Генератор качающейся частоты Советский патент 1982 года по МПК H03B23/00 

(54) ГЕНЕРАТОР КАЧАЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к радиотех нике и может использоваться для фор мирования сигнала с качакицейся частотой в измерительных устройствах различного назначения. Известен генератор качающейся частоты, содержащий последовательно соединенные формирователь ступен чатого напряжения, аналоговый ключ, формирователь управляющего напряжения, управляемый генератор, согласующих усилитель, первый фильтр, первый детектор, первый пороговый блок и первый триггер, выход которого соединен с управляющим входом формирователя управляющего напряжен последовательно соединенные второй фильтр, вход которого подключен к выходу согласующего усилителя, второй детектор .и второй пороговый бло выход которого соединен с вторым входом первого триггера, элемент ИЛ .первый и второй входы которого соед нены соответственно с выходами пер- ВОГО и второго пороговых блоков, и элемент задержки, выход которого соединен с управляюор1м входом аналогового ключа 1 . Однако в известном устройстве относительно неширок диапазон качания частоты, так как на него налагаются ограничения, связан1ые с пре-дельными возможностями плавной перестройки входящего в него фильтра, частотой среза которого определяется начало участка с измененной скоростью качания, перемещение которого по оси частот ограничено рдной декадой. Цель изобретения - расширение диапазона качания частоты. Цель достигается тем, что в генераторе качающейся частоты, содержащем последовательно соединенпьте формирователь ступенчатого напряжения, аналоговый ключ, формирователь управляющего напряжения, управляемый генератор, согласующий усилитель, первыйфильтр, первый детектор, первый пороговый блок и первый триггер, выхо которого соединен с управляющим вхо дом формирователя управляющего напряжения, последовательно соединенные второй фильтр, вход которого подключен к выходу согласующего уси теля, второй детектор и второй пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, элемент ИЛИ, первый и второй которого соединены соответственно с выходами первого и второго пормэговых блоков, и элемент задержки, выход которого соединен с управ ющим входом аналогового ключа, между выходом элемента ИЛИ и входом формирователя ступенчатого напряжения введен первьй элемент И, между выходом согласующего усилителя и вх дом элемента задержки введены последовательно соединенные первый формирователь импульсов, второй элемент И, запоминающее устройство, третий элемент И и четвертый элемент И, между выходом первого порогового блока и вторыми входами второго, третьего и четвертого эле ментов И введены соответственно вто рой триггер, второй формирователь и пульсов и третий триггер, при, этом выход -второго формирователя импульсов соединен также с вторым входом запоминающего устройства, второй вход третьего триггера соединен с выходом запоминающего устройства, второй вход второго триггера соеди-т нен с выходом четвертого элемента И На чертеже представлена структур ная электрическая схема предложенного устройства. Генератор качающейся частоты содержит первый триггер 1, формирователь 2 управляющего напряжения, управляемый генератор 3, согласукгщий усилитель 4, первый 4мльтр 5, первый детектор 6, первый пороговый блок 7, элемент ИЛИ 8, первый элемент И 9, формирователь 10 ступенчатого напряжения, аналоговый ключ 11, второй фильтр 12, второй детект 13, второй пороговый блок 14, первьш формирователь 15 импульсов, вто рой элемент И 16, запоминающее устройство 17, третий элемент И 18, че вертьй элемент И 19, элемент 20 задержки, второй триггер 21, второй формирователь 22 импульсов и третий триггер 23. Сущность решения заключается в том, что путем регулирования периода следования импульсов с выхода формирователей 15 и 22 импульсоё изменяется число, соответствующее количеству периодов частоты качания, которое успевает записаться в запоминающее устройство 17 за время, соответствующе:е периоду следования считывающих импульсов. Таким образом, плавно регулируя частоту считывающих импульсов, можно получить плавную задержку появления управляющего импул}зса на выходе четвертого элемента И 19 относительно начала периода качания частоты . Генератор качающейся частоты работает следующим образом. При подаче питающих напряжений на генератор качающейся частоты первый триггер 1 может находиться в произвольном состоянии. Напряжение с его вьпсода, воздействуя на вход формирователя 2 управлякмдего напряжения, вызывает формирование линейно изменяющегося напряжения, причем полярность наклона пилы зависит от полярности входного напряжения поступающего с выхода первого триггера 1. Крутизна:-зависит от величины напряжения, установленного в формирователе управляющего напряжения 2, и от величины напряжения на выходе формирователя 10 ступенчатого напряжения, причем с последнего напряжение