Умножитель частоты следования импульсов

 

Изобретение может быть использовано в цифровых частотомерах низних и средних частот с широким диапазоном изменения частоты входных импульсов , а также цифровых системах управления и регулирования. Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот при сохранении точности - достигается введением в умножитель частоты третьего интегратора 10 и блока 11 опорного напряжения. Кроме того, умножитель частоты содержит интеграторы 1 и 2, блок 3 выборки и хранения, компаратор 4, формирователь 5 импульсов, выходную шину 6, блок управления, входную шину 8, источник 9 опорного напряжения. Блок 11 содержит источник 12 опорного напряжения , который через делитель 13 напряжения соединен с диодами 14 и 15. Умножитель обладает высоким быстродействием , что обеспечивает повьштение точности и расширение диапазона рабочих частот. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. ш (Л С СА GO 0ta.f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Н 03 В 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3969974/24-21 (22) 28. 10.85 (46) 15.08.87. Бюл. М- 30 (71) Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г.М,Кржижановского (72) А.M.Колоколкин, Ф.А.Хусаинова, Н.А.Кушнер и А.С.Дрожжин (53) 621.374.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1083330, кл. Н 03 В 19/00, 1981.

Новицкий П.В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. — Л.:

Энергия, 1970, с. 282/325, фиг,11 — 18. (54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ

ИИПУЛЬСОВ (57) Изобретение может быть использовано в цифровых частотомерах ниэних и средних частот с широким диапазоном изменения частоты входных импульсов, а также цифровых системах управления и регулирования. Цель изобретения — расширение диапазона рабочих частот при сохранении точности — достигается введением в умножитель частоты третьего интегратора 10 и блока 11 опорного напряжения.

Кроме того, умножитель частоты содержит интеграторы 1 и 2, блок 3 выборки и хранения, компаратор 4, формирователь 5 импульсов, выходную шину 6, блок управления, входную шину 8, источник 9 опорного напряжения. Блок 11 содержит источник 12 опорного напряжения, который через делитель 13 напряжения соединен с диодами 14 и 15.

Умножитель обладает высоким быстродействием, что обеспечивает повышение точности и расширение диапазона рабочих частот. 2 э.п. ф-лы. 3 ил °

133072

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к умножителям частоты импульсов, и может быть использовано в цифровых частотомерах

5 низких и средних частот с широким диапазоном изменения частоты входных импульсов, а также цифровых системах управления и регулирования.

Цель изобретения — расширение диа- 1р пазона рабочих частот при сохранении точности.

На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема умножителя; на фиг.2 — схема блока опорного напряжения, пример выполнения; на фиг.3 — временные диаграммы работы умножителя частоты следования импульсов.

Умножитель частоты следования им- 20 пульсов содержит первый 1 и второй 2 интеграторы, блок 3 выборки-хранения, вход которого соединен с выходом первого интегратора 1, а выход — с первым входом компаратора 4, выход 25 которого соединен с входом формирователя 5 импульсов, выход которого подключен к тактовому входу второго интегратора 2, и выходной шиной 6.

Вход блока 7 управления соединен с входной шиной 8, а первый и второй выходы — с тактовыми входами интегратора 1 и блока 3 выборки-хранения соответственно. Выход источника 9 опорного напряжения соединен с пер35 вым входом третьего интегратора 10, второй вход которого соединен с выходом блока 3 выборки-хранения, входы первого 1 и второго 2 интеграторов соединены с выходом блока 11 опорно- 40

ro напряжения, вход которого соединен с выходом третьего интегратора 10.

Блок 11 опорного напряжения содержит источник 12 опорного напряжения, выход которого через делитель 45

13 напряжения соединен с анодом первого диода 14, катод которого соединен с выходом блока 11 опорного напряжения и катодом второго диода 15, а анод - с входом блока 11.

Блок 11 опорного напряжения (фиг.2) может содержать источники 16 опорного напряжения, выход которого через делитель 17 соединен с анодом диода 18, катод которого соединен с выходом блока 11 и через последовательно соединенные первый 19 и второй

20 резисторы с входом блока 11. Точка соединения резисторов 19 и 20 через последовательно соединенные и встречно включенные стабилитроны 21 и 22 соединена с общей шиной.

На фиг.3 изображены временные диаграммы работы устройства: - — напряжение на входной шине 8; — напряжение на первом выходе блока 7 управления; 6 — напряжение на втором выходе блока 7 управления; а — напряжение на выходе первого интегратора 1; — напряжение на входах первого и второго интеграторов; а— напряжение на выходе блока 3 выборки-хранения; Э С в напряжение на выходе второго интегратора 2; - напряжение на выходе компаратора 4; напряжение на выходе формирователя 5 импульсов; K — напряжение на выходе источника 9 опорного напряжения; лнапряжение на выходе интегратора 10.

Ф

Умножитель частоты работает следующим образом.

В исходном состоянии перед включением питающих напряжений конденсаторы всех трех интеграторов разряжены и напряжение на их выходах равно нулю. После включения питающих напряжений при поступлении импульса (фиг.За) на входную шину 8 блок. 7 управления формирует последовательность управляющих импульсов (фиг,Зб,, / обеспечивающих запись выходного напряжения интегратора 1 в блок 3 выборки-хранения и последующий разряд конденсатора интегратора 1 до нулевого уровня.

