Генератор инфранизких частот

Генератор инфранизких частот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1429302 А1 (5D 4 Н 03-К 4 00

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

1 (21) 4105748/24-21 (22) 02.06.86 (46) 07..10.88. Бюл. У 37 (71) Харьковский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) А.10. Сергеев, В.С. Жилков, П.Г. Бабенко, П.Ф. Марченко, И.Н. Караева и Е.В. Линник (53) 621.374.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1075403, кл. Н 03 К 13/20, 1981.

Авторское свидетельство СССР

9.1290498, кл. Н 03 К 4/00, 1985. (54) ГЕНЕРАТОР ИНФРАНИЗКИХ ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для преобразования частот синусоидального напряжения и генерирования сигналов инфраниэких частот. Целью изобретения является повышение точности установки значения инфранизк:! Р частоты при одновременном упрощении управления. Для этого в устройство дополнительно введены задающий генератор 14 импульсов, делитель 19 час-тоты на пять, умножитель 20 частс:::: на сто и П-триггер 21. Кроме того, устройство содержит источник 1 синусоидального напряжения, мультиплексор 3, инвертор 4, кольцевой счетчик

5 импульсов, триггер 6, аналоговые ключи 7 и 8, сумматор 9, выходную шину 1О, аттенюатор 11 фильтры 12 и

17 низкой частоты, усилитель 13 мощности, делитель 15 частоты на десять, фазовый детектор 16 и генератор 18.

Точность данного устройства в 250 раз выше точности устройства-прото" типа при тех же параметрах схемы и разрешающей способности задающего генератора 1 Гц. 2 ил.

1429302

Изобретение относится к импульсной

: технике и может быть использовано для

: ::преобразования частот синусоидального

: напряжения и генерирования сигналов инфранизких частот.

Целью изобретения является повышение точности установки значения инфранизкой частоты при одновременном упрощении управления. I0

На фиг. 1 представлена электричес. :кая структурная схема генератора; на фиг. 2 — временные диаграммы, по;ясняющие Формирование инфранизкочас::тотного напряжения. I5

Генератор инфранизких частот содержит источник 1 синусоидально о на.:пряжения, выход которого подключен . ,к входу фазосдвигающего элемента 2„ выходы которого соединены с входами 20

;мультиплексора 3, выходы которого

1 ;-объединены и подключены к входу ин::вертора 4, управляюшие входы к вы; ходам кольцевого счетчика 5 импульrîâ, выход последнего разряда кото25 рого соединен со счетным входом триг,гера 6, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого 7 и второго 8 аналогoBbTk ключей, выходы ко горых подключены к входам сумматора 9, выход которого соединен с вы" ходной шиной 10 через последовательно соединенные аттенюатор 11, первый ,фильтр 12 низкой частоты и усилитель I3 мощности. Выход и вход инвертора !

4 соединены соответственно с входами первого 7 и второго 8 аналоговых ключей. Выход задающего генератора 14 импульсов связан со счетным входом 40 кольцевого счетчика 5 через последовательно соединенные делитель 15 час,тоты на десять, Фазовый детектор 16, :второй фильтр 17 низкой частоты, ге:нератор 18, управляемый напряжением, . и делитель 19 частоты на пять. Вто:рой вход фазового детектора 16 связан с выходом источника 1 через последовательно соединенные умножитель 20 частоты на сто и D-триггер 21, а вто-50 рой вход D-триггера 21 соединен с выходом генератора 18.

Генератор работает следующим обра- зом.

В процессе работы устройства на вход кольцевого счетчика 5 импульсов поступают импульсы с частотой Х (Фиг. 2а). Сигналы на выходах разрядов счетчика 5 управляют аналоговыми электронными ключами мультиплексора

3, поочередно замыкая их. При этом на выходах мультиплексора 3, соединенных вместе, поочередно появляются напряжения с выходов и-каскадного фазосдвигающего элемента 2 (фиг. 2б), на вход которого поступает с выхода источника 1 синусоидальное опорное напряжение с частотой Е щ . Вектор си" нусоидального опорного напряжен:т;. на выходе каждого следующего фазосдвиг ающего каскада отстает от вектора пре дыдущего на угол Г/и (фиг. 2б). За время счета от 1 до и вектор напряжения на выходе мультиплексора 3 равномерными скачками изменяет фазу B сторону отставания от Т/и до % . Это ступенчатое напряжение. через аналоговый ключ 8, который включен сигналом высокого логического уровня, поступающим с инверсного выхода триггера 6 (Фиг. 2г), через сумматор 9 (фиг, 2д}, аттенюатор 11, фильтр 12 и усилитель

13 поступает на выходную шину 10.

После окончания n-ro такта счета триггер 6 переключается (фиг. 2в), 1

Теперь сигнал высокого логического уровня появляется на его прямом вы" ходе, он замыкает аналоговый ключ 7, а ключ 8 размыкается. Эа время очередного счета от (и+1) до 2D на вы- ходах мультиплексора 3 снова формируется ступенчатое напряжение, состоящее из отрезков синусоидального опорного напряжения, скачкообразно изменяющими фазу в сторону отстава»вЂ” ния от % /n до Г . Это напряжение поступает на второй вход сумматора 9 и далее на выходную шину 10 через инвертор 4 и аналоговый ключ ?. Инвертор дополнительно сдвигает фазу опорного напряжения на угол Я(фиг. 2б). Поэтому за время счета от (и+1) до 2п фаза опорного напряжения на выходе сумматора 9 изменяется от (Г + Г/и) до 2Г фиг. 2д).

