УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕХОДА С ОДНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ НА ДРУГУЮ Советский патент 1970 года по МПК H03M7/00 

Предложенное устройство относится к области автоматического регулирования.

В системах автоматического регулирования, системах управления ракетами, телемеханике и т. д. часто возникает необходимость в синхронизации перестраиваемого генератора с плавно возрастаюн1ей или убывающей зависимостью изменения частоты от времепп некоторой иоследовательностью сиихронизнрующих импульсов, иричем скачок фазы выходных импульсов в момеит синхропизащш не должен нревышать любого заданного.

Известны устройства для перехода с одной носледовательпости импульсов па другую, содержащие опорный геиератор, синхронизатор, киин-реле и триггер.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно доиолнительно содержит элемент «И, кипп-реле, триггер и два электронных ключа. Первые входы ключей соединены с выходом триггера, вторые - с выходом оиорного генератора, третьи через кинпреле - с выходом синхронизатора, а выходы объединены и подключены ко входу триггера. Первый вход элемента «И чеоез кипп-реле соедииеп с выходом синхронизатора, второй- с выходом опорного генератора, а выход через кипн-реле подключеи ко входу триггера.

пульсов па другую и увеличивает частотный диапазон этих иоследовательностей.

Блок-схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит плавно перестраиваемый по частоте геиератор (сппхронизатор) /, генератор последовательности сннхронизлрующпх имиульсов 2 (опорный генератор), схему формирования импульса (кипп-реле) 3,

диффереппирующие цепи 4-6, схему формироваиия имиульса (кипп-реле) 7, логическую схему «И 8, кпип-реле 9, триггер 10, электронные ключи //-13, триггер 14, электронный ключ 15 и схему формирования выходпого импульса (киии-реле) 16.

После иодачи пускового импульса в точку А схема приводится в исходиое состояние, в результате чего запускается генератор 1. Частота его начинает плавно изменяться, напрнмер, от нуля до некоторого максимального значения, проходя нрн этом значение частоты носледовательпости спнхроннзирующих импульсов /оЭтим же импульсом трпггер /-/ оирокпдывается таким образом, что электронный ключ 13 открывается по одному из входов, а ключ 15 закрывается. По второму входу ключ 13 открывается иапряжепием с триггера 10, который открывается импульсами с

в результате дифференцирования заднего фронта синхронизирующих имиульсов.

На третий вход ключа 13 поступают импульсы с плавно меняющейся частотой с дифференцирующей цепи 4, т. е. импульсы последовательности 1х а на вход ключа 15 - имнульсы последовательности foВследствие вышеописанного состояния триггеров 10 и 14 открытым.ио обоим входам оказывается ключ 13, и поступающие па его третий вход нмпульсы последовательности f. запускают схему формироваипя выходиого нмпульса 16. Ключ 15 по входу с триггера 14 закрывается, и имнульсы синхронизирующей последовательности, иоступающие на его второй вход, на выход не проходят.

Импульсы на выходе дифференцирующей цени 4 являются следствнем дифференцирования заднего фронта имиульсов со схемы формирования 3, запускаемой импульсами генератора /. Импульсами с выхода цепи 4 запускается также схема формирования имиульса (кнпн-реле) 7, аналогнчная схема 3.

Таким образом, нмиульсы со схем формирования 3 и 7 располагаются во времени зеркально относительно импульсов последовательности fjf (относительно импульсов с дифференцирующей цени 4).

Как было отмечено, с приходом пускового импульса в точку А заиускается генератор / ввода в синхронизм. Опрокидывание триггера 14 и, следовательно, переход с последовательности f J. на последовательность fo осуществляется в тот момент, когда частоты и фазы обеих последовательностей совпадают в такой степени, что скачок фазы выходных импульсов после переключения не нревыщает заданный.

Импульс на опрокидываиие триггера 14 постуиает с ключа // или /2 в момент принятия схемой рещения о переходе на основании временного анализа нмпульсов обеих последовательностей.

Для перехода с одной последовательности нмпульсов на другую со скачком фазы, не превыщающим заданный, необходимым и достаточным условием можно считать гфеменное совнаденне с онределенной степенью точности двух следующих друг за другом пар импульсов обеих последовательностей.

Первое временное совнадение фиксируется логической схемой «И 8. На один вход этой схемы нодаются имиульсы со схемы формирования 7, на другой - нмпульсы синхронизирующей последовательности. Длительнос:ть имнульса со схемы 7 оиределяется допустимым скачком фазы Дф и иериодом сипхроиизирующей последовательности:

с.ф,,(1)

где Тс.ф, - длительность нмпульса со схемыформирования 7;

J о - период последовательности синхронизирующих импульсов. Импульсы синхроиизирующей последовательпости являются опорными, поэтому для повышепия точности отсчета на вход схемы «И 8 подаются импульсы с дифференцирующей цепи 5, соответствующие нереднему фронту синхронизирующпх импульсов, длительность которых должна быть порядка 15 мсек.

