Преобразователь кода в скорость вращения вала

Преобразователь кода в скорость вращения вала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для связи цифровых вычислительных устройств с исполнительными устройствами. С целью повышения динамической точности в преобразователь кода в скорость вращения вала, содержащий блок 1 задания кода, генератор 2 импульсов, блок 3 преобразования кода в частоту, дискриминатор 8 фазы, блок 11 коррекции, коммутатор 13, регулятор 15 тока, усилитель 16, двигатель 17, редуктор 18, датчик 19 импульсов и датчик 20 тока, введены фазосдвигатель 4, блок 5 задания режима, первый 6 и второй 7 формирователи импульсов, формирователь 9 сигнала синхронизма, дискриминатор 10 периода, блок 12 контроля синхронной скорости, задатчик 14 интенсивности и блок 21 преобразования частоты в напряжение. Преобразователь работает в режиме частотной следящей системы, обеспечивающей вхождение двигателя в синхронизм после резких отклонений скорости вращения двигателя от номинальной, и в режиме фазовой следящей системы, обеспечивающей удержание синхронной скорости вращения двигателя. Управление осуществляется путем сравнения по частоте и фазе импульсов обратной связи с выхода датчика 19, кинематически связанного с валом двигателя 17, с импульсами, частота которых пропорциональна входному коду преобразователя. 20 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A8TOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4496349/24-24 (22) 17. 10.88 (46) 15.10.90. Бюл. Р 38 (72) М.Н. Иванов и Н.В. Иепелев (53) 681.325(088.8) (56) Трахтенберг P.M. Импульсные статические системы электропривода с дискретным управлением. М.: Энергоиздат, 1982, с. 38, рис. 11.

Башарин А.В. и др. Управление электроприводами. — Л.: Энергоиздат, 1982, с. 181-184. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА В СКОРОСТЬ

ВРАЦЕ11ИЯ ВАЛА (g1)g l1 03 N 1/66, 0 05 П 13/00

2 (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для связи цифровых вычислительных устройств с исполнительными устройствами. С целью повышения динамической точности н преобразователь кода в;. скорость вращения нала, содержащий блок 1 задания кода, генератор 2 импульсов, блок 3 преобразования кода в частоту, дискриминатор 8 фазы, блок

11 коррекции, коммутатор 13, регулятор 15 тока, усилитель 16, двигатель

17, редуктор 18, датчик 19 импульсов и датчик 20 тока, введены фазосдвига1599991

l0 тель 4, блок 5 задания режима, первый 6 и второй 7 формирователи импульсов, формирователь 9 сигнала синхронизма, дискриминатор 10 периода, блок 12 контроля синхронной скорости, эадатчик 14 интенсивности и блок 21 преобразования частоты в напряжение. Преобразователь работает в режиме частотной следящей системы, обеспечиваюцей вхождение двигателя в синхронизм после резких отклонений

Изобретение относится к автоматике и может. быть использовано для связи цифровых вычислительных устройств с исполнительными устройствами.

Цель изобретения — повышение динамической точности преобразовате- ля путем уменьшения времени переходных процессов и повышения плавности отработки входного воздействия, На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя кода в скорость вращения вала; на фиг. 2 структурная схема фазосдвигателя; на фиг. 3 — структурная схема блока задания режима; на фиг. 4 — структурная схема первого формирователя импульсов; на фиг. 5 — структурная схема второго формирователя импульсов; на фиг. 6 — структурная схема дискриминатора фазы; на фиг. 7 — 35 структурная схема формирователя сигнала синхронизма; на фиг. 8 — структурная схема дискриминатора периода; на фиг. 9 — структурная схема блока контроля. синхронной скорости; на 40 фиг. 10 — структурная схема коммутатора; на Фиг. 11 — структурная схема задатчика интенсивности; на фиг. 12 и 13 — временная диаграмма работы фазосдвигателя; на фиг. 14 - времен- 45 ная диаграмма работы первого формирователя импульсов; на фиг. 15 — временная диаграмма работы дискриминатора фазы; на фиг. 16 — временная диаграмма работы формирователя сигнала 50 синхронизма .на фиг. 17 — временная диаграмма работы дискриминатора периода; на фнг. 18 — временная диаграмма работы блока синхронной скорости; на Фиг. 19 — временная диаграмма SS работы задатчика интенсивности; на фиг. 20 — временная диаграмма работы преобразователя кода в скорость вращения вала. скорости вращения двигателя от номинальной, и в режиме фазовой следящей системы, обеспечивающей удержание синхронной скорости вращения двигателя. Управление осуществляется путем сравнения по частоте и фазе импульсной обратной связи с выхода датчика 19, кинематически связанного с валом двигателя 17, с импульсами, частота. которых пропорциональна входному коду преобразователя. 20 ил.

