Генератор калиброванных интервалов времени Советский патент 1982 года по МПК G04F10/04 

(54) геНЕРАТОР КАЛИБРОВАННЫХ ИНТЕРВАЛОВ Изобретение относится к электроизме. рительной технике и может быть использовано в аппаратуре аля контроля и измерения временны с параметров интегральных микросхем. По основному авт. св. J 748337 навесген генератор калиброванных интерва лов времени, соцержаший послеаовательно соединенный первый опорный генератор, формирователь, цетектор кратных частот и сумматор постоянного напряжения, хоа которого соеаинен с опорным пере- страиваемым генератором, второй опор ный генератор, источник постоянного напряжения, при этом кажаый соаержит управляемый аелитель частоты, фазоврашатвт, низкочастотный и высокочасто ный фазовые аетекторы, первый и втсфой смесвтелв, сумматор постоянного напряжения и сумматор выходных напряжений, перестраиваемый кварцевый генератор и перестраиваемый генератор, яелитель частоты и формирователь выхоаных напряжений. ВРЕМЕНИ Опнако в данном устройстве набл дается наличие мгновенной нестабвльнос- тн временного интервала, которая зависит от нестабильности и точности задания частот первого и второго опорных генераторов. Целью изобретения является повышеяве точности генератора за счет уменыоенва мгновенной нестабильности врёмеииого КНР тервала в широком частотном диапазоне. Поставленная цель достигается тем, что в генератор калкброванных интервалов времени, содержащий общие для двух каналов последовательно соединенные первый опорный генератор, формирователь, детектор кратных частот и суммагор постоянного напряжения, второй вход которого соединен с источником постоянного напряжения , а выход - со входом опорного перестраиваемого генератора, второй опорный генератор, а каждый канал содержит последовательно соединенные управ ляемый делитель частоты, формирователь фазовый детектор низкой частоты, перестраиваемый кварцевый генератор и первый смеситель, выкоц которого соединен со вторым входом фазового детектора низкой частоты, первый вкод первого сме сителя - с выходом второго опорного ге нератора и входом первого смесителя вто рого канала, второй вход первого смесителя соединен через целитель частоты с первым входом первого сумматора вы- хоцных напряжений, второй вхоц которого соецинён с первым входом второго смесителя, второй вход которого соеаииен с выходом опорного перестраиваемого генератора и со вкоаом смесителя другого канала, а выход - через последовательно соединенные фазовый детектор высокой частоты, второй сумматор постоянных напряжений и перестраиваемый генератор ко второму ькоцу первого сумматора по- стоянных напряжений, выход которого соединен со входом формирователя входных напряжений, а вход делителя частоты со вторым входом фазового детектора высокой частоты ,дополнительно введены управляемый целитель частоты, фазовый детектор низкой частоты, и смеситель, выход которого подключен ко входу второго опорного генератора, который выполнен подстраиваемым, а первый и второй входы фазового детектора низкой час тоты соединены соответственно с выходами аоп.олнительных управляемого дели теля частоты и смесителя, первый вход которого соединен с выходом второго опорно1 о генератора, а второй вкод - ко входу дополнительного управляемого делителя частоты и выходу первого опорного генератора. На чертеже представлена функциональная схема генератора калиброванных интервалов времени. Генератор содержит опорные генераторы 1 и 2, формирователь 3, детектор 4 кратных частот, опорный перестраиваемый генератор 5, источник 6 постоянного напряжения, сумматор 7 пос тояннык напряжений, управляемый делитель 8 . частоты, фазовой детектор 9 низкой частоты, смеситель 1О, каналы 11, каждый из которых содержит управляемый делитель 12 частоты, фазовращатель 13, фазовый детектор 14 низкой частоты, перестраиваемый кварцевый генератор 15, смесители 16 и 17, фазовый детектор 18 высокой частоты, сум маторы 19 и / 2О постоянных напряжений, перестраиваемый генератор 21, формирователь 22 выходных напряжений , це литель 23 частоты.