В зависимости от соотиошеиня частот и длительностей нодаваемых на вход схемы «И иоследовательиостей имнульсов на выходе

оказываются отдельные импульсы или пачки нмпульсов с частотой заполнения внутри пачек, соответствующей частоте одной из последовательностей.

Точное аналитическое выражение последовательности выходных импульсов достаточно сложно. В общем случае это носледовательность с иеремеииым периодом, который является функцней параметров (периодов и длительностей импульсов) подаваемых на вход

схемы «И периодических последовательностей импульсов.

При наложении иа параметры последовательностей оиределеииых условий, а именно, чтобы сумма длительностей импульсов обеих

иоследовательиостей была бо.льще абсолютной разницы периодов этих последовательностей, частота выходных импульсов (или начек импульсов) равна разностн частот входных последовательностей.

Таким образом, ири условии

ф, + ,(2)

где Тс.ф,- длительность импульса

со схемы формироваиня 7;

То - длительность синхронизирующего

импульса; Г п Го - периоды последовательностей соответственио /j. и /«.

частота выходных нмиульсов (или пачек импульсов) со схемы «И равна

(3)

/вых - /о 1х

где fgbix- fo и fjf - частоты соответственно выходных нмпульсов (или пачек нмпульсов), последовательностей fo и f.

Если длнтельиость синхронизирующего импульса меньше длительности нмпульса со схемой формирования, импульсы в пачках следуют синхронно с имп льсами сиихрои.мзирующей носледовательиости.

Количество нмиульсов в пачках зависит от соотиощення длнтельности н.мпульса со схемы формирования 7 и разности периодов 1зходных последовательностей. В интервалах частот, где выполняется условие fc.ф,, в иачках на выходе схемы «И насчитывается не менее одного импульса, если тс.ф, ), в выходных пачках оказывается не менее двух нмпульсов и т. д. следовательностей. Если частота последовательности fj. меняется, за время ее изменения в допустимом интервале частот па выходе должпо быть пе меньше одного совпадения, т. е. суммарный набег фазы не должен быть мепьше 2л. Такое условие выполняется, если скорость изменения частоты последовательности f JC (в общем случае относительной скорости изменения частот обеих последовательностей) не превьинает критической скорости изменения частоты, оиределяемой но формуле., f2 Af Ькр - fo гц/сен:, где SKP критическая скорость изменения частоты, г ц/сек; Дф - доиустпмый скачок фазы выходных имиульсов, рад; /о - частота сипхроиизирующей последовательности (в общем случае- частота иерехода). Критическая скорость, вычисленная по формуле (4), является предельной при достоверном переходе с одной последовательности импульсов на другую со скачком фазы выходных имнульсов, не нревышающим задаиный, и не зависит от способа реализации иерехода. Дальнейшее построение схемы и ее работа основаны на вышеизложенных соображениях. Как уже было отмечено, нервое временное совпадение фиксируется логической схемой «И 8. Имнульс с нее запускает киии-реле 9, являющееся устройством задержки. Задним фронтом имиульса киип-реле, длительность которого может быть выбрана в иределах 0,5-0,7 иериода синхронизирующей последовательности, онрокидывается триггер 10, в результате чего схема подготавливается к временному анализу следующей нары импульсов обеих последовательностей, а именно: триггера 10 а)но входу с закрывается ключ 13; 10 б)но входу с триггера открываются ключи // и 12. , Собственно ироверка ироизводится с помощью ключей // и 12, на один из входов которых, как и на вход схемы «И 8, ностоянно поступают нмиульсы синхронизирующей последовательностн с дифференцирующей цепи 5. По третьему входу ключ 12 периодически открывается импульсом со схемы формирования 3, а ключ 11 - импульсом со схе,мь формироваиия 7. Как уже отмечено, длительности обоих имиульсов одииаковы и оиределяются но формуле (1), т. е. - Д г{ с.ф - с.ф, - с.ф - ТГ О( где тс.фз) .фг - длительности имиульсов соответственно со схем формнрования 3 и 7; Аф - допустимый скачок фазы выходных импульсов, рад; TO - период последовательности синхронизирующих импульсов. Импульсы со схем формирования 5 и 7 образуют для импульса синхронизирующей последовательности в ключах 11 и 12 временные стробы, длительность которых соответствует максимальному скачку фазы выходных импульсов на частоте перехода. На основании того, что схема формирования 7 заиускается импульсом последовательности /к , можно сделать заключение, что в момент появления импульса на выходе схемы «И 8 импульс последовательности fo отстает от импульса последовательност f. на время, меньшее длительности импульса со схемы формнровання 7 или равиое ему. При временном анализе следующей нары имиульсов в зависимости от разности периодов последовательностей /,. и /о могут быть только три принциииально различных случая, а нменно: а)импульс последовательности fo оиере кает импульс последовательностн / на время, большее длительности импульса со схем формирования тс.ф при ()-с.ф1, б)импульс последовательностн /о опережает импульс последовательпости f . на время, меньшее длнтельиости импульса со схемы формирования 3 (7..-7,)с.ф, в)имиульс последовательностн fo отстает от имнульса последовательности, fj на время. меньшее длнтельности импульса со схем формнрования тс.ф при(Г,-Г,)- Отставаиие имнульса последовательности /о от импульса последовательпости при временном анализе следующей за первым совпадением парЕз импульсов исключено, так как нериод носледовательности / ,. в момент нерехода всегда больще периода иоследовательиоОчевидио, что при возникновении ситуации, соответствующей двум иоследннм случаям, схема должна прннять решение о нереходе с носледовательности /j. на носледовательность /о, н при ситуации, соответствующей первому случаю, схема должпа верпуться в исходное состояние. Действительно, если нмнульс носледовательности /о опередпл импульс / на время, больщее длительности имнульса тс.фз, ключ 12 для импульса fo, поступающего на его вход с дифференцирующей цепи 5, оказывается закрытым по входу со схемы формирования 3, а ключ // - закрытым по входу со схемы формпровання 7. Импульсом с дпфференцирующей цени 6, соответствующим заднему фронту сиихронизирующего импульса, триггер 10 опрокидывается, ключи 11 и 12 закрываются