Преобразователь кода в скорость врацения вала (фиг. 1) содержит блок 1 задания кода, генератор 2 импульсов, блок 3 преобразования кода в частоту, фазосдвигатель 4, блок 5 задания режима, первый 6 и второй 7 формирователи импульсов, дискриминатор 8 фазы, формирователь 9 сигнала синхронизма, дискриминатор 10 периода, блок 1 1 коррекции, блок 12 контроля синхронной скорости, коммутатор 13, задатчик

14 интенсивности, регулятор 15 тока, усилитель 16, двигатель 17, редуктор

18, датчик 19 импульсов, датчик 20 тока. и блок 21 преобразования частоты в напряжение.

Фазосдвигатель 4 (фиг. 2) образует элементы И-НЕ 22 и 23, элемент И 24, инвертор 25> элементы 26 и 27 задержки, триггеры 28 и 29, счетчики 30 и 31 импульсов, регистр 32, а также цифровые компараторы 33 и 34, Блок 5 задания режима (фиг. 3) состоит из источника 35 напряжения, блока 36 токоограничивающих элементов (резисторов), ключа 37, триггера

38, повторителя 39 и интегрирующего элемента (конденсатора) 40.

Первый формирователь 6 импульсов (фиг. 4) выполнен на элементе И 41, триггере 42, регистре 43, шине 44 единичного потенциала, второй формирователь 7 импульсов (фиг. 5) на,элементе И 45, одновибраторах 46 и 47, элементе ИЛИ 48, триггере 49, регистре 50 и шине 51 единичного. потенциала.

Дискриминатор 8 фазы (фиг. 6) содержит инверторы 52 и 53, элемент

И 54, элементы И-НЕ 55 и 56, триггеры .57 и 58, счетчик 59 импульсов, регистр 60, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 61 и шины 62 нулевого потенциала.

5 15999 формирователь 9 сигнала синхронизма (фиг. 7) состоит из триггеров 6365, элементов И 66-68, а также элемента ИЛИ-HE 69.

Дискриминатор 10 периода (фиг. 8) образуют элементы И-ИЛИ-НЕ 70 и 71, инверторы 72 и 73, одновибратор 74, элементы И 75-78, триггеры 79-83, и 84 H 85 импу

86, цифровые компараторы 87 и 88, шины 89 нулевого потенциала и шины

90 единичного потенциала.

Блок 12 контроля синхронной скорости (фиг. 9) содержит элемент ИЛИ-НЕ

91, инверторы 92 и 93, элементы И

94-96, элементы И-НЕ 97-100, триггеры

101 и 102, а также шину 103 единичного потенциала.

Коммутатор 13 (фиг. 10) выполнен на элементах И 104 и 105 и элементе

И-НЕ 106.

Задатчик 14 интенсивности (фиг.11) содержит генератор 107 импульсов, ключ 108, инвертор 109, триггеры

110 и 111, элементы И-НЕ 112-114, счетчик,115, ЦАП 116, шину 17 нулевого потенциала и шины 118 единичного потенциалd.

Преобразователь кода в скорость вращения вала работает следующим образом.

Код N+ задающий требуемую скорость вращения электропривода„ с выхода блока 1 поступает на входную шину блока 3 преобразования кода в 35 частоту, в котором в соответствии со значением Ы, частота синхронизации Е, поступающая с первого выхода генератора 2, преобразуется в опорную частоту задания f> д . Час- 40 тота f> „ поступает на первый вход фазосдвигателя 4, который преобразует ее в частоту задания f того же периода, но сдвинутую относительно частоты й> „„ по фазе, В даль- 45 нейшем регулирование фазы импульсов датчика 19 осуществляется относительно импульсов частоты задания

В электроприводе с фазовым управ- 50 лением в зависимости от взаимного расположения импульсов частоты задания f и обратной связи f имеют место режим синхронного или режим несинхронного вращения.. Последний в свою 55 очередь может быть разделен на режимы УСКОРЕНИЕ и ЗАМЕДЛЕНИЕ. В режиме синхронного вращения работает контур регулирования фазы. При несинхронном

91 вращении (при выпадании электропривода из синхронизма) работает контур автоматической синхронизации, обеспечивая режимы УСКОРЕНИЕ или ЗАМЕДЛЕНИЕ. В состав контура регулирования фазы входят дискриминатор 8 фазы, блок 11 коррекции, .регулятор 15 àка, усилитель 16 мощности, двигатель

17 с датчиком 20 тока в якорной цепи, редуктор 18, датчик 19 импульсов скорости и блок 21 преобразования час" тоты в напряжение. В режиме несихронного вращения контур регулирования фазы разомкнут и дискриминатор 8 фазы установлен в нулевое состояние (U = О). В этом режиме работает контур автоматической синхронизации, содержащий формирователь 9 сигнала синхронизма, дискриминатор 10 периода, блок 12 контроля синхронной скорости, коммутатор 13 и задатчик 14 интенсивности.

