Синтезатор частот Советский патент 1984 года по МПК H03B19/00 H03K21/00 

Изобретение относится к измерител ной технике и.радиотехнике, в частности к телевидению и радиовещанию. Известно устройство аналогичного назначения, содержащее перестраиваемый автогенератор, управляемый напряжением (ГУН), программируемый делитель частоты, импульсный фазовый детектор (ИФД), кварцевый генератор опорных . частот (ГОЧ) и фильтр нижни частот ПОНедостатком этого устройства явля ется то, что оно имеет малую относи тельную полосу захвата (10%). Попытк расширить полосу захвата приводит к усложнению устройства в части фазово го детектора. Наиболее .близким к изобретению по технической сущности является синтез тор частот, содержащий ГУН, счетчик частоты, вычитатель кодов, запоминаю щее устройство (ЗУ), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), интеграто и кварцевый генератор опорных частот 2 J,, Однако блок вьфаботки сигнз1ла ошибки, содержащий вычитатель кодов и ЦАП, обладает ограниченной точностью в связи с тем, что минимальная величина импульса ошибки ограничена разрядностью ЦАП. Увеличение точност может быть достигнуто только увеличением разрядности ЦАП, что влечет за собой усложнение устройства. Целью изобретения является увеличение точности работы. Поставленная цель достигается тем что в синтезаторе частот, содержащем последовательно соединенные блок выработки сигнала ошибки, интегратор, ге нератор управляемый напряжением и счетчик импульсов, запоминающее устройство и генератор опорных частот, блок выработки -сигнала ошибки выполнен в виде триггера, двух злементов И, источника тока,разряда и источника тока заряда, точка соединения выходов которых соединена с выходом блока выработки сигнала ошибки, причем вход установки триггера; в 1 соединей с выходом счетчика импульсов, информационные ъкор)л которого соединены с выходами запоминающего устройства, а вход предварительной уста новки - с первым выходом генератора опорных частот, входом установки триггера в О, прямой и инверсный выходы которого соответственно соеди нены с первыми входами первого и вто рого элементов И, вторые входы которых соответственно подключены к второму и третьему выходам генератора опорных частот, а выходы соответственно к входам источника тока разряда и источника тока заряда. Кроме того, в синтезаторе частот с целью уменьшения шага сетки частот в области высоких частот, счетчик импульсов содержит делитель частоты на К/К+1, счетчик импульсов с предустановкой числа а , счетчик импульсов с предустановкой: числа 5 , где 01 & 6 и триггер, причем вход предварительной установки счетчика импульсов соединен с входами предварительной установки счетчиков импульсов с предустановкой чисел € и 5 , информационные входы которьрс соединены с информационными входами счетчика импульсов и входом установки в О триггера, вход установки в 1 которого подключен к выходу рчетчика с предустановкой числа а, а выход - к информационному входу делителя частоты К/К-«-1, . счетньй вход -которого соединен с входом счет}ика импульсов, а выход к счетным входам счетчика с предустановкой числа « и счетчика с предустановкой числа , выход которого подключен к выходу счетчика импульсов. На фиг.1 представлена блок-схема синтезатора частот-, на фиг.2 - эпюры напряжений в разных точках блок-схемы синтезатора частот; на фиг.З - вариант исполнения счетчика;} счетчик импульсов частоты с предустановкой и предварительным делителем. Синтезатор частот содержит блок 1 выработки сигнала ошибки, интегратор 2, генератор З.управляемый напряжением ГУН, счетчик 4 импульсов, запоминающее устройство (ЗУ) 5, генератор 6 опорных частот, блок выработки сигнала ошибки 1 включен в триггер 7, два элемента И 8 и 9, источник 10 тока разряда, источник 11 тока заряда, точка соединения выходов которых является выходой блока 1, причем вход установки триггера 7 в 1 соединен с выходом счетчика 4, информационные входы которого соединены с выходами запоминающего устройства 5, а вход предварительной установки - с первым выходом генератора 6 опорных частот, к которому также подключен вход установки триггера 7 в О, прямой и инверсный вы ходы триггера 7 соответственно спервыми входами первого и второго элементов 8 и 9 И, вторые входы которых соответственно подсое динены к второму и третьему выходам генератора 6 опорных частот, вы ходы первого 8 и второго 9 элементов И подсоединены соответственно к входам источника tO тока разряда и источника 11 тока заряда. На информационные входы ЗУ 5 поступает сигнал с кодовых шин 12. Кроме того, счетчик,4, может быть выполнен в виде счетчика с предуста новкой или счетчика с предустановко и предварительным делителем. Счетчик 4 импульсов (фиг.З) содержит де литель 13 частоты на К/К+1 , счетчик 14 с предустановкой числа а , счетчик 15 с предустановкой числа S , где G( S и триггер 16. Устройство работает следующим образом. Импульс установки (эпюра а„ фиг.2), поступающий с первого выход кварцевого генератора 6 .