Генератор ступенчатого напряжения Советский патент 1982 года по МПК H03K4/02 

(54) ГЕНЕРАТОР СТУПЕНЧАТОЮ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к импульсной, технике и может быть использовано, Haпример, в формирователях напряжений, применяемых в приемниках с автоматиче кой перестройкой частоты. Известен функциональный генератор напряжения, содержащий задающий генератор импульсов, выход которого одновре менно подключен к первому входу накапливанлцего сумматора, а также к входам двоичного счетчика и делителя частоты, выход которого соединен с входом формирователя команд. Выход двоичного счетчика связан с входом деишфратора, подключенного выходом к другсялу входа формирователя команд, входам коммутатора и блока установки кодов, выходы которого соединены с входами паралпелЕг ной записи накапливающего сумматора, реверсивного регистра сдвига, первого одноразрядного сумматора, а таюке первого и второго регистров сдвига, ПервыФ выход (параллельный) реверсивного регистра сдвига подключен к третьему входу накапяивакщегб сумматора, а второй выход (последовательный) - к соот ветствукшему входу второго опворааряа ного сумматсфа, яругой вход которого по;гшючен к выходу первого регистра сдвюа. «ясваченвого шмаа(евой о&язью. Выход втор(хго одаораарядного . сумматора соешнен с входам последовательной записи реверсивших) регистра cissare. Первый вкод первого одвора яа ного сумматгора водключен к фугому &ььходу первого регистра стога, а втсфой вход - к выходу коммутатора, дав арутяк. входа когорсито подсоединены к coorraerct вуквдал выходам pertcrpa сд№вн га, также ) колы1евой обреет ной связью. Выход первого одноразрядного сумматора соединен с соответствующим входом Befeoro регистрасдаига, первый tstOEoa формвровяггвля команд одновременно соедввен с третьими восодаА я nefffioro решстра соаига и первого адвораародного сумматора, а также с вторым входом второго регистра сдвиге. Второй 3938 выход формирователя команд одновременно соединен с соответствукадимн входам первого регистра сдвига, реверсивного регистра сдаига и второго одноразрадного сумматора, а третий выход с третьим входом ре&ерсивного регистра сдвига. Выход накапливакщего сумматора связан с входом преобразователя код - напряжение, выход котсфого подключен к выходу устройства. Выходное напряжение этого генератора представляет собой кусочнолинейную функцию времеш с огибающей, определяемой выражением , содержа1Ю1м степеннную (параболическую) и показательную составляющие 113Недостатком устройства является ииэкая точность работы. Наиболее близким по твхническай сушг ности к предлагаемому является генератор ступеняатого напряжешш, содержаний задающий генератор импульсов, выход которого подключен к первому вкоау двоичного счетчика, первый и второй накапливающие сумматоры, пе{жые входы кото рых подключены к выхода задающего генератора импульсов, а вторые - к выходу делителя частоты, выход первого накштливакяцего сумматора подключен к входу первого преобразователя код - напряжение, выход которого является выходом устройсгва, вход устройства rtoflraisoчен s: первому входу смесш-еля, второй вход которого подсоеяЕлен к выхог второго накапливающего су шютора через последовательною соединенные управляемы генератор высокой частоты и Бэорэ преобразоватегпь июд - нш ряжение, & выход смесителя под:1 зночэн к вкоду элемента регистршлш,, третьи вкоды первого и вто рого накапл1 ВП1сщшс. суглглматоров подклю чены сос йетственно к первому и второму вьжодам блока устансшкз кодов, третий вьжод KOTisporo подклюген к входу статического |)егнстра, первый выход фо|.шрсюателя команд подключен к четвертому второго накаллттагацего сумматора, а зторой выход - к четвертому вхо первого шкашшвакжцего сумматора, дешифратор двоичного кода, первый зыход которого подключен к второму входу двоичного счетчика, выход детштегля частоты подключен к третьему входу двоичного счетчика, выход статического регистра подк;|ючен к одному из входов первого и второго накапливающих сумматоров 2} . Недостатком устройства является его низкое быстродействие. Цель изобретения - повышение йистроействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что в генератор ступенчатого напряжения, содержапшй задающий генератор иьшульсов, выход которого подключен к первому входу двоичного счетчшш, первый и второй накапливающие сумматоры, первый входы которых подключены к выходу задающего генератора импульсов, а вторые - к выходу делителя частоты, выход первого накшушвакщего сумматора подключен к входу первого преофазователя код - напряжение, выход которсяч) является, выходом стройства, гход устройства подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к выходу второго накшливающего сумматора через последовательно