляемых делителей ч-астоты, причем изменение коэффициентов деления этих управляемых делителей частоты происходит в момент окончания каждого шага, внутри же шага коэффициенты деления входного и дополнительного управляемых делителей частоты постоянны. Поскольку возможно только целочисленное изменение содержания первого счетчика импульсов, то указанное постоянство коэффициентов управляемых делителей частоты привoдJ т к тому, что линейному закону, изменения частоты подчиняются только те значения выходной частоты генератора импульсов, которые имеют место только в конце каждого вреенного шага. Внутри шага закон распределения во времени выходной частоты рассматриваемого генератора импульсов с линейно изменяющейся частотой имеете гиперболический характер, поэтому такой генератор импульсов не обеспечивает необходимой точности формирования линейного закона изменения его выкодной частоты во времени. Целью изобретения является повышение точности работы путем повьввения точности воспроизведения линейного закона изменения частоты. Поставленная цель достигается тем, что в генератор импульсов с линейно изменянщейся частотой, содержащий генератор опорной частоты, выход которого соединен с входом первого управляемого делителя частоты, первый счетчик импульсов, выход которого соединен с входом регистра памяти и входом управления второго управляемого делителя частоты, вход которого соединен с выходом третьего управляемого делителя частоты, вход которого соединен с входом делителя частоты, а вход управления - с выходом регистра памяти, вход управления которого соединен через элемент задержки со счетным входом первого счетчика импульсов, и второй счетчик импульсов, введены генератор импуль,сов высокой частоты, два элемента ЗАПРЕТ, датчик обнуления счетчика и генератор образцовой длительности импульса, а второй счетчик импульсов вьтолнен реверсивньм, при этом выход регистра памяти соединен с входом управления первого управляемого делителя частоты, а выход генератора высркой частоты соединен с входом делителя частоты, выход которого через первый элемент ЗАПРЕТ соединен с вычитающим входом второго счетчика .импульсов, а выход второго управляе:мого делителя частоты через второй элемент ЗАПРЕТ соединен с суммирующим входом второго счетчика импульсов. выход которого соединен с входом дат-10 чика обнуления, выход которого- соединен с входами элемента задержки и генератора образцовой длительности импульсов, рыход которого соединен с управляющими входами первого и второго элементов ЗАПРЕТ. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма лйней|Ной частотной развертки на выходе устройства. Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, выход которого сое динен с входом первого управляемого делителя 2 частоты, первый счетчик 3 импульсов, выход которого соеда нен с входом регистра 4 памяти и входом управления afoporo управляемого делителя 5 частоты, вход которого соединен с выходом третьего управляемого делителя 6 частоты,вхо которого соединен с входом делителя 7 частоты, а вход управления - с вы ходом регистра 4 памяти, вход управ ления которого соединен через элемент 8 задержки со счетным входом первого счетчика 3 импульсов,второй счетчик 9 импульсов, генератор 10 в сокой частоты, два элемента ЗАПРЕТ 11 и 12, датчик 13 обнуления счетчи ка, ге,нератор 14 образцовой длитель ности импульса, второй счетчик 9 им пульсов выполнен реверсивным, при этом выход регистра 4 памяти соеди- нен с управляющим входом управляемого делителя 2 частоты, а выход ге нератора 10 высокой частоты - с вхо дом делителя 7 , выход которого через первьй элемент ЗАПРЕТ 11 соединен с вычитающим счетным входом второго счетчика 9 импульсов, а выход второго управляемого делите ля 5 частоты через второй элемент ЗАПРЕТ 12 соединен с суммируняцим счетным входом второго счетчика 9 Импульсов, выход которого соединен входом датчика 13 обнуления счетчика, выход которого соединен с рхода 1394 ми элемента 8 задержки и генератора 14 образцовой длительности импульса, выход которого соединен с управляющими входами первого 11 и второго 12 элементов ЗАПРЕТ. По шине 15 подается команда на начало работы устройства, шина 16 предназначена для предварительного ввода в первый счетчик 3 импульсов начального коэффициента деления первого управляемого делителя 2 частоты, шина 17 является.выходом устройства. На временной диаграмме (фиг. 2) обозначены дискретные значения f, f2, fj, 4 частоты на выходе устройства (пшна 17, фиг. 1) в течение, соответственно первого At,, второго At.j третьего At, и четвертого At интервалов времени линейной частотной развертки; дискретные значения f , f.j частоты на выходе устройства в течение соответственно произвольно выбранного интервала времени atj и следукйцего за ним интервала времени промежуток времени t для записи информации во второй счетчик 9 импульсов (фиг. 1). Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии второй cver.