та необходимо выполнять управляемые делители 12 с большим коэффициентом деления, что в свою очередь, приведет к значительному снижению выгодной час- готы, увеличению которой препятствует ограниченный частотный диапазон применяемых в управляемых делитейях микросхем. Для повышения частотного диапазона выходных сигналов используется переГенератор работает следующим образом. Для создания калиброваннык интервалов времени используется фазовый метод с применением многоустойчивых фа зовых элементов, выполненных в виде управляемых целителей 12 частоты. Если под возцействием внешнего импульсного, сигнала изменить состояние первого триггера управляемого целителя 12, то это приведет к сдвигу фазы на выходе управляемого делителя 12 первого канала относительно второго канала, равному 360 /Ы, где N - ко ффициент деления, или к соотве-1ствующему ему временному сдвигу, равному 1/$ои $0-1 частота опорного генератора. Таким образом можно задавать образцовый временной сцвиг на частоте повторения . получения малого временного дискре:нос временных соотношений между сигналами с .применением системы фазовой автоподстройки частоты (ФА ПЧ), работающей по вторичным биениям. Система ФАПЧ для получения выходных частот до 150 МГц включает ;в себй фа-зовый детектор 14 низких частот, опор ный подстраиваемый кварцевый генератор 2 и перестраиваемый кварцевый генера--. тор 15, а также смеситель 16. Частоты генераторов 2 и 15 выбираются такими, чтобы удовлетворялось равенство . где ±02.- частота опорного подстраиваемого кварцевого генератора 2, . - частота перестраиваемого кварцевого генератора 15j в режиме удержания, fQj(- частота опорного генератора 1. Система ФАПЧ для получения второй опорной частоты по 150 МГц включает в себя управляемый делитель 8 частоты, фазовый детектор Онизких частот, опорный подсяграиваемый кварцевый генератор 2 и смеситель 10. С помощью системы ФАПЧ частота опорного подстраиваемого кварцевого генератора 9 выбирается такой, чтобы удовлетворилось равенство В режиме удержания системы ФАГГ изменения фазы на входе фазового цегектора 14 передаются на выход перестраиваемого кварцевиго генератора 15 Временной дискрет на выходе перестраиваемого кварцевого генератора 15 составляет , - /I 1 (6 - дискрет фазы на выходе N управляемого делителя частоты. , Для более низкик выходных частот используется делитель 23 частоты с пе ременным коэффициентом деления. Вре менной аискрет при этом сохраняет сво величину. Система ФАПЧ для получения часто до 3 ГГц включает в себя фазовый детектор 18 высоких частот, перестраиваемый генератор 21, смеситель 17, сумматор 19 постоянного напряжения, форм рователь 3, детектор 4 кратных частот, источник 6 постоянного регулируемого напряжения, сумматор 7 постоянного напряжения и перестраиваемый опорный ге нератор 5. Сигнал опорного генератора поступает на формирователь 3, где проис ходит формирование гармонических составляющих, и далее на детектор 4 кратных частот, где происходит сравнение основной частоты генератора 5 с одной из гармоник частоты опорного генератора 1. Сигнал рассогласования с выхода детектора 4 кратных частот управляет частотой . опорного :перестраиваемого генератора 5, навязывая ей стабильность опорного генератора 1- Таким образом,, частота опо зного перестраиваемого гене ратора АО определяется ТМ где Vin 2, 3, 4 ,... (vw - целое число, обозначающее номер гармоник). Частота перестраиваемого генэратора 21 выбирается равной (4) В режиме удержания системы ФАПЧ изменения фазы на выходе фазового дете тора 18 высокой частоты передаются ва выход перестраиваемого генератора 21. Временной дискрет на выходе пере21 составляет страиваемого генератора - Л 2.- 2 Для получения различных выходных частот используется источник 6 постоян- ного регулируемого напряжения, изменениелл которого перестраиваются как частота опорного перестраийаемого генерато 1 С5) ра 5 с гармоники на гармонику, так и частота перестраиваемого генератора 21 с учетом выполнения требования(4), Для объединения сигналов по выходу служит сумматор 2О выходных напряже НИИ, разрешающий прохождение на выхоа сигнала нужной частоты. Фефмнрователь 22 выхоаних напряжений предназначен для формирования .короткого импульсного .сигнала из сннусоиаального., Погрешность задания калиброванных временных сдвигов однозначно олреаел$1ется погрешностью задания фазовых совигов, которая, в свою очередь, завесит только от перекрестных связей межау каналами и от точности подстройки фазы кольцами системой ФАПЧ, Развязывающие устройства, поставленные на входах в смесителях, обеспечивают развязку между каналамв до 8О-1ОО дБ, что приводит к временной погрешности не более 0,О1% от периода. Точность подстройки фазы зависит от стабильности частоты генерал торов и полосы удержания системы COSYo ft-H/ V,(6) где 0 - разность фаз п точкеоустойчивого равновесия; 0:ц - начальные расстройки. Нестабильность частот генераторсда приводит к изменению начальной расстройки f О-ц , что, в свою очередь, приводит к нестабильности временного интервала Тг-Л.УО/(« л51ц (о. Дй-и (st) - частота подстраиваемого генератора системы ФАПЧ. Таким образом, использование в генераторе калиброванных интервалов времени опорного подстраиваемого кварцевого генератора 2 с петлей ФАПЧ позволило уменьшить мгновенную нестабильность временного сдвига до 1О не и обеспечить ее независимость от точности задания частоты 0ц и f опорных генераторов 1 и 2, что привело к уменьшению погрешности задания временного сдвиге. Формула изобретен Генератор калиброванных интервалов ремени по авт. св. N 748337, о тич.ающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены управляемый делитель частоты, азовый детектор низкой частоты и сме- итель,выход которого подключен ко вхо79ay второго опорного генератора, которы выполнен подстраиваемым, а первый и второй вхоаы фазового детектора низкой частоты соедийены соответственно с выходами дополнительных управляемого делителя частоты и смесителя, первый вход которого соединен с выходом второго опорного генератора, а второй 6 вход подключен ко входу дополнительного управляемого аелителя частоты в Вы ходу первого опорного генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N9 748337. кл. O04F 10/06, 1978.