опорных час тот на вход предварительной установ ки счетчика 4 с предустановкой, пер писывает код с информационных входо счетчика, поступающий из ЗУ 5 на внутренние триггеры счетчика 4. Одн временно,, импульс установки поступает на вход установки в О тригге ра 7 и обнуляет его. Импульсы с ГУН 3, поступают на. счетный вход счетчика 4, которьй работает, например, на вычитание. Отсчитав количество,ш4пульсов, равное записанному числу, счетчик 4 обнуляется и импульс с его выхода поступает на триггер 7 и принудител но переводит его в единичное состоя ние (эпюра г , фиг.2). Сигналы с выхода и инверсного вы хода триггера 7 поступают соответственно на входы 8 и 9 элементов И, на вторые входы которых со второго и третьего выходов кварцевого гене ратора 6, опорных, частот приходят инвертированный и неинвёртированный измерительный- импульс (эпюра бив фиг.2). Импульс установки (эпюра а фиг.2) и измерительные импульсы (эпюра 5 и ,в фиг.2) синхронны и могут быть сформированы например, счетным образом из сигнала TiaKTOBoro кварцевого генератора сокой частоты. Установившаяся частота ГУН 3 (Р кода) связана с числом N , соответствующим коду, записанному импульсом установки в счетчик 4, следующим образом N «од - -р I эталонный интервал времени от заднего фронта импульса установки (накало счета счетчика 4) до положительного фронта измерительного импульса (эпюра в фиг.2). Пусть например, увеличение напряжения на входе ГУН 3 ведет к увеличению его частоты. Предположим, что мгновенная частота ГУН 3 (f) больше установившейся частоты Рцо, тогда обнуление счетчика 4,а следовательно, и запись логической 1 в триггер 7 происходят до положительного фронта измерительного импульса (эпюра 1, фиг.2) .Тогда в результате логического з ножения сигнала на выходе триггера 7 (эпюра т, фиг.2) на сигнал инвертированного измерительного импульса (эпюра 6 фиг.2) возникает на выходе элемента 8 И импульс ошибки (эпюра 3. фиг.2), поступающий на источник 10 тока разряда. Конденсатор интегратора 2 разряжается, напряжение на выходе интегратора 2 уменьшается (эпюра з i фиг.2) и мгновенная частота ГУН 3 уменьшается. При этом импульс ошибки на выходе второго элемента 9И, возникающий в результате логического умножения двух сигналов (эпюра в и е . фиг.2) не образуется (эпюра ж ) и ключевой источник тока заряда конденсатора интегратора 11 остается выключенным. Следуняций импульс подстройки устанавливает триггер 7 в О, записывает код в счетчик 4 и процесс повторяется. Через несколько периодов подстройки мгновенная частота ГУН 3 (Fr,jHстановится равной установившемуся значению частоты () . В том слзгчае, если мгновенная частота ГУН 3lFp) ыеньше F кода VvH код ° обнуление счетчика 4 и запись 1 в триггер 7 происходит после положительного фронта измерительного импульса (эпюра -ь фаг.2). При этом импульс ошибки на рыходе первого элемента И 8 не образуется (эпюра д фиг.2), импульс ошибки на выходе второго элемента 9 образуется. Импульс ошибки (эпюра ж фиг.2) открывает ключевой- источник тока заряда емкости интегратора 2. Напряжение на выходе интегратора 2 увеличивается, а следовательно, увеличивается и мгновенная частота ГУН 3, уменьшая отклонение мгновенной частоты ГУН 3 от установившегося значения. Из рассмотрения работы синтезатора следует. Длительность.импульса ошибки, а следовательно, и напря жение коррекции пропорционально отклонению мгновенной частоты ГУН 3 от установившегося значения (При равенстве частот начинается фазовая автоподстройка ГУН, при равенстве частот и фаз импульс ошибки не возникает). Система абсолютно устойчива при условии, что импульс ошибки не будет вызывать изменение частоты ГУН (по абсолютной величине) в два раза больше, чем начальное отклонение, породившее импульс ошибки. Полоса захвата синтезатора определяется полосой перестройки ГУН 3 и может быть как угодно велика. Стабильность частоты эквивалент стабильности частоты синтезатора с программируемым делителем частоты и импульсно-фазовым детектором. Счетчик 4 (фиг.З) с предустановкой и предварительным делителем содержит делитель частоты счетчик с предустановкой числа « 14, счетчик с предустановкой чи ла 6 15, где « б , и триггер причем первый выход кварцевого гене ратора 6 опорных частот соединен со входами предварительной установки обоих счетчиков 14 и 15, информационные входы которых соединены с вых дами запоминающего устройства 5, и входом установки триггера 16 в О вход установки в 1 которого подключен к выходу счетчика с предуста новкой числа а 14, а выход к информационному входу делителя частоты 13, счетный вход кото рого подсоединен к выходу генератора, управляемого напряжением, а выход - к счетным входам счетчика с предустановкой числа 14 и счет чика с предустановкой числа S 15 выход которого подключен ко входу установки в 1. вышеупомянутого триггера 7. Счетчик-7 работает следующим образом. Импульс с первого выхода кварцевого генератора 6 (эпюра « фиг.2) поступает на входы предварительной установки счетчиков с предустановкой числа « 14 и счетчика с предустановкой числа б 15 и переписывает код с информационных входов счетчиков 14 и 15 на их внутр.енние триггеры. Одновременно этот импульс поступает на вход установки в О триггера 16 и обнуляет его.Выход триггера 16 соединен с информационным входом делителя частоты К/К-и и устанавливает коэффициент деления . Импульсы с ГУН 3, поступающие на счетный вход делителя 13 и подменные в нем .по частоте в k-f-1 раз,поступают на счетные входы счётчика С предустановкой числа о( 14 и счетчика с предустановкой числа S 15, которые работают, например, на вычитание . При выполнении условия d i 6 , которое накладывается на работу, счетчик 14 быстрее считает число с( и обнуляется. Образовавшийся при обнулении импульс на выходе счетчика с предустановкой 14, поступает на вход установки в 1 триггера 16, сигнал с вькода которого переводит делитель 13 в состояние с коэффициентом деления К . Последующие импульсы с ГУН 3, будут приходить поделенными по частоте в делителе 13 в k раз. При считывании числа S на выходе счетчика 15 образуется импульс, который поступает на вход установки в 1 триггер 7 блока выработки сигнала ошибки 1. Число импульсов, которое пришло на вход предварительного делителя К/К-и 13, в установившемся режиме за время Тдтбудет равно К.4-1) а-«-к б-о е « 5к , и следовательно, установившаяся частота ГУН 3 F кода ±3-5. . Таким образом, предлагаемое устройство соединяет в себе преимущества известных устройств - высокую точность настройки и широкую полосу захвата, определяемую диапазоном перестройки ГУН при малых аппаратурных затратах.