чйк 9 импульсов обнулен, на выход первого счетчика 3 импульсов предварительно устанавливается дафровой код начального коэффициента деления N, первого управляемого делителя 2 частоты, элементы ЗАПРЕТ 11 и 12 блокируют счетные входы второго счетчика 9 импульсов, делитель 7 частоты работает с постоянным коэффициентом деления Ыд4 Началом работы служит команда на пуск устройства, подаваемая по шине 15. При ее появлении датчик 13 обнуления счетчика вырабатывает короткий импульс, который, воздействуя на вход управления ; регистром 4 ПШ4ЯТИ, записыва,ет в него код N , предварительно установленный на выход первого счетчика 3 импульсов, и через элемент 8 задержки по счетному входу первого счетчика 3 импульсов уменьшает на единицу код N на выходе этого счетчика, после чего на выходе первого счетчика 3 импульсов устанавливает новый код Nj N; - 1. В итоге на входе управления первого управляемо о делителя 2 частоты устанавлива«ется код начального коэффициента деления, который хранится в регистр 4 памяти, а на выходе устройства (шина 17) / начальная выходная частота f (фиг. 2), где fro4 постоянное значение частоты на выхо де генератора t опорной частоты. Кроме того, на входах управления I третьим 6 и вторьй 5 управляемыми делителями частоты устанавливаются коды коэффициентов деления соответс венно N и Nj Коротким импульсом с выхода датчика 13 обнуления счетчика запускается генератор 14 образцовой длител ности имнульса, который на строго определенный и постоянный для всех временных интервалов линейной частотной развертки (фиг. 2) промежуток времени tyj открывает второй элемент ЗАПРЕТ 12 а первый элемент ЗАПРЕТ 11 оставляет в закрытом состоянии. В течение короткого промежутка времени tyn через суммирукяций (счетный вход во второй счетчик 9 импульсов имиульеами с выхода второго уЛравляемого делителя 5 частрты происходит запись числа К. Поскольку частота следования этих импульсов равна s f , frftt Sfll N, () выходная частота генератор 10 высокой частоты; коды коэффициентов деления N, и NJ второго 5 и третьего 6 управляемых делителей частот то за промежуток времени tj во второй счетчик 9 импульсов записьшается число tan ffbt, К4 %.f3, N;(N,-1) После истечения промежутка времени t сигналами с выхода генератора 14 образцовой длительности импульса второй элемент ЗАПРЕТ 12 закрыв ается, а первый элемент ЗАПРЕТ. 1 открывается. Этим самым запрещается поступление импульсов на суммирующи счетный вход второго счетчика 9 импульсов, одновременно разрешается поступление на его вычитающий счетный вход импульсов с выхода делител 7 частоты. С этого момента начинает ся непосредственное формирование пе вого интервала at (фиг. 2) путем считывания числа К со второго счет чика 9 импульсов выходными импульсами делителя 7 частоты.Так как частота следования этих импульсов f . llM с4 N, где Нд4 - коэффициент деления делителя 7 частоты, то длительность первого интервала времени, определяемая временем считывания числа К, составляет величину NA4 fc (N,-1) Граница первого интервала времени определяется моментом t,, (фиг. 2), когда происходит обнуление второго счетчика 9 импульсов, фиксируемое датчиком 13 обнуления счетчика, который опять вырабатывает короткий импульсов. Этим импульсом в регистр 4 памяти с выхода первого счетчика 3 импульсов перезаписывается код N и на выходе устройства устанавливается следукмцее по ходу развертки дискретное значение вьвсодной частоты f 2 - тутт Фи 2. Этот же импульс через элемент 8 задержки по счетному входу первого счетчика 3 импульсов уменьшает на единицу код N4-2, на его выходе: N, после чего на управляющих входах Tpetbero 6 и второго 5 управляе1« 1х делителей частоты устанавливаются коды новых коэффи 91ентов деления соответственно Nj N - 1 и N3 N - 2. Кроме того, этим импульсом запускается генератор 14 образцовой длительности импульса, который пять на строго определенный промежуток времени t открывает второй элемент ЗАПРЕТ 12,а первый элемент ЗАПРЕТ 11 закрывает. Теперь выходными импульсами второго управляемого делителя 5 частоты, следующих с новой частотой8П4 ((4-2) во второй счетчик 9 импульсов за промежуток времени tjj, записьтается число , к -JE-iQ-l-ItM-« (N;,-1)(N,-2) После истечения промежутка вреени t. начинается формирование втоого интервала времени Atj путем читывания числа К. выходньми импульсами делителя 7 частоты. Поскольку частота следования этих импульсов постоянна в.течение всего процесса формирования линейной частотной развертки, то обнуление в момент tj второго счетчика импульсов происходит через интервал времени (фиг.2 1 tj,n NA4 ft4 ()() Далее датчик 13 обнуления счетчи опять вырабатывает короткий импульс после чего за очередной промежуток времени , устройство переходит на новое дискретное значение выходной часто.ты f ft /JM N3 N -2Во второй счетчик 9 импульсов импульсами с частотой следования ЗПа ()() записывается число Tf tfln fre Ь (N..2)(N.-3) Длительность третьего интервала времени равна Кз tan Мд/ . ()() 44 После третьего интервала времени At, в момент tj на выходной шине устройства устанавливается следующе дискретное значение выходной частот