После включения питания на выходе повторителя 39 блока 5 формируется кратковременный импульс начальной установки HR равный "0", который устанавливает в исходное нулевое состояние регистры 43 и 50 первого

Ь и второго 7 формирователей управляюыих импульсов. Импульс HR, поступая на вход регистра 32 фазосдвига-теля 4, задает нулевой фазовый сдвиг между входной f д и выходной f> частотами фазосдвигателя 4, поступМя на вход дискриминатора 10 периода, устанавливает в исходное нулевое состояние счетчики 04 и 05 и регистр 86, поступая на вход задатчика 14 интенсивности, устанавливает триггеры 110 и 111, счетчик 115 и выходное напряже» ние ЦАП 116 в ноль, поступая на второй вход блока 12 контроля синхронной скорости, устанавливает триггер 101 в нулевое состояние, обеспечивая нулевое значение выходного сигнала этого блока, В исходном состоянии двигатель 17 не вращается, триггер 38 блока 5 находится в "0", а сигнал РАБОТА на выходе блока 5 задания режима равен

"0 . Поступая на одиннадцатый вход дискриминатора 10 периода. нулевой сигнал РАБОТА устанавливает триггеры

8 1-83 в "0", на первом, втсром и третьем выходах дискриминатора 10 периода устанавливаются сигналы "0". На четвертом и пятом выходах дискриминатора 10 периода устанавливаются сигналы "1". На выходах регистра 86 дис1599991 криминатора 10 периода при этом имеет место код периода Мт

Нулевой сигнал РАБОТА поступает также на пятый вход блока 9,обеспечивая через элемент И 68 установку в единичное состояние триггера 65. Выходной сигнал НЕПРАВИЛЬНО с выхода триггера 65 поступает на шестой вход дискриминатора 8 фазы, устанавливая на его выходе напряжение Ц, равное нулю, и поступает на четвертый вход коммутатора 13. Поскольку на первом входе коммутатора 13 присутствует сигнал

"0", то на первом его выходе имеет место нулевой сигнал УСКОРЕНИЕ. Второй и третий входы коммутатора 13 подключены соответственно к четвертому и пятому выходам дискриминатора 10 периода, имеющим единичный потенциал. Поэтому на втором выходе коммутатора 13 в исходном состоянии присутствует единичный сигнал ЗАМЕДЛЕНИЕ, а на его третьем выходе — нулевой сигнал НОРМА. Выходное напряжение 25 задатчика 14 интенсивности равно нулю. Сигнал НЕПРАВИЛЬНО поступает также на входы фазосдвигателя 4 н блока

12 контроля синхронной скорости, разрешая их работу. При этом выходной сигнал блока 12 контроля синхронной скорости сохраняет нулевое значение, а в фазосдвигателе 4 сохраняется нулевой фазовый сдвиг между входной

f, o„è выходной f частотами.

Работа фазосдвигателя 4 поясняется диаграммами на фиг, 12 и 13.

На основе второго счетчика 31 собран генератор линейно--нарастающего

40 периодического сигнала пилообразной формы, представленного цифровым кодом

N „„„(t) на его выходных разрядах, Период этого сигнала равен периоду частоты Е „, поступающей на первый вход фазосдвигателя 4, поскольку каждый импульс частоты f р„ устанавливает счетчик 31 в нулевое состояние.

Темп нарастания сигнала И pgn (t) определяется значением частоты заполнения f»„, поступающей на вход счет50 чика 31..Выходной код второго счетчика 31 сравнивается в компараторе 34 с кодом управления фазой N на выхо1 де регистра 32. В момент равенства кодов регистра 32 и счетчика 35 на выходе компаратора 34 возникает импульс частоты задания f., являющийся выходным сигналом фазосдвигателя .

На диаграммах на фиг. 12 видно, что период выходной частоты f фазосдвигателя 4 равен периоду его входной частоты f „, а фазовый сдвиг

gt между ними определяется значением кода N

Такйм образом, управление фазой импульсов частоты задания f сводится к вычислению кода N значение которого хранится в регистре 32. Обновление значения кода N осуществляется в момент перехода к режиму регулирования фазы путем перезаписи содержимого счетчика 30 в регистр 32 по сигналу RN поступающему на тактовый вход регистра 32 в виде единичного импульса (момент времени t> < на фиг. 12), синхронизированного с передним фронтом импульса частоты обратной связи f, Дискриминатор 8 фазы построен таким образом, что нулевое значение фазового рассогласования отвечает временному сдвигу Д t.ìåÿùó передними фронтами импульсов частот Й, и f, равному Т /2 (где Т вЂ” период вход1 ной опорной частоты fyon), т.е. в это время импульсы частоты обратной связи

f располагаются посредине временного промежутка между импульсами частоты задания f. Таким образом, в момент перехода к режиму регулирования фазы начальное значение Q t должно быть равно Т /2.

Это условие обеспечивается соответствующим выбором кода N . Подсчет значения кода N осуществляется заранее в режиме несинхронного вращения, который предшествует режиму регулирования фазы и которому соответствует единичное значение сигнала НЕПРАВИЛЬН0. В режиме регулирования фазы код

N = const.

