Устройство для перехода с одной последовательности импульсов на другую

Устройство для перехода с одной последовательности импульсов на другую

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОГ1ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

277020

Союз Советских

Фоциалистических

Реоптблик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 24Л 1/.1969 (№ 1323422/18-24) Кл. 21а>, 36/22 с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 22.VI1.1970. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания З.XI.1970

МПК Н 031 23/26

УДК 621.374.32(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

) А. И. Усачев

Воронежский политехнический институт

Автор изобретения

СЕСОЮЗНАЯ

ТЕнтнО-ех -". ."ГNAR

БИБЛИОТЕКА

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕХОДА С ОДНОЙ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ НА ДРУГУЮ

Предложенное устройство относится к области автоматического регулированич.

В системах автоматического регулирования, системаx управления ракетами, телемеханике и т. д. часто возникает необходимость в синхронизации перестраиваемого генератора с плавно возрастающей пли убывающей зависимостью изменения частоты от времени некоторой последовательностью спнхронизирующих импульсов, причем скачок фазы выходных импульсов в момент синхронизации не должен превышать любого заданного.

Известны устройства для перехода с одной последовательности импульсов на другую. содержащие опорный генератор, синхронизатор, кипп-реле и триггер.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно дополнительно содержит элемент «И», кипп-реле, триггер и два электронных ключа. Первые входы ключей соединены с выходом триггера, вторые — с выходом опорного генератора, третьи через киппреле — с выходом синхронизатора. а выходы объединены и подключены ко входу триггера.

Первый вход элемента «И» чепез кипп-реле соединен с выходом синхронизатора, второй— с выходом опорного генератора, а выход через кипп-реле подключен ко входу триггера.

Такое построение схемы устройства ускоряет переход с одной последовательности импульсов на другую и увеличивает частотный диапазон этих последовательностей.

Блок-схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит плавно перестраиваемый по частоте генератор (синхронизатор) 1, генератор последовательности спнхронпз.tpyiom it им пульсов 2 (опорный генератор) . схему формирования импульса (кипп-реле) 8, дифференцирующие цепи 4 — б, схему формирования импульса (кипи-реле) 7, логическую

"хему «И» 8, кипп-реле 9, триггер 10, электронные ключи 11 — 18, триггер 14, электронный ключ 15 и схему формирования выходно15 ro импульса (кппп-реле) lб.

После подачи пускового импульса в точку Л схема приводится в исходное состояние, в результате чего запускается генератор 1.

Частота его начинает плавно изменяться, на20 пример, от нуля до некоторого максимального значения. проходя прп этом значение частоты последовательности спнхронпзпрующих импульсов fo.

Этим же импульсом триггер 14 опрокпды25 вается такттм образом, что электронный ключ 18 открывается по одному пз входов, а ключ 15 закрывается. По второму входу ключ 18 открывается напряже;шем с триггера 10, который открывается импульсами с

30 дифференцпрующей цепи б, появляю.цпмпся

277020 в результате дифференцирования заднего фронта синхронизирующих импульсов.

На третий вход ключа 18 поступают импульсы с плавно меняющейся частотой с дифференцирующей цепи 4, т. е, импульсы последовательности f„, а на вход ключа 15— импульсы последовательности fp.

Вследствие вышеописанного состояния триггеров 10 и 14 открытым.по обоим входам оказывается ключ 18, и поступающие на его третий вход импульсы последовательlloc ll 1 запускают схему формирования выходного импульса 1б. Ключ 15 по входу с триггера 14 закрывается, и импульсы синхронпзирующей последовательности, поступающие IB его второй вход, на выход не проходяг.

Импульсы на выходе дифференцпрующей цепи 4 являются следствием дифференцирования заднего фронта импульсов со схемы формирования 8, запускаемой импульсчмп генератора 1. Импульсами с выхода цепи 4 запускается также схема формирования импульса (кипп-реле) 7, аналогичная схема 8.

Таким образом, импульсы со схем формирования 8 и 7 располагаются во времени зеркально относительно импульсов последовательности f» (относительно импульсов с дифференцирующей цепи 4) .

Как было отмечено, с приходом пускового импульса в точку А запускается генератор 1 ввода в синхронизм. Опрокидывание триггера 14 и, следовательно, переход с последовательности f на последовательность fp осуществляется в тот момент, когда частоты и фазы обеих последовательностей созпадают в такой степени, что скачок фазы выходных импульсов после переключения не превышает заданный.

Импульс на опрокидывание триггера 14 поступает с ключа 11 или 12 в момент принятия схемой решения о переходе на основании временного анализа импульсов обеих последовательностей.

Для перехода с одной последовательности импульсов на другую со скачком фазы, е превышающим заданный, необходимым и достаточным условием можно считать временное совпадение с определенной степенью точности двух следующих друг за другом пар импульсов обеих последовательностей.

Первое временное совпадение фиксируется логической схемой «И» 8. На один вход этой схемы подаются импульсы со схемы формирования 7, на другой — импульсы синхронизирующей последовательности. Длительность импульса со схемы 7 определяется допустимым скачком фазы Лср и периодом OIlllxpoll«зирующей последовательности:

Лу с.ф1 T Ps

2и где тс.ф, — длительность импульса со схемы формирования 7;

Ь<р — допустимый скачок фазы выходных импульсов (в радианах); т

1 Π— период последовательности синхронизирующих импульсов.