f и далее процесс повторяется. В общем случае предлагаемое устройство в процессе воспроизведения линейного закона изменения частоты на его выходе производит переключение этой частоты с одного дискретно значения f- - на следукмцее ИГ f. о через О11ределенные интер IJT - -валы времени at (фиг. 2), длитель ность которых формируется в соответ ствии с соотношением .f. . t -NA - iNr(i-l) (Nr1 где i - номер интервала времени f.; (i-1) - значение частоты на выходе устройства и коэффициент деtjn-NA

At,

ДЛЯ произвольного 1-го интервала ления управляемого делителя 2 частоты в течение произвольного i-ro интервала времени Лс,-; f-ittf ,j.4- значение частоты на входе устройства и коэффициент деления управляемого делителя частоты в течение (i+O-ro интервала времени AtiH. Докажем, что перекл(чение выходной частоты предлагаемого устройства через интервалы времени ut4, формируемые в соотйетствии с последним соотношением, обеспечивает линейную зависимость этой частоты от времени не в отдельных точках (что имеет место в известном устройстве), а в течение всего процесса воспроизведения линейной частотной развертки. Для этого определим для рассмотренных интервалов времени линейной частотной развертки отношение приращения выходной частоты в конце каждого интервала времени к длительности самого интервала времени (фиг. 2): для первого интервала для второго интервала /го fro4 , N,-1 tjn Nд/v tju Мд ()() для третьего интервала f4H- fj дt Ni Щм Отношение приращения выходной частоты устройства в конце каждого интервала времени к длительности самого интервала времени является постоянной величиной. Это говорит о том, что таннейному закону изменения во времени подчиняются все возможные дискретные значения выходной частоты устройства. Таким образом, пpeдлaгae &Iй генератор импульсов с линейно изменяющейся частотой при формировании линейной частотной развертки осуществляет каждое переключение его вы,ходной частоты f .с одного дискрет(ного значения на другое через определенные интервалы времени &t, при которых,в отличие от известного устройства, все возможны значения его выходной частоты подчиняются лине ному закону распределения ,во времени. Этим самым достигается п.о:вышение точности формирования ли 10 139 изменения часнейного закона Темп изменения выходной частоты предлагаемого генератора импульсов с линейно изменян)щейся частотой (наклон частотной развертки) при постоян ных значениях fy, можно менять, .задавая различные значения коэффици нта деления делителя частоты.

ГЕНЕРАТОР ЯШУЛЬСОВ С ЛИНЕЙНО ИЗМЕНЯЩЕЙСЯ ЧАСТОТОЙ, содержащий генератор опорной частоты, выход которого соединен с входом первого управляемого делителя частоты, пер вьй счетчик импульсов, выход которого соединен с входом регистра памяти и входом управления второго управляемого делителя частоты, вход которого соединен с выходом третьего управляемого делителя частоты, вход которого соединен с входом делителя частоты, а вход управления - с выходом регистра памяти, вход управления которого соединен через элемент задержки со счетньм входом первого счетчика импульсов, второй счетчик импульсов, о тл и чающи и с я тем, что, с целью повышения точности работы путем повьшения точности воспроизведения линейного закона изменения .частоты импульсов, в него введены генератор импульсов высокой частоты, два элемента ЗАПРЕТ, датчик обнуления счетчика и генератор образцовой длительности импульса, а второй счетчик импульсов вьнголнен реверсивным, при этом выход регистра памяти соединен с входом управления первого управляемого делителя частоты, а выход генератора вьюокой частоты i соединен с входом делителя частоты, выход которого через первый элемент О) ЗАПРЕТ соединен с 1вычитающим входом второго счетчика импульсов, а выход второго управляемого делителя частоты через второй элемент ЗАПРЕТ соединен с суммнруюнщм входом второго счетчика импульсов, выход которого соединен с входом датчика обнуления, выход которого соединен с входами элемента задержки и генератора,образсо цовой длительности импульса, выход 4 .которого соединен с управляющими вxoдa в первого и второго элементов ЗАПРЕТ. СО со

1

п

15

0

и

Г

у )/

Фиг.1

Ji

н

Фиг:2