На фиг. 13а показано взаимное расположение и ульсов частот f) 06

Е, Е в момент времени,2 перехода к режиму регулирования фазы для случая, когда

При переходе к режиму регулирования фазы обеспечивается равенство частот f и f, à f „= f >. Поэтому равны и периоды следования этих частот. Иэ фиг. 13а видно, что начальный временной сдвиг gt (О) равен

Т /2, если после прихода импульса

1599991,10 в момент времени t< импульс частоты f задания подать в момент времени t сдвинутый относительно момента времени tt на время b t = t +

+ Т,/2.

На Лиг. 136 представлен случай, когда в момент времени t< перехода

„к режиму регулирования фазы Д < >

) Т /2. В этом случае условие Д (0) = 10

= .Т /2 выполняется, если импульсы частоты f, задания сдвинуть относительно импульсов опорной частоты f д на время Д, = gt — Т /2.

Таким образом, в зависимости от 5 значения фазового сдвига gt в момент перехода к режиму регулирования фазы значение кода N управления фазой в фазосдвигателе 4 должно соответствовать выражениям: 20

N =ht fq» (At,+ 2 ) f n если

Для хранения значения кода N под-25 считанного в момент перехода к режиму регулирования фазы, предназначен.регистр 33.

В момент времени t на первом входе фазосдвигателя 4 (фиг. 2, 12) поя-30 вляется импульс частоты f д. При этом на шестом входе фазосдвигателя 4 присутствует единичный сигнал НЕПРАBHJIbH0. Импульс f оп устанавливает счетчик 31 в нулевое состояние, а также через элементы И-НЕ 22 и И 24 устанавливает триггер 29 в единичное состояние (если он уже не установлен в единичное состояние импульсом Y<) .

В результате этого триггер 28 переходит в нулевое состояние и через элемент И-НЕ 23 обеспечивает наличие на суммирующем входе счетчика 30 единичного сигнала.

Кроме того, инвертированный импульс f д поступает на элемент 27 задержки, время срабатывания ь кол торого выбирается большим суммы времени срабатывания элемента И 24, триггеров 28 и 29 и элемента И-НЕ 23.

Следовательно, в момент времени t<

50 после появления на выходе элемента 27 задержки "0" в счетчик 30 заносится код N /2.

Время срабатывания, элемента 26 задержки выбирается большим, чем время срабатывания 2 элемента 27 задержки. Поэтому в момент времени t> импульс частоты f,ц, устанавливает триггер 28 в единичное состояние. В результате этого на суммирующий вход счетчика 30 в момент времени t начи1 нают поступать через элемент И-НЕ 23 импульсы частоты заполнения f и с второго выхода генератора 2.

Если частота импульсов обратной связи f (или импульсов Yi) меньше

8 частоты импульсов задания f + (или

„), то беспрепятственно увеличивается содержимое счетчика 30 до значения Ит, посла чего в момент времени на выходе коипаратора 33 появляется импульс "1", устанавливающий счетчик 30 в нулевое состояние. Импульсы частоты заполнения f>z< продолжая поступать на суммирующий вход счетчика

30, вновь увеличивают его содержимое.

В моменты времени t < и t ц на пер- . вый вход фазосдвигателя 4 поступают очередные импульсы f p on которые заносят в счетчик 30 соответственно в моменты времени t и t< значение кода И 1< после чего содержимое т, счетчика 30 увеличивается по мере поступления импульсов частоты заполнеfçñ ï

В момент времени t на третий вход фазосдвигателя 4 поступает управляющий импульс У», синхронизированный с импульсом обратной связи f. Проходя через инвертор 25 и элемент И 24, им-. пульс У » в момент времени t15 устанавливает триггер 29 в единичное, а триггер 28 — в нулевое состояния. В результате этого прекращается подача импульсов частоты f >än через элемент

И-HF. 23 на суммируюший вход счетчика 30.

На фиг. 12 в момент времени t1s отражен случай, когда g t с Т /2. В

1 этом случае к моменту времени и в счетчике 30 подсчитан код N . Так как при этом на пятый вход фазосдвигателя

4 ке поступил единичный импульс Щ, то полученный в счетчике 30 код N в регистр 32 ка записывается. При этом фазовый сдвиг выходной частоты f фазосдвигателя 4 относительно его входной опорной частоты f- „ сохраняется прежким.

Появление в момент времени t на первом входе фазосдвигателя 4 импульса частоты f on вызывает в момент времени t 1 запись значения кода

N т в счетчик 30, после чего осут,( ществляатся заполнение счетчика 30 импуль сами ча с то ты f „„.