Импульсы синхронизирующей последовательности являются опорными, поэтому для повышения точности отсчета на вход схемы

«И» 8 подаются импульсы с дифференцирующей цепи 5, соответствующие переднему фронту сшгхронизирующих импульсов, длительность которых должна быть порядка 10—

15 .11СЕК.

В зависимости от соотношения частот и длительностей подаваемых на вход схе 1ьl «И» последовательностей импульсов на выходе оказываются отдельные импульсы или пачки импульсов с частотой заполнения внутри пачек, соответствующей частоте одной пз последовательностей.

Точное аналитическое выражение последовательности выходных импульсов достаточно сложно. В общем случае это последовательность с переменным периодом, который является фупкци и параметров (периодов и длительностей импульсов) подаваемых на вход схемы «И» периодических последовательностей и м и ул ь сов.

Прп наложении на параметры последовательностей определенных условий, B именно, чтобы сумма длительностей импульсов обеих последовательностей была больше абсолютной разницы периодов этих последовательностей, частота выходных импульсов (или пачек импульсов) равна разности частот зходных последовательностей, Таким образом, при условии

-,,- .,1- т„— т,i„ (2) где т,.ф,— длительность импульса. со схемы формирования 7;

40 то — длительность синхронизпрующего импульса; т и Т, — периоды последовательностей соответствсш1о f и /, частота выходных импульсов (пли пачек им45 пульсов) со схемы «И» равна

f„,-, = f.— f, (3) где 1,ы„, fp u f — частогы соответственно выходных импульсов (или пачек импульсов), поCJlP.,tI,OBBTeJlI I-1остей fp

Если длительность синхронизпрующего импульса меньше длительности импульса со схемой формирования, импульсы в пачках следуют синхронно с имиульсами С1н1хроп 1зиру1ощей последовательности.

Количество импульсов в пачках зав11сит от соотношения длительности IIAIIIульса со схемы формирования 7 и разности периодов входных последовательностей. В интервалах частот, где

yc;IoBH f ф,) Т» Т,, в пачках на выходе схемы «И» насчитывается Ie менее одного импульса, если Tpф, )2(Т вЂ” Tp), в выходных пачках оказывается не менее двух импульсов и т. д.

56

Частота следования пачек определяется по формуле (3), т. е. равна разности частот по277020

35 при (Т вЂ” Т,)( (5) следовательностей. Если частога последовательности f меняется, за время ее изменения в допустимом интервале частот на выходе должно быть не меньше одного совпадения, т. е. суммарный набег фазы не должен быть меньше 2л. Такое условие выполняется, если скорость изменения частоты последовательности j„(tt общем случае относительной скорости изменения частот обеих последовательностей) не превышает критической скорости изменения частоты, определяемой по формуле

5,р - — jp (za1сек), (4) где 5,р — критическая скорость изменения частоты, гц/еек;

Лср — допусти м ый скачок фазы выходных импульсов, рад;

f p — частота сипхронизирующей последовательности (в общем случае— частота перехода).

Критическая скорость, вычисленная по формуле (4), является предельной npll достоверном переходе с одной последовательности импульсов на другую со скачком фазы выходных импульсов, не превышающим заданный, и не зависит от способа реализации перехода.

Дальнейшее построение схемы и ее работа основаны на вышеизложенных соображениях.

Как уже было отмечено, первое временное совпадение фиксируется логической схемой

«И» 8. Импульс с нее запускает кшш-реле 9, являющееся устройством задержки. Задним фронтом импульса кппп-реле, длительность которого может быть выбрана в пределах

0,5 — 0,7 периода синхронизирующей последовательности, опрокидывается триггер 10, в результате чего схема подготавливается к временному анализу следующей пары импульсов обеих последовательностей, а именно: а) по входу с триггера 10 закрывается ключ 18; б) по входу. с триггера 10 открываются ключи 11 и 12.

Собственно проверка производится с помощью ключей 11 и 12, на один из входов которых, как и на вход схемы «И» 8, постоянно поступают импульсы синхронизирующей последовательности с дифференцирующей цепи 5.

По третьему входу кл1оч 12 периодически открывается импульсом со схемы формирования

8, а ключ 11 — импульсом со схемы формирования 7. Как у>ке отмечено, длительности обоих импульсов одинаковы и определяются по формуле (1), т. е, Д с.ф,: "с.ф, — .с.ф — Уо>

2-.Где т р.4,„-с.ф, — длительности импульсов соответственно со схем формирования 8 и 7;

Лср — допустимый скачок фазы выходных импульсов, рад;

7 p — период последовательности синхронизирующих импульсов.

Импульсы со схем формирования 8 и 7 образуют для импульса синхрогн1зиру1ощей последовательности в ключах 11 и 12 временные стробы, длительность когорых соответствует максимальному скачку фазы выходных импульсов на частоте перехода.

