Адаптивный умножитель частоты следования импульсов Советский патент 1985 года по МПК H03K5/156 

Устройство относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительной технике, автоматике и телемеханике. Оно является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1150743. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности получения дробных коэффициентов умножения, кратных 0,5.. . На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема адаптивного умножителя частоты следоваш-ш импульсов; на фиг. 2 - структурная электрическая схема регулируемой линии задержки; на фиг. 3-6- временные диаграммы, поясняюи е работу устройств Адаптивный умножитель частоты (фиг. 1) следования импульсов содержит первый элемент 1 задержки, второй элемент 2 задержки, входную шиИу 3, первый элемент И-НЕ 4, второй элемент И-НЕ 5, первьй элемент И 6, первый элемент ИЛИ 7, второй элемент ИЛИ 8, счетчик 9 импульсов, преобразователь 10 код - напряжение регулируемую линию задержки (РЛЗ) 11 первый элемент ИЛИ-НЕ 12, первый инвертор 13, второй инвертор 14, выходную шину 15, третий инвертор 16, Р-триггер 17, второй элемент И 18, второй элемент ИЛИ-ПЕ 19, третий элемен Й-НЕ 20, третий элемент ИЛИ 21 ,элемеит 2И-ИЛИ-НЕ 22,третий 23 ичетвертьй 24 элементы И, шину 25 управления устройст вом. Вход первого элемента 1 задержки соединен с входной шиной 3, первьй вход первого элемента ИЛИ 7 соединен с выходом первого элемента И 6, вход первого инвертора 13 соединен с выхр дом первого элемента 1 задержки, а выход с первыми входами первого элемента И-НЕ 4 и элемента ИЛИ-НЕ 12 не посредственно и через последовательно соединенные второй элемент 2 задержки и второй инвертор 14 - с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 12, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 7 и с первым входом второго элемента И-НЕ 5. Второй вход второго элемента ИЛИ 8 соединен с вторым входом первого элемен та И 6 и с выходом первого элемента И-НЕ 4, второй вход которого соедине с входной шиной 3, вход управления РЛЗ 11 соединен с выходом преобразо72вателя 10 код-напряжение, кодовые входы которого соединены с соответствующими выходами счетчика 9 импульсов. Кроме того, третий и четвертьй элементы И 23 и 24 включены соответственно между выходом второго элемента И-НЕ 5 и первым входом счетчика 9 импульсов и между выходом второго элемента ИЛИ 8 и вторым входом счетчика 9 импульсов, элемент 2И-ИЛИ-. НЕ 22 включен между выходом первого элемента ИЛИ 7 и входом РЛЗ 1Г. С-вход Р -триггер 17 подключен к входной шине 3,R-вход соединен с шиной 25 управления устройства, а Р-вход соединен с инверсным выходом -триггера, с вторым входом элемента 2И-ИЛИ-НЕ 22 с третьим входом второго элемента И-НЕ 5 и с первым входом третьего элемента ИЛИ 21, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И 24, причем третий вход элемента 2И-ШШ-НЕ 22 подключен к выходу второго элемента ИЛИ-НЕ 19, четвертьй вход - к прямому выходу Р-триггера, к первому входу третьего элемента И-НЕ 20 и к третьему входу второго элемента ИЛИ 8,: причем второй вход четвертого элемента И 24 подключен к выходу третьего элемента ИШ1 21, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ Вис первым входом второго элемента И 18, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ 5 и через третий инвертор 16 с третьим входом третьего элемента ИЛИ 21, с первым входом первого элемента Ибис вторым входом третьего элемента И-НЕ20, третий вход которого соединен с первЫм входом второго элемента И 18 и с первым входом второго элемента ИЛИНЕ 19 и вторым входом первого элемента ИЛИ 7, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И 18, а выход третьего элемента И-НЕ 20 подключен к второму входу третьего элемента И 23. Вход многоотводной линии 26 задержки (фиг. 2) соединен с импульсным входом, а выходы через коммутатор 27 подключены к первой интегрирующей цепочке. Интегрирующие цепочки состоят из последовательно соединенных резистора 28-1 (28-2), конденсатора 29-1 (29-2) и варикапа

30-1 (30-2). Выход первой интегрирующей цепочки через инвертор 31 соединен с входом второй интегрирующей цепочки, выход которой через инвертор 32 соединен с выходом регулируемой линии задержки, управляющий вход которой, через соответствующие резисторы 33-1 (33-2) подключен к точке соединения конденсатора 29-1 (29-2) и варикапа 30-1 (30-2) первой и второй интегрирующих цепочек.