ся. Схема возвращается в исходное состояние, и иа схему формирования выходного импульса через открытый по двум входам ключ 13 поступают импульсы последовательности f.

При онереженнн импульсом /о импульса f/ на время, меньшее длительности тс.Фз (случай «б), ключ/2 оказывается для него открытым по обоим входам (по в/ходу с триггера 10 и со схемы формирования 5). Пройдя через ключ 12, этот импульс опрокидывает триггер 14, в результате чего ключ 13 закрывается, ключ 15 открывается и в тот же момент происходит запуск схемы формирования выходиого импульса имиульсом синхронизирующей последовательности. Таким образом осуществляется переход с носледовательности f на последовательность /о, и скачок фазы выходного импульса в момент перехода не превышает задаииого.

Если импульс последовательности /о отстает от импульса носледовательиости // (сл}-чай «в), открытым для него ио обоим входам оказывается ключ 11 (по входам с триггера 10 и схемы формирования 7). Пройдя через ключ 11, этот импульс, как и в иредыдущем случае, опрокидывает триггер 14, и через открытый ключ 15 запускается схема формирования выходного импульса 16. Скачок фазы выходного нмпульса в момент переключення не нревышает заданного.

Импульсом с дифференцирующей цепи 6 триггер 10 всегда возвращается в исходное состояние.

Полностью цикл перехода с последовательности f на последовательность /о повторяется после подачи каждого пускового импульса в точку А.

Для перехода с последовательности иа последовательность в диапазоне частот синхро-. иизирующей последовательности, например от

mte f°max ДОСтаточно изменить только длительности нмпульсов со схем формирования 3 и 7, как было указано выше, согласно формуле (1).

Длительность импульса кипп-реле 9 постоянна. Ее выбирают так, чтобы соблюдалось условие:

.. где То - длительность синхронизирующих

имнульсов; Тд - длительность импульса клиип-реле 9;

- о/пгя - минимальный период последовательности сипхроиизирующих имнульсов.

Для нормальной работы длительности имнульса кипп-реле 9 следует выбрать порядка (05-0,7) .

При переходе с одной носледовательности нмпульсов на другую скорость изменения частоты последовательиости f (в общем случае относительная скорость изменения частот обенх последовательностей) в области перехода не должна нревышать критической скорости изменения частоты 5,(р , вычнслеиной по формуле (4) для данного значения частоты перехода, и допустимого скачка фазы выходиых импульсов в момепт перехода.

Предмет изобретения

Устройство для нерехода с одной последовательиости имиульсов на другую, содержащее опорный генератор, синхронизатор, киппреле н триггер, отличающееся тем, что, с целью ускорения нерехода с одной носледовательиости нмнульсов на другую и звеличения частотного диапазона этих носледовательностей, оно дополнительно содержит элемент «PI, кипн-реле, триггер и два электронных ключа, первые входы которых соединены с выходом триггера, вторые - с выходом опорного генератора, третьи через кипп-реле - с выходом синхронизатора, а выходы объединены и подключены ко входу триггера, нричем первый вход элемента «И через кипн-реле соединен с выходом синхронизатора, второй - с выходом оиорного генератора, а выход через

кипп-реле подключен ко входу триггера.