На основании того, что схема формирования 7 запускается импульсом последовательности f,, можно сделать заключение, что в момент появления импульса на выходе схемы

«И» 8 импульс последовательности fp отстает от импульса последовательности f» на время, меньшее длительности импульса со схемы формирования 7 или равное ему.

При временном анализе следующей пары импульсов в зависимости от разности периодов последовательностей » и fp могут быть только три принципиально различных случая, а именно: а) импульс последовательности fp опережает импульс последовательносги /» на время, большее длительности импульса со схем фОрМПрОВаин11 т с.ф (при (҄— T,))-с.ф(, б) импульс последовател1.ности fp опережает импульс последователы1остп t на время, меньшее длительности импульса со схемы формирования 8

L при — — ((T» Te) ("с.ф

2 в) импульс последовательности fp отстает от импульса последователь tocxtt, 1» на время, меньшее длительности импульса со схем формирования тсф

Отставание импульса последовательности /О от импульса последовательности f прп временном анализе следующей за первым совпадением пары импульсов исключено, так как период последовательности f „в момент перехода всегда больше периода последовательности fp.

Очевидно, что прп возникновегнш ситуации, соответствующей двум последним случаям, схема должна принять решение о переходе с последовательности ) „на последовательность

jp, и при ситуации, соответствующей первому случаlо, схема должна вернуться В исходное состояние.

Действительно, если импульс последовательности fp опередил импульс f на вреь я,большее длительности импульса тс.ф„ключ 12 для импульса fp, поступающего на его вход с дифференцирующей цепи б, оказывается закрытым по входу со схемы формирования 8, а ключ 11 — закрытым по входу со схемы формирования 7. Импульсом с дифференцирующей цепи б, соответствующим заднему фронту синхронизирующего импульса, триггер 10 опрокидывается, ключи 11 и 12 закрываются по входам с триггера 10, а ключ 18 открывает277020 ся. Схема возвращается в исходное состояние, и на схему формирования выходного импульса через открытый по двум входам ключ И поступают импульсы последовательности

При опережении импульсом /о импульса f на время, меньшее длительности т,.ф„(случай «б»), ключ 12 оказывается для него открытым по обоим входам (по входу с триггера 10 и со схемы формирования 8). Пройдя через ключ 12, этот импульс опрокидывает триггер

14, в результате чего ключ И закрывается, ключ 15 открывается и в тот же момент происходит запуск схемы формирования выходного импульса импульсом синхронизирующей Iloследовательности. Таким образом осуществляется переход с последовательности )„ на ггоследовательность fo, и скачок фазы выходного импульса в момент перехода не превышает заданного.

Если импульс последовательности fq отстает от импульса последовательности / „(случай «в»), открытым для него по обоим входам оказывается ключ 11 (по входам с триггера

10 и схемы формирования 7). Пройдя через ключ 11, этот импульс, как и в предыдущем случае, опрокидывает триггер 14, и через открытый ключ 15 запускается схема формирования выходного импульса 16. Скачок фазы выходного импульса в момент переключения не превышает заданного.

Импульсом с дифференцирующей цепи 6 триггер 10 всегда возвращается в исходное состояние.

Полностью цикл перехода с последовательности f íà последовательность /, повторяется после подачи каждого пускового импульса в точку А.

Для перехода с последовательности на последовательность в диапазоне частот синхро-, низирующей последовательности, например от

fom,n до /о„достаточно изменить только длительности импульсов со схем формирования 8 и 7, как было указано выше, согласно формуле (1).

Длительность импульса кипи-реле 9 постоянна. Ее выбирают так, чтобы соблюдалось условие: то(т„,. (Т, где то — длительность синхропизирующих импульсов; т9 †длительнос импульса клипп-реле 9;

То;„— минимальный период последовательности синхронизирующих импульсов.

Для нормальной работы длительности импульса кипи-реле 9 следует выбрать порядка (O,З О,7) Т ..

При переходе с одной последовательности импульсов на другую скорость изменения частоты последовательности f» (в общем случае относительная скорость изменения частот обеих последовательностей) в области перехода не должна превышать критической скорости изменения частоты $„р, вычисленной по формуле (4) для данного зйачення частоты перехода, и допустимого скачка фазы выходных импульсов в момент перехода, Предмет изобретения

Устройство для перехода с одной последовательности импульсов на другую, содержа30 щее опорный генератор, синхронизатор, киппреле и триггер, отличагощееся тем, что, с целью ускорения перехода с одной последовательности импульсов на другую и увеличения частотного диапазона этих последовательно35 стей, оно дополнительно содержит элемент

«И», кипи-реле, триггер и два электронных ключа, первые входы которых соединены с выходом триггера, вторые — с выходом опорного генератора, третьи через кипп-реле — с выхо40 дом синхронизатора, а выходы объединены и подключены ко входу триггера, причем первый вход элемента «И» через кипп-реле соединен с выходом синхронизатора, второй — с выходом опорного генератора, а выход через

45 кипп-реле подключен ко входу триггера, 277020

Составитель В. А. Чистов

Техред А. А. Камышникова Корректор А. П, Йасильевй

Редактор Полещук

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3087/7 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5