Устройство работает следующим образом.

Входная последовательность импульсов на шине 3 (фиг. За) задерживается и инвертируется с помощью элемента 1 задержки и инвертора 13 (фиг.Зб) а также элемента 2 задержки и инвертора 14 (фиг. Зв). Приэтом на выходе элементов 4 и 12 формируются отри цательные и положительные имп льсы (фиг. Зг,д) соответственно, длительность которых равна величине задержек импульсов в соответствующих элементах задержки, в качестве которых можно использовать интегрирующие цепочки или одну или несколько пар элементов НЕ. Задержку устанавливают в соответствии с максимальной величиной фазовой ошибки выходных импульсов, накопленной в интервале одного периода следо вания входных импульсов при любых до пустимых климатических и временных, условиях эксплуатации. Коэффициент К умножения устанавливают с помощью коммутатора 27, ком мутирующего соответствующий отвод многоотводной линии 26 задержки и первой интегрирующей цепочки, содержащей резистор 28-1, конденсатор 29и варикап 30-1. Эта цепочка вместе с последовательно соединенной с ней через и гвертор 31 второй интегрирующей цепочкой, содержащей резистор 28-2, конденсатор 29-2 и варикап 30-2, совместно с инвертором 32 поз воляет плавно регулировать задержку импульсов, прохбдящих через коммутатор 27. Подключения второй интегрирующей цепочки и инверторов обусловлены, во-первых, необходимостью расширения диапазона изменения задержки импульсов, во-вторых, требованием уравнивания задержек переднего и зад него фронтов импульсов, так как задержки переднего и заднего фронтов одной интегрирующей цепочки не равны Регулировка задержки обеспечивает ся подаче напряжения на управляющий

вход РЛЗ 11, которое через резисторы 33-1 и 33-2 поступает на варикапы 30-1 и 30-2 соответственно, емкость перехода которых зависит от этого напряжения.

Дискретные значения задержки, обеспечиваемые многоотводной линией 26 задержки, устанавливаются таким образом, чтобы при отсутствии фазовой ошибки управляющее напряжение на варикапах соответствовало середине их рабочей характеристики при усредненных температурах и других параметрах среды, что позволяет как

увеличивать, так и уменьшать задержку импульсов, проходящих через линию 11.