; 599991

В момент времени t®, когда содержимое счетчика 30 достигло значения кода NT импульс обратной связи f з еще не поступил и управляющий импульс5

У< на третьем входе фазосдвигателя 4 отсутствует. При этом выходной сигнал компаратора 33 устанавливает счетчик

30 в нулевое состояние. Тем самым дальнейший отсчет временного сдвига в счетчике 30 осуществляется с потерей половины кода NT

В момент времени t на третий вход фазосдвигателя 4 поступает управляющий импульс У(, который в момент времени t прекращает подачу импульсов частоты f д на суммирующий вход счетчика 30. Таким образом, при

t ) t на выходе счетчика 30 присутствует код N . Поскольку при этом единичный сигнал И1 на пятом входе фазосдвигателя 4 отсутствует, запись кода N в регистр 32 не производится.

Далее в процессе изменения скорости электропривода период частоты об- 25 ратной связи f (импульсов У ):изменяется и в момент времени t zy прихода управляющего импульса У выполняются условия перехода к режиму регулирования фазы. При этом в момент 30 времени t < на пятый вход фазосдвигателя 4 поступает единичный импульс

RN осуществляющий запись подсчитан ного к этому времени кода N из счетчика 30 в регистр 32, что приводит к соответствующему изменению фазы импульсов f. на выходе фазосдвигателя

4. Одновременно с этим в момент времени сигнал НЕПРАВИЛЬНО на шестом входе фазосдвигателя 4 становит- 40 ся нулевым и блокирует работу ключа, состоящего иэ триггеров 28 и 29 и элемента И 23.

Полученный фазовый сдвиг $ t между частотами f) о и fy He изменяет 45 ся до тех пор, пока не изменится значение кода N в регистре 32 °

Работа первого формирователя 6 управляющих импульсов (фиг. 4) поясняется диаграммами (см. фиг. 14).

Триггер 42 и регистр 43 устанавливаются в исходное нулевое состояние сигналом HR. Первый же импульс последовательности fg своим передним фронтом в момент времени t > переклю чает триггер 42 в единичное состояние. При этом на первом информационном входе регистра 43 появляется единичный сигнал.

В момент времени t импульс частоты

f с своим передним фронтом переписывает сигнал "1" с первого входа регистра

43 на его первый прямой выход Х . На инверсном выходе Х регистра 43 появ.". ( ляется сигнал нулевого уровня, сбрасывающий через элемент И 4 1 триггер

42 в исходное нулевое состояние, после чего на первом и втором входах регистра 43 имеют место соответственно сигналы "0" и "1".

В момент времени t >, совпадающий с передним фронтом следующего импульса частоты f логические сигналы на первом и втором входах регистра

43 переписываются соответственно на

его первый Х и второй Х прямые выходы. При этом на первом входе регистра 43 остается уровень "0", а на втором и третьем его входах появляются соответственно уровни "0" и "1"

Следующий импульс последовательности f своим передним фронтом в момент времени t 4 переписывает сигнал

"0" на втором входе и "1" на третьем входе регистра 43 соответственно на его второй Х и третий Х > выходы.

При этом на четвертом входе регистра

43 устанавливается сигнал "1", а на остальных его входах имеют место сигналы "0".

В момент времени t5 на третьем выходе Х регистра 43 устанавливается сигнал "0", а на его четвертом выходе Х+- "1" ° При этом на всех входах регистра 43 имеют место сигналы и0ft

В момент времени t6 сигнал "0" появляется и на четвертом выходе Х регистра 43, после чего регистр 43 и весь формирователь 6 управляющих импульсов оказывается в исходном состоянии.

Таким образом, переднему фронту каждого импульса частоты задания

f> на выходах первого формирователя

6 управляющих импульсов соответствует серия из четырех коротких единичных управляющих импульсов Х,-Х 4. Длительность а этих импульсов и временной сдвиг Qt между передними фронтами импульса частоты f. и переднего им3 пульса Х1 серии определяются периодом частоты синхронизации f . Величина временного сдвига gt не превышает величину периода частоты Е, т.е.

15999 является при соответствующем выборе значения f очень небольшой.

Функциональная схема второго формирователя 7 управляющих импульсов представлена на фиг. 5, Второй форми5 рователь 7 отличается от первого формирователя 6 управляющих импульсов наличием дополнительных элементов— первого и второго одновибраторов 46 и 47 и элемента ИЛИ 48. Эти элементы обеспечивают формирование серии из четырех коротких единичных управляющих импульсов У<- У4 на выходах ормирователя при появлении на ег з 15 четвертом входе единичного сигнала

РАБОТА или при появлении на его пятом входе нулевого сигнала ПЕРЕПОЛНЕНИЕ. В остальном работа второго формирователя 7 управляющих импульсов описывается диаграммой, аналогичной диаграмме, представленной на фиг. 14. При этом каждая серия управляющих импульсов Yi — Y+ появляется на выходах формирователя 7 с неко- 25 торой небольшой случайной задержкой

At относительно переднего фронта .каждого импульса частоты обратной связи

f, поступающей с выхода датчика 19 импульсов. 30

Работа дискриминатора 8 фазы (фиг. 6) поясняется временными диаграммами (фиг. 15), причем передним фронтам частот задания f и обратной связи f отвечают управляющие импульсы соответственно Х 1 и Y — Y с соответствующих выходов первого 6 и второго 7 формирователей управляющих импульсов.

