Фазосдвигающее устройство Советский патент 1992 года по МПК H03K5/04 

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для фазового сдвига входного импульсного сигнала прямоугольной формы.

Известно фазосдвигающее устройство, содержащее входную шину, выходную шину, два ключа, выходы которых соединены с общей шиной, вход первого ключа соединен с первым входом первого компаратора и выходом первого генератора пилообразного напряжения, вход второго ключа соединен с выходом второго генератора пилообразного напряжения (см. а.с. № 1205288. кл. Н 03 К 7/04, Н 03 Н 7/18, 1984).

Целью изобретения является расширение частотного диапазона, входных сигналов.

Указанная цель достигается тем, что в фа- зосдвигающем устройстве, содержащем входную шину, выходную шину, два ключа, выходы которых соединены с общей шиной, вход первого ключа соединен с первым входом первого компаратора и выходом первого генератора пилообразного напряжения, вход второго ключа соединен с выходом второго генератора пилообразного напряжения, введены второй компаратор, шина управления фазовым сдвигом, инвертор, элемент ИЛИ, элемент ЗАПРЕТ и элемент И. причем входная шина соединена с первым входом элемента ИЛИ, со входом первого генератора пилообразного напряжения и через инвертор - со входом второго генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с вторым входом первого компаратора и с шиной управления фазовым сдвигом, выходы компараторов соответственно соединены с входами элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с выходной шиной и вторым входом элемента ИЛИ, а второй вход - с выходом элемента ИЛИ и управляющими входами ключей, которые использованы нормально замкнутыми.

Ё

VI

СП 00 00

ел ел

f метью обеспечения независимости сдвига фазы or частоты при сигнале меандр дополнительно введены пиковый детектор и управляемый делитель, вход которого через детектор соединен с выходом первого генератора пилообразного напряжения, а выход - с шиной управления фазовым сдвигом.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы; на фиг. 3 - пример выполнения электронного нормально замкнутого ключа.

Устройство содержит входную шину 1, выходную шину 2, ключи 3 и 4, выходы которых соединены с общей шиной 5, вход первое ключа 3 соединен с первым входом первого компаратора б и выходом первого генератора 7, вход ключа 4 соединен с выходом второго генератора 8 пилообразного напряжения, второй компаратор 9, шину 10 управления фазовым сдвигом, инвертор 11, элемент ИЛИ 12, элемент 13 ЗАПРЕТ, элемент И 14, причем входная шина 1 соединена с первым входом элемента ИЛИ 12, со входом генератора 7 пилообразного напряжения и через инвертор 11 - со входом генератора 8 пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора 9, второй вход которого соединен с шиной 10 управления фазовым сдвигом и с вторым входом компаратора 6, выходы компараторов 6 и 9 соответственно СОРДИНРНЫ с входами элемента Запрет 13, выход которого соединен с первым входом элемента И 14, выход которого соединен с выходной шиной 2 и с вторым входом элемента И ПИ 12, а второй вход - с выходом элемента ИЛИ 12 и управляющими входами ключей 3 и 4.

Шина 10 соединена с выходом управляемого делителя напряжения 15, в общем случае управляемого по шине 16, вход которого через пиковый детектор 17 соединен с выходом генератора 7 пилообразного.

На фиг. 3 показано, что ключи 3 и 4 могут быть выполнены на полевых транзисторах 18 и 19

Фазосдвигающее устройство работает следующим образом.

При отсутствии входных сигналов на шине 1 ключи 3 и 4 замкнуты, конденсаторы генераторов 7 и 8 пилообразного напряжения полностью разряжены через ключи 3 и 4, на выходах компараторов 6 и 9 высокие потенциалы,элемент 13 Запрет заперт, напряжение на его выходе, выходах элемента И 14, выходной шине 2, элемента ИЛИ 12 оэино нулю. На шине 10 присутствует некоторое положительное напряжение Uy, соответствующее требуемому сдвигу фазы входного импульса, который придет на шину 1.

После прихода переднего фронта входного импульса UBX на шину 1 (см. момент времени ц) формируется высокое напряжение с выхода элемента ИЛИ 12, вследствие чего конденсаторы 3 и 4 размыкаются, на выходе инвертора 11 напряжение стало равным нулю, поэтому напряжение с выхода генератора 8 пилообразного напряжения остается равным нулю. Напряжение с выхода генератора 7 пилообразного напряжения, с момента времени ti плавно увеличивается. В момент времени t2 величи- 5 на напряжения с выхода генератора 6 пилообразного напряжения превысила величину напряжения Uy, поданного на шину 10, напряжение с выхода компаратора 6 и на входе запрета элемента 13 Запрет стало 0 равным нулю и с выхода элемента 13 Запрет и элемента И 14 и на выходной шине 2 сформировался передний фронт выходного импульса UBUX. Время между моментами времени от ti до 12 равно нулю сдвига выход- 5 ного импульса.