на формирователь 2 управляющего напряжения поступает при наличии разрешающего сигнала с элемента 20 задержки. Допустим, увеличение выходной частоты управляемого генератора 3 вызывается линейно возрастающим напряжением формирователя 2 управлякщего напряжения, тогда, если после включения генератора качающейся частоты с первого триггера 1 поступил сигнал управления в формирователь 2 управляющего напряжения, с выхода которого поступает линейно возрастающее напряжениеj частота на выходе управляемого генератора 3 начинает увеличиваться. Второй фильтр 12 настроен на верхнюю границу диапазона качания частоты, И когда с управляемого генератора 3 через соглйс ощий усилитель 4 придет сигнал с частотой, совпадающей с зоной прозрачности фильтра 12, в последнем возникают резонансные колебания, которые пос ле детектирования вторым детектором 13 поступают на второй пороговый блок 14, При достижении продетектированным напряжением уровня срабатывания второй пороговый блок 14 вырабатывает импульсный сигнал, который через один из входов элемента ИЛИ 8, первый элемент И 9, пр разрешающем значении управляющего напрйжения на втором входе пер вого элемента И 9. устанавливает управляемый генератор 3 в исходное состояние, а первый триггер 1 перебрасывается, и формирователь 2 управлямщего напряжения начинает вырабатывать линейно падающее напряжение, а частота выходного напряжения управляемого генератора 3 начинает уменьшаться. В этом случае вступает в работу первый фильтр 5, настроенный на нкжнкяо границу качания частоты, первый детектор 6 и первый пороговый блок 7, который перебрасывает первый триггер 1 в предьщущее состояние. При работе в режиме цифрового управления, когда на второй вход формирователя 10 сту пенчатого напряжения подаются импульсы управления V«..pl, величина напряжения на выходе формирователя 10 ступенчатого напряжения зависит от числа импульсов, поступивших на его управляющий вход, на второй вхо первого элемента И 9 подается разре шающий сигнал Умрр2, и тогда после каждого цикла качания на вход форми рователя 10 ступенчатого напряжения с выхода элемента ИЛИ 8, через перв элемент И 9 поступает сигнал Сброс При работе в режиме аналогового управления на второй вход йервого элемента И 9 подается запрещающий сигнал, отключающий формирователь 1 ступенчатого напряжения, а управляющее напряжение от внешнего источни ка подается на вход аналоговог ключа 11, В режиме регулировки скорости качания частоты внутри рабочего диапазона качания, т.е, для получения в диапазоне качания участка с измененной скоростью качания частоты надо установить период выходных импульсов второго формирователя 22 импульсов меньше времени качания . управляемого генератора 3 в одну сторону, например, для определен- ности в сторрну увеличения от F Я° W В этом случае синусоидальное напряжение от управляемого генератора 3, пройдя через согласуюпщй усилитель 4 и формирователь 15 импульсов, попадает на вход элемента И 16. В момент начала качания, а точнее во время пробега частотой управляемого генератора 3 начального участка диапазона качания, одновременно с командой на переброс первого трих гера 1 из одного положения в другое, т,е. с командой на увеличение частоты управляемого генератора 3, с выхода первого порогового блока 7 сигнал подается одновременно на разрешающий вход второго триггера 21, запрещающий вход третьего триггера 23, а также на вход внешнего синхрозапуска формирователя 22 импульсов, работающего в автоколебательном режиме с регулируемой частотой следования импульсов с большой скважностью. При этом на выходе второго триггера 21 появляется напряже1ше с полярностью, открывакэдей второй элемент. И 16, и импульсы с выхода формирователя 15 импульсов, пройдя через элемент И 16, попадают на вход запоминающего устройства 17, Импульс, прошедший на вход внешнего синхрозапуска формирователя 22 импульсов, передним фронтом вызывает внеочередное срабатывание формирователя 22 1шпульсов, тем самым смещая период его работы к точке, определяемой моментом прихода внешнего запускающего синхроимпульса (например, как в блокинг-генераторе), после чего на выходе формирователя 22 импульсов появляется импульс, попадающий одновременно на второй вход третьего элемента И 18 и второй вход, считывающий, запоминающего устройства 17, и передним фронтом вызывает срабатывание схемы. Но так как в момент прихода считывающего импульса в запоминающем устройстве 17 не было записано числа, то после опроса на его выходе импульс не появится и дальнейшая часть схемы устройства не работает. После этого подготовительного этапа в запоминающее устройство 17 начинают приходить и подсчитываться импульсы , с выхода элемента И 16, В момент появления требуемой частоты начала участка с регулируемой скоростью качания, которая .