Выходной сигнал дискриминатора 8 фазы равен нулю (U О), когда перед- ний фронт импульса частоты обратной связи f(Y ) находится точно посередине временного промежутка между передними фронтами импульсов частоты задания f (Х ) (промежуток вРемени 8 в г-9-45 на фиг. 15). Указанному положению импульсных последовательностей

f > и:f соответствует нулевой фазовый сдвиг. Таким образом, значение временного промежутка между передними фРонтами импульсов частот Е (Х ) и К(У ), равное половине периода частоты задания Т ./2, отвечает значению ошибки регулирования фазы, равной нулю. При уменьшении указанного временного сдвига фазовое рассогласование является отрицательным (например, промежуток времени t - t<- t на фиг. 15), а при увеличении — положительным (на91 14 пример промежуто Вр емени на фиг. 15) .

Для вычисления напряжения U используется ЦАП 61 в двухполярном включении. При этом напряже-ние 0, равное нулю, соответствует коду N = 100...0, а минимальное отрицательное 11 „„„аО,и максимальное положительное Н „ „>О напряжения на выходе дискриминатора 8 фазы отвечают соответственно кодам Nqy=

= ОО...О и N = 11 1 на входах ЦАП 61.

Дискриминатор 8 фазы измеряет фазовое рассогласование при условии наличия нулевого сигнала НЕПРАВИЛЬНО. В противном случае счетчик 59 и регистр

60 установлены в нулевое состояние.

При этом выходной сигнал ЦАП 61 равен нулю, так как его входной код N =

100...0.

При появлении нулевого сигнала НЕПРАВИЛЬНО счетчик 59 и регистр 60 переводятся соответственно в режим вычисления и хранения текущего фазового рассогласования, а выходной сигнал элемента И-НЕ 56 равен значению старшего разряда D< регистра 60, т.е. код N р на входе 11АП 61 равен коду, записанному в регистре 60.

На триггерах 57 и 58 и элементе

И 54 собран ключ, открывающийся по переднему фронту сигнала Х (моменты времени t, йб, с„, t,@ на фиг. 15) и закрывающийся по переднему фронту сигнала У (моменты Времени t tз t9у

t„> ). .При открытом состоянии этогп ключа импульсы частоты заполнения

Е „ через элемент И 54 поступают на суммирующий вход счетчика 59, который измеряет фазовый сдвиг между сигналами Х и У,, т.е. между импульсами частоты задания f и частоты обратной связи f, С приходом управляющего импульса моменты времени t6,о, 6 qq) измеренный счетчиком 59 код N заносится в регистр 60 и на выходе дискриминатора 8 фазы формируется напряжение

U, пропорциональное текущему фазовому рассогласованию.

В моменты времени t< t 11 1 когда появляются управляющие импульсы У, счетчик 59 устанавливается в нулевое состояние, подготавливая дискриминатор 8 к вычислению нового значения фазового рассогласования.

Формирователь 9 сигнала .синхронизма (фиг. 7) предназначен для контроля

16 !

1599991 правильности чередования импульсов частоты задания f3 и частоты обратной связи f и формирования сигнала НЕПРА -

ВИЛЬНО при отсутствии синхронизма.

Правильным чередованием импульсов частот f и f считается такое их чередование, когда они следуют поочередно, т.е. нет ситуации, когда между двумя импульсами частоты f>(f) присут-10 ствуют два или более импульсов частоты

f(f ) . На входы формирователя 9 поступают не сами импульсы частот f> и f, а управляющие импульсы Х и У, синхронизированные с передними фронтами импульсов частот f u f соответственЭ но..

Работа формирователя 9 поясняется диаграммами (фиг. 16).

На первый и третий входы формирователя 9 в моменты времени й», ° ° t 2 < t2< поступают импульсы

Х1 и Х, а на второй и четвертый входы — В моменты времени tz, t, 25

Г6 р ° ° y 2Ьу Г 27 импульсы У 1 и Y4 °

B исходном состоянии на пятом входе формирователя 9 присутствует нулевой сигнал РАБОТА, блокирующий его выход.

Триггер 63 находится в единичном 30 состоянии, т.е. на соответствующих входах элементов И 66 и 67 имеют место соответственно нулевой и единичный сигналы. Триггер 64 находится в нулевом состоянии, на его инверсном выходе присутствует сигнал " 1". На входах элемента 69 ИЛИ-НЕ имеют место сигналы "О", а на его выходе — "1".

С появлением единичного сигнала

РАБОТА на выходе элемента И 68 также 40 появляется единичный сигнал. Управляющий импульс У» появляющийся в момент времени t, не. вызывает никаких изменений в состоянии элементов формирователя 9, так как не проходит на выход 45 элемента И 66, заблокированного по второму входу сигналом нулевого уровня с инверсного выхода триггера 63.