Импульс UBX может быть как угодно большой длительности.

В момент времени Тз сформировался задний фронт входного импульса UBx, возра- 0 стание напряжения с выхода генератора 7 пилообразного напряжения прекратилось, формируется высокое напряжение с выхода инвертора 11, в связи с чем начинает линейно нарастать напряжение с выхода генера- 5 тора 8 пилообразного напряжения

В момент времени t4 величина напряжения с выхода генератора 8 пилообразного напряжения превысила напряжение на шине 10 и напряжение на выходе компара- 0 тора 9, на выходе элемента Запрет 13, на выходе элемента И 14, на выходной шине 2, на выходе элемента ИЛИ 12 становится равным нулю. Сформировался задний фронт выходного импульса 11Вых, ключи 3 и 4 замк- 5 нулись, и через них конденсаторы генераторов пилообразного напряжения 7 и 8 разряжаются до нуля. Фазосдвигающее устройство пришло к исходному состоянию. Далее работа аналогична рассмотренной. 0 При равенстве скорости нарастания напряжения с генераторов 7 и 8 пилообразного напряжения время от момента ti и t2 и время от t4 до ta строго равны между собой и это обеспечивает равенство длительности 5 выходного импульса Ывых и длительности входного импульса UBx, но по фазе выходной импульс сдвинут на заданный угол, определяемой величиной напряжения, поданного на шину 10. Дополнительным преимуществом предложенного Фазосдвитающего устройства является то, что импульс, поданный на шину 1. может быть любой длительности, и при этом постоянная времени генераторов пилообразного напряжения 7 и 8 должна равняться только на максимальный угол сдвига по фазе независимо от длительности входного импульса.

В тех случаях, когда импульсы UBx переменной частоты и требуется иметь постоянный фазовый сдвиг, не зависящий от частоты входных импульсов, используют пиковый детектор 17 и управляемый делитель напряжения 16.

При этом входные импульсы должны быть типа меандр. Выходное напряжение с пикового детектора доказывается обратно пропорциональным частоте входных им- пульсов и вследствие этого обратно пропорциональным будет напряжение на управляющей шине, т.е. если, например, ча- стота входных импульсов увеличилась вдвое, то и выходное напряжение на шине Юумечыиится вдвое, т.е. при меньшем времени будут срабатывать компараторы 6 и 9, и угол фазового сдвига относительно вход- ной частоты будет стремиться оставаться постоянным.

Формула изобретения 1. Фазосдвигающее устройство, содер- жащее входную шину, выходную шину, два ключа, выходы которых соединены с общей шиной, вход первого ключа соединен с первым входом первого компаратора и выходом первого генератора пилообразного напряжения, вход второго ключа соединен с выходом второго генератора пилообразного напряжения, отличающееся тем, что. с целью расширения частотного диапазона входных сигналов, в него введены второй компаратор, шина управления фазовым сдвигом, инвертор, элемент ИЛИ, элемент Запрет и элемент И, причем входная шина соединена с первым входом элемента ИЛИ. со входом первого генератора пилообразного напряжения и через инвертор - со входом второго генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен со вторым входом первого компаратора и шиной управления фазовым сдвигом, а выход - с первым входом элемента Запрет, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход - с первым входом элемента И, выход которого соединен с выходной шиной и вторым входом элемента ИЛИ, а второй вход - с выходом элемента ИЛИ и управляющими входами ключей, которые использованы нормально замкнутые.

2.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что. с целью обеспечения независимости сдвига фазы от частоты входных импульсов при сигнале типа меандр, в него введены пиковый детектор и делитель напряжения, вход которого через пиковый детектор соединен с выходом первого генератора пилообразного напряжения, а выход - с шиной управления фазовым сдвигом.

3.Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что, с целью обеспечения плавной регулировки сдвига фазы, делитель напряжения имеет электронное управление.

Фазосдвигающее устройство может быть использовано в системах обработки и формирования импульсных сигналов. Устройство содержит входную шину 1, выходную шину 2, ключи 3, 4, компаратор 6, генератор 7 пилообразного напряжения. Введение инвертора 11, генератора 8 пилообразного напряжения, компаратора 9. элемента 13 ЗАПРЕТ, элемента И 14, элемента ИЛИ 12, пикового детектора 17 и делителя напряжения 15 позволяет при расширении диапазона частот входных сигналов обеспечить постоянство фазового сдвига при использовании сигналов типа меандр. 2 ил.

%

иг

Фиг. 2