сое|вшенные управляемый генератор высокой ЧЕЮТОТЫ и второй преобразователь код - нш1ряжение, а выход смесителя подключен к входу элемента регистрашга, третьи ехотл пе даого и вто-; рого накапливающих cyMMsrapti подключены соотвественно к первому и вторетлу шоходам блока установки ко№№, третий выкоа которого пооключен к вхо сгарического регистра, первый выкоя фор- мирсдааггеля команд подключен к четвертому входу второго накапливающего сумматора, а второй выход - к четвертсвиу входу первого накапливающего сумматора, дешифратор двоичного кода, первый выход которого подключен к второму входу двоичного счет ажа, в него ввеоены первый и второй шшерторы, ш 1ммутатор, элемент управления, сумматор приращения, первый вход которого соединен с первзам входом элемента упр юления, и ъъвки ам задакщего генертюра ккшульсов, второй вход - с 4eTBepTKpvi выходе бпока устаHOBB3i кодшв, третий вход - с пятыми всходами первого я второго накапливающих сумматоре с выходом коммутатора, четвертый шсод - с третьим выходом формирс ателя команд, а пятый вход с делителя частоты, первый вход формирователя пощсточен к шлходу первого инвертора, вход которого соешнен с выходом цешифрагора двоичного кода и вторым входся элемента управления, третий вход которого подклкхчен к выходу элемента регистрашга и входу второго инвертора, ъькои которого подключен к второму входу формирователя команд, третий вход которого подключен к выходу алемет а управления и первому входу коммутатора, второй вход которого подключен к выходу статического регистра, третий вход - к выходу сумматора прирашения, выход двоичного счетчика подключен к входу дешифратор двоичного кода, второй выход которого соединен с входом делителя частоты, четвертый вход элемента управления сое динен с первым выходом формирователя команд. На фиг. 1 приведена структурная схе ма ycTpoteTBa; на фиг. 2 - типовая эквивалентная и принципиальная схема 9лекгронн(И1ерестраиваемого контура, управляемым элементом которого является варикш. Устройство содержит задающий генератор 1 импульсов, двоичный счетчик 2 первый и второй накапливающие сумматоры 3 и 4, делитель 5 частоты, первы н второй прео азователи 6 и 7 код напряжение, смеситель 8, управляемый гетшратор 9 высокой частоты, элеме5Е1т 1О регистрации, блок 11 установки кодов, статический регистр 12, формирователь 13 команд, дешифратор 14 двоичного кода, первый и второй инверторы 15 и 16, коммутатор 17, элемент 18 управления, сумматор 19 приращения. Устройство работает следующим образом. Один цикл работы устройства состоит из последовательности шагов, выполняемых за определенное количество тактов. За цикл перестройки выходное напряжение изменяется от минимального домаксимального значения, причем в каж дом шаге на величину, изменяющую частоту гетеродина, на значение и Каждый шаг состоит из двух частей или двух этапов перестройки. На первом этапе формируется ступень изменения частоты гетеродина, на втором - частоты, управляемого генератора 9 высокой часто ты. В первом таюте напряжение в соот ветствующем -Накапливающем сумматоре увеличивается сразу на величину приращения напряжения в цругом: накапливаю щем сумматоре за весь предшествующий этап его перестройки, а в последунядих тахтах - мелкими приращениями доводит ся до величины. Тактовую частоту вырабатывает зада щйй генератор 1 импульсов, двоичный счетчик 2 с деши4ф пч ром 4 двоичного кода разделяют ее на пачки по принадлежности к тому или шгаму шагу. Число подсчитывает делитель 5 частоты В начале квакаааго цикла работы yciw ройство приводится в исходное состояние В статический регистр 12, в сумматор 19 приращения, а также в первый и втО рой накапливающие сумматоры 3 и 4 через соответствукщие информационные входы из блока 11 установки кодов записываются числа начальной установки. При этом напряжение на выходе преобразователя 6 код - напряжение обеспечивает настройку гетеродина приемника на нижнюю частоту , , а напряжение на выходе преобразователя 7 код - напряже ние вызывает настройку генератора 9 не половину частотного дискрета перестрой ки выше, т.е. на частоту, равную „. В сумматор 19 пртфащения записывается код, с.