В момент времени t появляется.еди3 ничный импульс У, переключающий триг 0 гер 64 в единичное состояние, так как на его информационном входе присутствует единичный сигнал. При этом на инверсном выходе триггера 64 появляется сигнал нулевого УРОВня переклю чающий триггер 63 в нулевое состояние °

На прямом выходе триггера 63 появляется нулевой сигнал, возвращающий триггер 64 в исходное нулевое состояние.

При этом единичное значение на выходе элемента И 68 не изменяется.

Если импульсы Х, Y чередуются правильно, то следующим должен появиться на первом входе формирователя 9 импульс Х» (момент времени t+ на фиг.16).

Этот импульс не вызывает никаких изменений в состоянии элементов формирователя 9 и на выходе элемента И 68 по прежнему присутствует единичный сигнал.

В момент времени t на третьем вхо5 де формирователя 9 появляется импульс

Х4, переключающий триггер 63 в единичное состояние.

В момент времени t6, t7 на соответствующие входы формирователя 9 поступают управляющие импульсы У» и У, т.е. сохраняется правильное чередование импульсов Х, Y. При этом работа формирователя 9 не отличается от его работы в моменты времени tz, Предположим, что в момент времени

t5 появляется второй подряд импульс частоты обратной связи, Это приводит к тому, что вслед за импульсом У в момент времени С на четвертом входе формирователя 9 йоявляется импульс

У1 на его втором входе. Имеет место неправильное чередование импульсов частот f > и f, когда чаще следуют импульсы частоты f. В этом случае импульс У » в момент времени t прод ходит на выход элемента И 66, так как на втором входе этого элемента присутствует разрешающий единичный сигнал с инверсного выхода триггера 63.

Этот импульс У» проходит на выход элемента ИЛИ-НЕ 69, инвертируясь в нем, и появляется на выходе элемента

И 68 в виде импульса "0", устанавливая триггер 65 в единичное состояние.

В промежуток времени t 4 t и t qq имеет место правильное чередование входных импульсов Х,.Y . .и на выходе формирователя 9 сохраняется единичный сигнал.

Далее предположим, что поступает второй подряд (после момента времени

t ) импульс частоты задания Е . Это приводит к тому, что на первом входе формирователя 9 в момент времени t появляется импульс Х». Имеет место неправильное чередование импульсов частот f и f когда чаще следуют импульсы частоты f,. В этом случае импульс

Х » проходит на выход элемента И 67 и далее на второй вход элемента ИЛИ17

", 599991

НЕ 69, инвертируется и в виде импульса "0" появляется на выходе элемента

И 68 и устанавливает в "1" триггер 65.

Таким образом в случае неправильЭ

5 ного чередования импульсов частот

f3.и f на выходе формирователя 9 вырабатывается единичный потенциал.

Дискриминатор 10 периода (фиг. 8) предназначен для измерения периодов импульсных последовательностей f> и f, сравнения измеренных значений Т> и Т по величине и занесения результата в триггеры памяти. Период частоты задания f - измеряется элемен-ом И-ИЛИ-HE

70, инвертором 72, триггером 79, элементами И 75 и 76, счетчиком 84 и регистром 86. Период частоты обратной связи f измеряется элементом И-ИЛИ-НЕ

71, инвертором 73, триггером 80, одновибратором 74, элементами И 77 и 78 и счетчиком 85, Измеренные значения периодов Т и Т сравниваются в цифровых компараторах грубого 87 и точного

88 сравнения. Результаты сравнения д5 заносятся в триггеры 8 1-83.

Работа дискриминатора 10 периода (фиг. 8) поясняется диаграммами (фиг. 17) .

Начальное нулевое состояние триггера 79, счетчика 84 и регистра 86 обеспечивается сигналом начального сброса по питанию HR.

Управляющий импульс Х г, появляющийся на первом входе дискриминато35 ра 10 периода в момент времени на выход первого элемента И-ИЛИ-НЕ 70 не проходит, так как на четвертом входе этого элемента имеется сигнал

"0" с прямого выхода триггера 79 °

Управляющие импульсы Х> и Х>, появляющиеся соответственно на втором и третьем входах дискриминатора 10 периода в моменты времени t u t, не изменяют нулевого состояния счетчика

84 и регистра 86, а управляющий импульс Х1 на четвертом входе дискриминатора 10 периода в момент времени

t вызывает появление на выходе элемента И-ИЛИ-HE 70 нулевой импульс, ° 50 задний положительный фронт которого в момент времени t> переключает триггер 79 в единичное состояние, посколь. ку на информационном входе триггера