J

LL

i 3

S

t

г

J

1. СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ, содержащий последовательно соединенные блок выработки сигнала ошибки, интегратор, генератор управляемый напряжением и счетчик импульсов, запоминающее устройство и генератор опорных частот, отличающий-, с я тем, чТо, с целью увеличения точности его работы, блок вьфаботки. сигнала ошибки вьтолнен в виде триггера, двух элементов И, источника тока разряда и источника тока заряда, точка соединения выходов которых соединена с выходом блока выработки сигнала ошибки, причем вход установки триггера в 1 соединен с выходом счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с выходами запоминающего устройства, а вход предварительной установки с первым выходом генератора опорных частот, входом установки триггера в 0 лрямой и инверсный выходы которого соответственно соединены с первыми входами первого и второго. элементов И, вторые входы которых соответственно подключены к второму и третьему выходам генератора опорных частот а выходы соответственно - к входам источника тока разряда и источника тока заряда. 2. Синтезатор по п.1,, о т л ич а ю .щ и и с я тем, что, с целъю уменьшения шага сетки частот в области высоких частот, счетчик импульсов содержит делитель частоты на К/К +1, счетчик импульсов с предустановкой числа 64 , счетчик импульсов с предустановкЬй числа б , где , и триггер, причем вход (Л предварительной установки счетчика i импульсов соединен с входами предварительной установки счетчиков им§ пульсов с предустановкой чисел с( и 5 информационные входы которых соединены с информационными входами счетчика импульсов и входом установки в О триггера, вход устаto новки в 1 которого подключен к О 4ia рыходу счетчика с предустановкой числа « , а выход - к информационно00 Ю му входу делителя частоты на k/K+i, счетный вход которого соединен с входом счетчика импульсов, а выход - к счетным входам счетчика с предустановк ой числа « и счетчика с предустановкой числа 5 , выход которого подключен к выходу счетчика импульсов.

iJ

A

rri

we AU Ъ

j

-

:

7

«c

V ffe. Ч -,. От д/юк1 От блона f От блока В