Следовательно, за время счета от до (2п+1), фаза опорного синусоидального напряжения за 2п скачка изменяется на угол 2 в сторону отставания, т.е, его вектор совершает полньй оборот. Это означает, что вектор синусоидального опорного напряжения в процессе работы устройства дополнительно вращается в сторону отста-вания. Период полного дополнительного оборота вектора равен 2 n ° - 1/f, а частота дополнительного вращения—

1429302 н.ч „ fñ ./2„

fö,ö fú /1000.

fc /2п. Результирующая частота напряжения на выходной шине 10 f„„ равна разности частот опорного напряжения и дополнительного вращения

Импульсы на вход кольцевого счетчика 5 поступают с выхода генератора

18 через делитель 19, т.е. частота

fo импульсов на входе кольцевого счетчика 5 в пять раз меньше частоты

Еч >< на выходе генератора 18. Отсюда

Импульсы с частотой йэ,. с выхода задающего генератора 14 через делитель 15 поступают на один из входов фазового детектора 16, т.е. чаетота импульсов на этом входе равна fq. /10.

Импульсы на второй вход фазового де25 тектора 16 поступают с выхода D-триггера 21. Тактируемый фронтом D-триггер. 21 включен по известной схеме устройства вычитания частот. На выходе

D-триггера 21 появляются импульсы с частотой, равной абсолютному значению З0 разности частот на его входах C u D.

При этом не имеет значения, на какие из входов подаются сравниваемые сиг. налы, поэтому входы на схеме не показаны. На один из входов D"òðèããåðà

21 поступают сигналы с выхода генератора 18 с частотой Еч 4,EI а на другой через умножитель 20 — сигналы от источника 1. т.е. частота импульсов на этом входе равна Гоп. ° 100. Частота

40 импульсов на выходе D-триггера 21-. равна foe 100 — Еч ч и

Фазовый детектор 16, фильтр 17, . генератор 18 и D-триггер 21 образуют 45 систему фаэ о вой автоподс тройки ч а стоты (ФАПЧ) . В процессе работы ФАПЧ фазовый детектор 16 сравнивает фазы сигналов на своих входах. На выходе фазового детектора 16 присутствует 5р импульсное напряжение, постоянная составляющая которого проходит через фильтр 17 и воздействует на генератор 18, подстраивая его частоту, чтобы частота импульсов на выходе D триггера 21 и на входах фазового детектора 16 всегда была точно одинакова, т ° е, система ФАПЧ жестко синхронизирует частоту задающего генератора и частоту на выходе D-триггера

21, с!1едовательно

Найдя из выражения (2) значение

Еч „ „ и подставив его в выражение (1), получаем для случая, когда n 10 зависимость частоты напряжения на выходе устройства от частоты импульсов задающего генератора

Из этой зависимости следует, что инфранизкая частота не зависит от источника синусоидального опорного напряжения. Стабильность генератора инфранизких частот равна стабильности задающего генератора импульсов, т.е. может быть очень высокой.

Нижний предел инфранизкой частоты зависит только от минимальной частоты задающего генератора. Например, если минимальная частота задающего генератора fy 10 Гц, то н.ч.апцн

= 0,01 Гц. Верхний предел частоты зависит от полосы удержания системы

ФАПЧ. При введении в схему устройства переключателя диапазонов верхний предел выходной частоты определяется только частотой среза первого фильтра низких частот.. Регулирование час" тоты осуществляется плавно с помощью перестройки частоты задающего генератора.

Точность установки инфранизкой частоты ограничивается точностью установки частоты задающего генератора.

Например, если точность установки частоты задающего генератора равна

1 Гц, то точность установки инфранизкой частоты равна 0,001 Гц.

Управление генератором инфранизкой частоты осуществляется предельно просто †. путем поворота движка потенциометра установки частоты задающего генератора. При этом одновременно сильно упрощается методика измерения инфранизкой частоты.

Таким образом, точность предлагаемого генератора в 250 раэ выше точно-. сти известного при тех же параметрах схемы и разрешающей способности задающего генератора 1 Гц, а управление существенно проще.

5 !429302

Формула иэ обре тения с

Генератор инфраниэких частот, содержащий источник синусоидального на5 пряжения, выход которого подключен к входу фазосдвигающего элемента, выХоды которого соединены с соответст-. вующими входами мультиплексора, выходы которого подключены к входу инвер- ð гора, а управляющие входы подключены соответствующим выходам кольцевого счетчика импульсов, выход последнего разряда которого соединен также со счЕтным входом триггера, прямой и 15

Инверсный выходы которого соединены e управляющими входами соответственно йервого и второго аналоговых ключей, выходы которых подключены к входам

I сумматора, выход которого связан с 20 модной шиной через последовательно оединенные аттенюатор, первый фильтр

I экой частоты и усилитель мощности, ричем выход и вход инвертора соедийены с входами соответственно первого 25 и второго аналоговых ключей, а также одержащий делитель частоты на десять и последовательно соединенные фазовый детектор, второй фильтр низкой часто-: ты и генератор, управляемый напряжением, отличающийся тем, что, с целью повьппейия точности установки значения инфраниэкой частоты при одновременном упрощении управления, в него введены умножитель частоты на сто, D-триггер, делитель частоты на пять и задающий генератор импульсов, причем первый вход фазового детектора соединен с выходом делител ; частоты на десять, вход которого соединен с выходом задающего генератора импульсов, а выход источника опорного синусоидального напряжения через последовательно соединенные умножитель частоты на сто и D-триггер соединен с вторым входом фазового детектора, а выход генератора, управляеМого на-, пряжением, соединен с вторым входом

D-триггера и через делитель частоты на пять со счетным входом кольцевого счетчика импульсов.

1429302

Со ст авит ель А. Смирнов

Редактор И. Шулла Техред Л.Сердюкова Корректор A. Обручар

Тираж 929 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 5143/55

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4