Величина напряжения U< (фиг.Зг) на выходе интегратора 1 в момент прихода импульса на входную шину 8 определяется величиной напряжения Uy (фиг.Зд) на выходе интегратора и периодом Т1 следования импульсов

Uo Уо Т

U — — Т т

=RC 1,э

f j где - постоянная времени первого

1 интегратора, Из (1) следует, что при заданной величине U, напряжение U на выходе первого интегратора, а следовательно, и напряжение на выходе блока 3 выборки-хранения пропорциональны периоду следования импульсов на входной шине 8. Напряжение на выходе блока 3 выборки-хранения сравнивается с напряжением U> на выходе второго интегратора 2.

1330727

Напряжение Ug на выходе второго интегратора определяется напряжением

Пр на его входе и периодом Т р импульсов, формируемых на выходе формирователя 5

Uo U, и C г

L1 (2) где 1. — постоянная времени второго интегратора.

Импульс на выходе формирователя 5 формируется при срабатывании компаратора 4, что происходит при равенстве напряжений на его входах 0 = 11

Из (1) и (2) следует (3) т.е. период Т2 выходных импульсов умножителя пропорционален периоду Т входных импульсов и отношению постоянных времени С, -, соответственно второго и первого интеграторов. Таким образом, при -,, - = М частота импульсов на выходной шине 6 в N раз больше, чем частота импульсов на входной шине 8 устройства. Коэффициент умножителя N, как видно иэ (3), не зависит от величины напряжения на входах интеграторов 1 и 2 и определяется только отношением их постоянных интегрирования и С

I т

При увеличении частоты импульсов на входной шине 8 напряжение U на выходе первого интегратора 1 в момент прихода очередного импульса уменьшается, а следовательно, уменьшается и напряжение на выходе блока

3 выборки-хранения. До тех пор, пока напряжение на выходе блока 3 выборки-хранения больше (по абсолютной величине), чем напряжение на выходе источника 9 опорного напряжения, напряжение на выходе третьего интегра" тора 10 отрицательно.

Когда напряжение на выходе блока 3 выборки-хранения становится меньше опорного, определяемого источником 9, напряжение на выходе третьего интегратора начинает изменяться и становится положительным, что приводит к увеличению входного напряжения Vð интеграторов 1 и 2.

В стационарном режиме по мере увеличения частоты входных импульсов на выходе третьего интегратора устанавливается напряжение, при котором

Формула

55 изобретения

1. Умножитель частоты следования импульсов, содержащий первый и второй интеграторы, источник опорного напряжения и блок выборки-хранения, входное напряжение U интеграторов 1 и 2 увеличивается настолько, что обеспечивается минимальное напряжение

U< на выходе блока 3 выборки-хранения на уровне, определяемом источником 9 опорного напряжения.

При заданной точности, которая определяется минимально допустимым

10 уровнем Uð и U это позволяет в

100-1000 раз расширить диапазон рабочих частот умножителя, так как блоки предлагаемого устройства работают при достаточно высоких уров15 нях входных и выходных сигналов, что уменьшает влияние токов утечки, наводок и помех, а также временной н температурной нестабильности других элементов. Поддержание рабочих нап20 ряжений на входе и выходе элементов на уровне обеспечивает высокую точность их работы в условиях помех и наводок.

Блок 11 опорного напряжения и диоды 14 и 15 обеспечивают максимальный диапазон изменения напряжения Uä на входе интеграторов 1 и 2. При этом минимальный уровень определяется делителем 13> который задает ве30 личину напряжения на выходе первого интегратора при низшей частоте импульсов на входной шине, Кроме того, диод 18 и стабилитроны 21 и 22 позволяют исключить влияние пульсаций напряжения питания на точность работы умножителя и повысить быстродействие цепи с третьим интегратором, поскольку его выходное напряжение независимо от знака изменяет величину

40 напряжения 0р на входах интеграторов 1 и 2.

Предлагаемый умножитель частоты импульсов обладает высоким быстродействием, так как частота выходных

45 импульсов определяется только временным интервалом (периодом Т ) между двумя предшествующими импульсами на сигнальном входе и не зависит от постоянной времени третьего интегратора, который обеспечивает повышение точности и расширение диапазона рабочих частбт.

13307

Составитель Сазонов

Техред И.Верес

Редакт ор Л. Пч олин ская

Корректор В.Бутяга

Заказ 3591/55

Тираж 901

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вход которого подключен к выходу первого интегратора, а выход — к первому входу компаратора, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с выходной шиной и тактовым входом второго интегратора, причем входная шина соединена с входом блока управления, первый выход которого соединен с тактовым входом первого интегра- 10 тора, а второй — с управляющим входом блока выборки-хранения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот при сохранении точности, в него вве- 15 ден третий интегратор и блок опорного напряжения, вход которого соединен с выходом третьего интегратора, а выход — с входами первого и второго интеграторов, причем первый вход тре- 20 тьего интегратора соединен с выходом блока выборки-.хранения, а второй— с выходом источника опорного напряжения, причем второй вход компаратора соединен с выходом второго интеграто- 25 ра.

27 6

2. Умножитель по п.1, о т л н ч аю шийся тем, что блок опорного напряжения содержит источник опорногр напряжения, выход которого соединен через делитель напряжения с анодом первого диода, катод которого соединен с выходом блока опорного напряжения и катодом второго диода, анод которого соединен с входом блока опорного напряжения, 3. Умножитель по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок опорного напряжения содержит источник опорного напряжения, выход которого через делитель соединен с анодом диода, катод которого соединен с выходом блока опорного напряжения и через последовательно соединенные первый и второй резисторы с входом блока опорного напряжения, а точка соединения первого и второго резисторов через последовательно соединенные и встречно включенные первый и второй стабилнтроны соединена с общей шиной.