79 в этот момент времени имеет место

55 единичный сигнал. В результате этого единичный сигнал появляется на четвертом входе элемента И-ИЛИ-НЕ 70 и втором входе элемента И 75, Импульсы частоты заполнения f „„на девятом входе дискриминатора 10 периода через элемент И 75 начинают поступать на суммирующий вход счетчика 84 . Начинается отсчет периода следования импульсов частоты задания f>

iIpv. поступлении очередного импульса частоты задания f> в момент времени на первый вход дискриминатора 10 периода поступает управляющий импульс

Хг. При этом на выходе элемента И-ИЛИНЕ 70 появляется нулевой импульс, задний положительный фронт которого в момент времени t « переключает триг .

rep 79 в нулевое состояние, поскольку на информационном входе триггера 79 в этот момент времени имеется нулевой сигнал. В этот же момент времени t<< прекращается заполнение счетчика 84 импульсами частоты Й „(прекращается отсчет периода следования импуль . сов частоты задания f ). .Управляющий импульс Х в момент времени t„> записывает подсчитанный счетчиком 84 код

N T в регистр 86, а импульс Х> в момент времени t переводит счетчик

84 в нулевое состояние, подготавливая его к следующему циклу измерения периода частоты задания f начинающегося в момент времени „ с периодом импульса Х на соответствующий вход дискриминатора 10 периода.

Период частоты обратной связи измеряется аналогично. Заполнение счетчика 85 импульсами частоты заполнения f япроисходит в промежуток времени между управляющими импульсами У< и 7,, принадлежащими двум соседним сериям управляющих импульсов Y,и поступающим соответственно на восьмой и пятый входы дискриминатора 10 периода в моменты времени 9 и 1 ь 1 1 6 - 9 и С36 С ЪР

Подсчитанный счетчиком 85 код

N поступает на вторую входную шину компаратора 87 точного сравнения, на первую шину которого подается код

Ит . Крогче того, старшие разряды

Ъ

А,...„А и В„,, ..., Ь кодов

N, и N поступают на соответствую13 щие старшие разряды А> А и

В„+,,..., В входных шин компаратора 88 грубого сравнения, на младшие входные разряды А,, ..., А„и В,, В г1 которого подан потенциал

"0". Этим достигается приближенное сравнение кодов N г; и N в компараторе 88 грубого сравнения, выходной сиг19

159999 нал которого определяется соотн:мще-", нием

0 при IN N gN вм.88 п1 пр„) д N>J gN

1 где величина N определяется количеством и младших входных разрядов компаратора 88 грубого сравнения, на которые подан потенциал "О".

Первый и второй выходные сигналы 10 компаратора 87 точного сравнения определяются соотношением при Nr N 3

2.вых 87 ) "1" при Ц c. N

У з

Запись результатов сравнения периодов N т и N в триггеры 81, 82, 83 осуществляется по переднему фронту 20 импульсов Y, поступающих на шестой вход дискриминатора 10 периода в моменты Времени ty 17 tgg t д7 с47 °

Цикл измерения периода частоты об- ратной связи f заканчивается с при- 25 ходом на седьмой вход дискриминатора

10 периода управляющего импульса У>, устанавливающего счетчик 85 в нулевое состояние.

При нулевом сигнале РАБОТА на 30 одиннадцатом входе дискриминатора 10

:периода триггеры 8 1-83 находятся в нулевом состоянии и на первом — пятом выходах дискриминатора 10 периода соответственно имеются сигналы (Т = 35 т) = 0, (т, т) = 1, (T c.T) = 0, (ТрТ) = 0 и (Т Т) = 1. В момент времени t6 сигнал РАБОТА принимает ,единичное значение. При этом на выходе одновибратора 74 возникает нуле- 40 вой импульс, устанавливающий на выходе счетчика 85 максимальный код М заведомо превьппающий код Ny . Это вызывает появление сигнала "1" на втором выходе компаратора 87 точно- 45 го сравнения. В момент времени t > появления на шестом входе дискриминатора 10 периода управляющего импульса Y триггер 83 переключается в единйчное состояние, а триггеры 81 50 и 82 сохраняют нулевое состояние. При этом на первом-пятом выходах дискриминатора 10 периода соответственно имеют место сигналы (Т = Т) = О, (T Ô Т) = 1, (Т "Т) = О, (Т ат)-"

1, (тз т) =О.

Кроме того, возможна ситуация, когда импульсы частоты обратной связи следуют очень редко ° При этом по.20 мере заполнения импульсами f „счет" чика 85, на его выходе " " в определенный момент времени появляется. ну- левой сигнал ПЕРЕПОЛНЕНИЕ (на диаграммах фиг. 17 эта ситуация не отоб.ражена). При этом на выходах формиро"вателя 7 управляющих импульсов появляется серия из четырех управляющих импульсов У1 — У4. Первый импульс У> этой серии, поступая. на пя-. тый вход дискриминатора 10 периода, прекращает заполнение счетчика 85 импульсами-частоты заполнения f aп .

При этом код N подсчитанный счетчиком 85, равен максимальному коду N> маКс.