оответствукщий такому приращеник напряжения на выходе преобразователя Q, которое обеспечивает изменение частоты настройки тегеродина ро значения ff до значения, близкого к величине , но не превышающего эту величину. Код, записьюаемый в статический регистр 12, соответствует такому приращению выходных напряжений преобразователей 7 и 7 6, при котором изменение частот настройки тегеродина и генератора 9 не пр&вышает величину сЛ « д. . Формирователь 13 комщад устанавливается в положение, при котором на всех его выходах прису-тствуют нулевые потен циалы, запреш;а1С1Щ ;е работу накапливающих сумматоров 3 и 4 и сумматора 19 приращения. На выходе элемента 18 управлешет устанявливается нулевой потен- шгап, что обеспечивает прохождение через комк утатор 17 кода с выхода статического регистра 12. Делитель 5 частоты обнуляется, двоичйый счетчик 2 устанавливается в исходное состояние. На каждом шаге перестройки на первом выходе дешифратора 14 выполняется первый на aaHHoXi шаге тактовый импульс генератора 1 называек-плй далее импульсом запуска. Импульс имеет положительную полярность, равную периоду тактовой час тоты длительность и совпадающее с переДЬним фронтом тактового икшульса начало. Указанный импульс поступает на второй вход элемента 18 управления и первый инвертор 15. С выхода инвертора 15 импульс запуска отрицательной полярности , воздействует на первый вход формирователя 13 команд, изменяя потенциал на втором его выходе с нуля на единнод н разрешая тем самым работу первого накапливакхаего сумматора 3. Положительный импульс запуска проходит через элемент 18 управления на первый вход коммутатора 17 и третий вход формиро 7D3ватепя 13 команд. При этом и ммутатор 17 за время действия указанного импуль са пропускает на пятый вход накапливакадего сумматора 3 код с Выхода сумматора 19 прираиюшш. По заднему фронту тактового импульса, выаваШ1его появления имзтульса запуска, изменится код в накапливающем сумматоре 3 на величину кода сумматора 19 приращения. Соответственно увеличится напряжение на выходе преобразователя 6 на величину, соответствующую иа 4енеш1ю частоты настройки гетеродина на величину не более, чем л . По оконча нии положительного импульса на третьем входе фсфмироаателя 13 команд, на третьем выходе последнего нулевой потенциал сменяется еотшичным, что разрешае сумматора 19 приращений. По окончании того же импульса на пертом входе коммутатора 17, гго имеет место в момент действия переднего фронта очередного тактового импульса, коммута тор вместо кода сумматора 19 приращения передает на нкоды накапливающего сумматора 3 и сумматора приращения статического регистр 12. По задним фронтам последующих тактовых нмпульсов генератсфа 1 в накапливакацем сумматоре 3 и сумматоре 19 приращения растут коды, увеличиваясь в каждом такте на код статического регистра 12. На Ейыходе устройства соответственно возрастает пвпряжетле, управляющее частотой гетеродина, и частдэта последнего постепенно приближается к значению f . . При достижении в (ом-либо такте гетеродином данной частоты, значение разностной частоты на выходе смесите,ля 8 становится равным, либо чуть большим -. Элемент 1О регистрации реагирует на это формированием положительного импульса окончашш первого этапа перестройки. Указанный импульс поступает на третий вход элемента 18 управления и вход BTopwo инвертора 16. Сформированный инвертором 16 отрицательный импульс, воздействуя на второй вход формирователя 13 коман изменяет состояния на всех выходах пос леднего на противоположные. На первом выходе устанавливается единичный потен циал, распушающий работу на втором этапе перестройки накапливающего сумматора 4, а на вторс л и третьем выходах - нулевые потенциалы, запрещакщие работу первого накапливающего сумма тора 3 и сумматора 19 приращения. Положительный импульс на третьем КХ.ОП& элемента 18 управления и появившийся единичный потешшал на его четвертом входе создают условия для формирования элементом 18 (под действием на первом входе очередного тактового импульса) положительного импуяъса, импульса начала второго этапа перестройки, причем параметры его аналогичны параметрам задакадего импульса, (длительность равна периоду тактовой частоты, начало совпадает с началом импульса тактовой частоты, его передним фронтом). Во время действия этого импульса через коммутатор 17 на вход работаю щего сумматора 4 поступает код с сумматора 19 приращения, в котором в данный момент хранится код приращения за все такты предыдущего этапа. По заднему фронту тактового импульса, обусловившего появление импульса начала второго этапа перестройки, во втором накапливакщем сумматоре 19 увеличивается код на величину кода сумматора 19 приращения. По окончании импульса, сформированного элементом 18 управления (поступившего на третий вход формирователя 13 команд), изменяется потенциал на-третьем выходе формирователя 13 команд с нуля на единицу и разрешается тем самым работа сумматора 19 приращения. В этот же момент с выхода коммутатора 17 на пятый вход накапливаадцего сумматора 4 и третий вход сумматора 19 приращения начинает поступать код с выхода статического регистра 12. Под действием последующих тактовых импульсов в сумматорах 4 и 19 происходит увеличение кодов на величину кода статического регистра 12 в каждом такте до тех пор, пока выходное напряжешю ПКН11 не достигнет значения, при