выводится в регист рирующем устройстве 24 (например, иысвечивает), соответствуклций выставляемому периоду следования импульсов на выходе формирователя 22 импульсов, с выхода последнего на считывакяций вход запоминающего устройства 17 и на второй вход элемента И 18 подается импульс, передним фронтом считывающий число, соответствующее частоте, в виде одного импульса, который попадает одновременно на разрешакмций вход третьего триггер а 23, открывая его передним фронтом, и через открытые элементы И 18 и 19 укороченный импульс подается на вход элемента 20 задерж ки (имеется в виду, задержка появления заднего фронта импульса относительно переднего фронта), где про исходит формирование его Длительности, что соответствует установке ширины участка с измененной скорост качания частоты. Первым фронтом импульс с выхода элемента И 19 перебрасывает второй триггер 21 в закрытое состояние, что предотвращает попадание на вход запоминающего устройства 17 новой серии импульсов после формирователя 15, и одновременно запускает схему элемен а 20 задержки, на выходе которой одновременно появляется передний фронт формируемого нового импульса, поступающего на второй вход аналогового ключа 1 1 и открывакяцего его на время действия импульса. Далее, после окрнчания сформированного в элементе 20 задержки длинного импульса, аналоговый ключ 11 закрывается, что позволяет попасть напряжению Ч.прЗ или напряжению с, выхода формирователя 10 ступенчатого напряжения (определяемого напряжением ) на второй вход формирова теля 2 управляющего напряжения через аналоговый ключ 11. Полярность и величина напряжения на первом вхо де аналогового ключа 11 определяет наклон или крутизну участка с измененной скоростью качания, т.е. скорость качания частоты внутри участка с измененной скоростью качания. За время действия импульса, открывающего аналоговый ключ 11 напрялсение с его выхода попадает на вход фор№1рователя 2 управляющего напряжения и суммируется в нем с выходным напряжением с учетом поляр 8 ностей действующих напряжений, в результате чего изменяется напряжение, действующее на управляемый генератор 3, что приводит к изменению первоначального закона, действовавщего до открытия аналогового ключа 11. Далее частота управляемого генера тора 3 изменяется до максимальной частоты рабочего диапазона устройства и, попав в полосу фильтра 12, вызывает действие, описанное ранее. При этом запоминающее устройство 17 счета и накопления не производит и элементы И 16, 18 и 19 закрыты. При уменьшении частоты до величины, при которой частота попадает в полосу Ультра 5, процесс начинается заново. За время действия изложенного цикла при закрытых элементах И, формирователь 22 импульсов может успеть вьщать один или несколько импульсов на считывающий вход запоминающего устройства 17. Сколько бы раз за этот цикл не появлялся считывакяций импульс, на вход элемента 20 задержки импульс не попадает до момента прихода импульса с выхода порогового блока 7, подготавливающего устройство к работе и производящего привязку периода работы формирователя 22 импульсов к началу шкалы устройства и времени отсчета. Таким образом, в предложенном устройстве за счет расширения диапазона перемещения участка с измененной скоростью качания частоты обеспечивается расширение диапазона качания частоты. Формула изобретения Генератор качающейся частоты, содержащий последовательно соединенные формирователь ступенчатого напряжения, аналоговый ключ, формирователь управляющего напряжения, управляемый генератор, согласующий усилитель, первый фильтр, первый детектор, первый пороговый блок и первый триггер, выход которого соединен с управляющим входом формирователя управляющего напряжения, последовательно соединенные второй фильтр, вход которого подключен к выходу согласующего усилителя, второй детектор и второй пороговый блок, выход которого соединен с вторым в еодом первого триггера, элемент {ШИ, первый и второй входы которого соединены соответственио с выходами первого и второ- го пороговых блоков, и элемент задержки, выход которого соединен с управляющим входом аналогового ключа, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона качания частоты, между выходом элемента ИЛИ и входом формирователя ступенчатого напряжения введен перзый элемент И, между выходом согласующего усилителя и входом элемента задержки введены последовательно соединенш 1е первый формирователь импульсов, второй элемент И, запоминакндее устройство, третий элемент И и четвертый элемент И, между выходом первого порогового блока и вторыми входами второго, третьего и четвертого элементов И введены соот ветственно второй триггер, второй формирователь импульсов и тритий

триггер, при этом выход второго формирователя импульсов соединен также с вторым входом запоминающего устройства, второй вход TjjeTbero триггера соединен с выходом запоминающего устройства, второй вход второго триггера соединен с выходом четвертого элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 573849, кл. Н 03 В 23/00, 1976 (прототип).