Для установки целочисленного коэффициента умножения на шину 25 управления подается единичншЧ потенциал. устанавливающий D -триггер 17 в нулевое состояние. Тогда на четвертой вход элемента 2И-ИЛИ-НЕ 22 поступает нулевой потенциал, препятствующий прохоясдению импульсов с выхода элемента ИЛИ-ПЕ 19, а на второй вход элемента 22 поступает разрешакиций единичньп потенциал. При этом устройство работает .аналогично прототипу. Если задержка t импульсов равна требуемой величине 1, 1/2Kigjj , где fо - частота следования входных импульсов, то напряжения на выходах элементов 6 и 7 и шине 15 имеют вид, как на фиг. Зе,ж,з соответственно. фаза этих импульсов устанавливается в моменты t с помощью импульсов коррекции с выходов элементов 7 и 12, изображенных на фиг. Зг,д соответственно . Если Y tc, , то диаграммы напряжений, изображенные на фиг. Зг,д,е, ж,з, примут вид, изображенный на фиг. 4г,д,е,ж,з соответственно, а на выходе элементов 5 в момент t j появляется отрицательный и myльc (фиг. 4е), которьй увеличивает число и , записанное в счетчике 9, на единицу. При этом соответственно повышается напряжение.на выходе преобразователя 10, в результате чего снижается емкость варикапов 30-1 и 30-2 и соответственно уменьшается задержка L . Если L все еще больше i , то на следующем периоде этот процесс повторяется, увеличив число И еще на единицу. Процесс повторяется до тех пор, пока Т- не станет равным 1д. При этом на выходах элементов 5 и 8 имеется единичный потенциал (фиг. Зк,и соответственно). Если LO (фиг. 5), то на выходе элемента 8 формируется отрицательный импульс (фиг. 5и), уменьшающий число h на единицу, в результате чего уве.личивается емкость варикапов 30-1 и 30-2, что в конечном итоге устраняет фазовую ошибку. Для установки дробного коэффициента умножения, кратного 0,5, на шину 25 управления подается нулевой потенциал. При этом Р-триггер 17 работает в счетном режиме (фиг, бе) по импульсам (фиг.ба), поступающим на входную шину 3 устройства. В соответствии с работой Р -триггера 17 на вход РЛЗ 11 через элемент 2И-ИЛИ-НЕ 22 поступают серии импульсов поочередно с выходов элементов ИЛИ 7 и ИЛИ-НЕ 19 (фиг.бз, к). При этом напряжения на выходе элемента 22 и РЛЗ 11 имеют вид, изображенный на фиг. 6л,м, а напряжения на выходах элементов 6 и 18 И изображены на фиг. 6ж,и. Если фазовая.задержка на РЛЗ 11 установлена верно, то фазовая ошибка отсутствует, что соответствует диаграммам на фиг.6 ж-м, и на выходах элементов 20, 21, 5 и 8, и следовательно, элементов 23 и 24 имеются единичные потенциалы, не изменякяцие состояния счетчика 9 и, следовательно, параметров РЛЗ 11. Если , то диаграммы напряжений, изображенные на фиг. 6ж,з,и,к, л,м, примут вид, изображенный на фиг. 6н,о,п,р,с,т, а на выходах элементов 5 и 20 в моменты ± появляются отрицательные импульсы (фиг. 6у,ф), которые, проходя через элемент И 23 (фиг. 6х) на первый-вход счетчика 9, увеличивают записанное в него число ц. При этом, как и при целом значении К. , снижается емкость варикапов 30-1 и 30-2 и, соответственно, уменьшается задержка. Процесс повторяется до исчезновения отрицательных импульсов на- выходах элементов 5 и 20. Если L LO то на выходах элементов 18 и 21 появляются отрицательные импульсы, которые, пройдя через элемент И 24, уменьшают число h , в ре зультате чего увеличивается емкость варикапов 30-1 и 30-2, что в конечном итоге также устраняет фазовую ошибку. Формула изобретения Адаптивный умножитель частоты следования импульсов по авт.св. № 1150743, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных.возможностей путем обеспечения возможности получения дробных коэффициентов умножения, кратных 0,5, в него введены третий инвертор, третий и четвертый элементы И, включен-. ные соответственно между выходом второго элемента И-НЕ и первым входом счетчика импульсов и между выходом второго элемента ИЛИ и вторым входом счетчика импульсов, третий элемент ИЛИ, второй элемент ШШ-НЕ, элемент 2И-ИЛИ-НЕ,.включенный междУ выходом первого элемента ШШ и входом регулируемой линий задержки, третий элемент И-НЕ и 1 -триггер. с-вход которого подключен к входной шине, R-вход соединен с шиной управления устройства, а Р-вход соединен с инверсным вьгходом Р-триггера, с вторым входом элемента 2И-ИЛИ-НЕ, с третьим входом второго элемента И-НЕ и с первым входом третьего элемента ИЛИ, причем третий вход элемента 2И-ИЛИ-НЕ подключен к выходу второго. элемента ИЛИ-НЕ четвертьй вход - к прямому выходу J)-триггера, к первому входу третьего элемента И-НЕ и к третьему входу второго элемента ИЛИ, причем второй вход четвертого элемента И подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ и через третий инвертор с третьим входом третьего элемента ИЛИ, с первым входом первого элемента И и с вторым входом третьего элемента И-НЕ, третий вход которого соединен с первым входом второго элемента И и с первым входом второго элемента ШШ-НЕ и вторым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход третьего элемента И-НЕ подключен к второму входу третьего элемента И.

26

J2

Изобретение относится к импульсной технике, может быть использовано в измерительной технике, автоматике, телемеханике и является дополнительным изобретением к авторскому свидетельству № 1150743. Цель изобретениярасширение функциональных возможностей путем получения дробных коэффициептов умножения, кратных 0,5. Устройство содержит элементы 1 и 2 задержки, входную Ш1ну 3, логические элементы (ЛЭ) И-НЕ 4, 5 и 20, ЛЭ И 6, 18, 23 и 24, ЛЭ 11ЛИ 7, 8 и 21, счетчик 9 импульсов, преобразователь 10 код-напряжение, регулируемую, линию 11 задержки, ЛЭ НЛИ-НЕ 12, 19, инверторы 13, 14 и 16, выходную, шину 15, J)-триггер 17, ЛЭ 2И-Ш1И-НЕ 22, шину 25 управления устройством. Работа устройства поясняется структурной схемой и временньЕ и диаграммами в описании изобретения. 6 ил. (П 1в-в7 И ..«.. to О tC О 4