котором частота генератора 9 не станет равной,, либо незначительно большей величины д . При этом на выходе смесителя 8 значение разностной частоты вновь становится , и подключенный к выходу смесителя элемент 1О регистрации формирует второй на ианном шаге перестройки положительный импульс - импульс окончания второго этапа перестройки. Изменив полярность при прохождении через инвертор 16, указанный илотульс воздействует на второй вход формирователя 13 команд так, что на первом и третьем выходах его единичные потенциалы сменяются нулеЬыми. Это означает, что запретаается работа накапливающего сумматора 4 и сумматора 19 приращений. Нулевой потенциал, воздействующий на четверты вход элемента 18 управления, запрещает формирование указанным элементом каких-либо импульсов под действием сигналов на его первом и третьем ксодах. Во всех последу1спшх тактах данного шага, число которых постоянно, и, как буи&г показано ниже, определяется числом на. последнем шаге, где оно мак симально, числа в сумматорах 3, 4 и 19 не изменяются. Последний импульс тактовой частоты из пачки данного шага с выхода дешифратора 14 двоичного кода поступает на делитель 4 частоты, и пленяя его состояние на единицу. На следующем шаге перестройки на втором выходе дешифратора 14 снова выделяет/ся импульс запуска i и перестройка гетеродина и генератора 9 на частотный дискрет, близкий к Л , повтоярется. При прохождении всех шагов цикла дел1ггель 5 восюращается в исходное состояние, вырабатывая при этом нмпульс окончания цикла. Данный импульс поступает на вторые входы сумматоров 3 и 4 и пятый вход сумматора 19, устанавливая их в исходное пля начала цикла состояние. Увеличение быстродействия генерак тора ступенчатого напряжения достигает ся за счет ускоренного формирования требуемой величины управляюдехч) напря жения на кажоо этапе перестройки, так как в конце каждого этапа перестройки код приращения управлякшего напряжени запсяишнается. В начале след/кяцего эта па производится увеличение управляющего напряжения сразу на величину приращения на предыдущем этапе. Формула изо р е т е н и я Генератор ступенчатого напряжения, содержащий задакхций генератор импульсов, выход которого подключен к первом вхо; двоичного счетчика, первый и второй накапливакщие сумматоры, первые входы которых подключены к выходу зс даюшетч) генератора импульсов, а вторые к выхоцг делителя частоты, выход первого накапливакшего сумматора подключен к входу первого преофаэователя код - напр$окение, выход которого является выходом устройства, вход устройства подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен 9 81-f к выходу второго накапливающего cyi матора через последовательно сое1дкнеш1ые управляемый генератор вьюокой частоты и второй преобразователь код - напряжение, а выход - к входу элемента регистрации, третьи входы первого и впгорого накапливающих сумматоров подключены соответственно к первому и второму выходам блока установки кодов, третий выход которого подключен к входу статического регистра, первый выход фор- . мирователя команд подключен к четвертому входу второго накапливакхцего сумматора, а второй выход - к четвертому входу первого нак шливак1цего сумматора, дешифратор даоичного кода, первый выход которого подключен к втсфому входу двоичного счетчика, отличающийс я тем, что, с целью поШ11шения быстрее действия, в него введены первый и второй инверторы, кслолутатор, аяёмент управления, суымвегор П{жращения, первый вход которого соединен с первым входом элемента управления и выходом задающего генератора импущлов, второй вход с четвертым выходом блока установки кодов, третий вход - с пятыми входами первого и второго накапливающих сумматоров и выходом коммутатора, четвертый вход - с треяъим выходом ормирователя команд, а пятый вход - с выходом делителя частоты, первый вход формирователя команд подключен к выходу первого инверто{«, вход которого соединен с выходся«{ депшфратора двоичного кода и вторым входом элемента управления, третий вход которого подключен к выходу элемента регистрации, и входу впгорого инвертора, выход которого подключен к второму входу формирователя команд, третий вход которого подключен к выходу элемента управления и первому. BxozQT коммутатора, второй вход которюго подклюгчен к выходу статического регистра, третий вход - к выходу сумматора приращения, выход двоичного счетчика подключен к входу даши заггора двоичного кода, впгсфой выход которого соефшен с входом далвтела частоты, четвертый вход элемента управления соединен с первым выходом формирователя команд. Источники ивформашга, принятые во внвмавва прн эвспертвае 1.Авторское свидетельство СССР № 734746, Ю1. Q Oes 7/ОО, 1978. 2.Авторское свидетельство № 7О8498, кл. Н ОЗ К 4/О2, 1977.

вшЛ