Формирователь калиброванных интервалов времени

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в составе генератора калиброванных интервалов времени аппаратуры для контроля и измерения временных параметров интегральных схем. Целью изобретения является уменьшение дискретности и повышение быстродействия задания временного сдвига. Формирователь содержит делители I и 2, фазовращатели 3 и 4, фазовые детекторы 5 и 6 низкой частоты, перестраиваемые кварцевые Генераторы 7 и 8, смесители 9, 10 и И, фазовый детектор 12 высокой частоты, сумматоры 13 постоянных напряжений, подстраиваемый генератор 14, управляемый делитель 15, сумматор 16 выходных напряжений, формирователь 17 выходных напряжений, генераторы 18 и 19 низкой частоты, счетчики 21 и 21, RS-триггеры 22 и 23, элементы И 24 и 25, 26 и 27 исключения. Использование дополнительно в формирователе последовательно соединенных схем исключения, делителя и второй петли фазовой автоматической подстройки частоты до i 150 МГц позволяет уменьшить дискретность задания временного сдвига при незначительном уменьшении быстродействия задания временного сдвига, 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН д д 4 Н о3 К 3/64 р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3928507j24-21 (22) 17.07. 85 (46) 07.10,88. Бюл. !!р 37 (72) А.А.Остапенко (53) 621.374(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 907506, кл. G 04 F 10/04, 1980, (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ КАЛИБРОВАННЬИ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в составе генератора калиброванных интервалов времени аппаратуры для контроля и измерения временных параметров интегральных схем. Целью изобретения является уменьшение дискретности и повьппение быстродействия задания временного сдвига. Формирователь содержит делители 1 и 2, фазовращатели 3 и 4, фазовые детекторы

„„SU„„1429300 А 1

5 и 6 низкой частоты, перестраиваемые кварцевые генераторы 7 и 8, смесители 9, !О и 11, фазовый детектор 12 высокой частоты, сумматоры 13 постоянных напряжений, подстраиваемый генератор 14, управляемый делитель 15, сумматор 16 выходных напряжений, формирователь 17 выходных напряжений„ генераторы 18 и 19 низкой частоты, счетчики 21 и 21, RS-триггеры 22 и

23, элементы И 24 и 25, cxew» 26 и

27 исключения. Использование дополнительно в формирователе последовательно соединенных схем исключения, делителя и второй петли фазовой авC томатической подстройки частоты до

150 МГц позволяет уменьшить дискретность задания временного сдвига при незначительном тменьиении йыотроиействия задания временного сдвига, 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в составе генератора калиброваннЫх интервалов времени аппаратуры для контроля и измерения временных параМетров интегральных схем.

Цель изобретения †. уменьшение дискретности и повышение быстродействия задания временного сдвига.

На чертеже представлена функциональная схема формирователя калиброванных интервалов времени, Формирователь калиброванных интерВалов времени содержит первый 1 и второй 2 делители, первый 3 и второй

4 фазовращатели, первый 5 и второй 6 джазовые детекторы низкой частоты, г ервый 7 .и второй 8 перестргиваемые кварцевые генераторы, первый 9, вто рой 10, третий 11 смесители, фазовый етектор 12 высокой частоты, сумматор

3 постоянных напряжений, подстраивайилй генератор 14, управляемый делитель 15, сумматор 16 выходных напря- 25 жений, формирователь 17 выходных напряжений, первый 18 и второй 19 генераторы низкой частоты, первый 20 и второй 21 счетчики, первый 22 и второй 23 RS-триггеры, первый 24 и вто- 3п рой 25 элементы И, первую 26 и вторую

27 схемы исключения.

Четвертый вход формирователя калиброванных интервалов .времени соединен с вторым входом второй схемы 27 ис35

«слючения, выход которой через последовательно соединенные первый делигель 1, первый фазовращатель. 3, первьй фазовый детектор 5, первый перестраиваемый кварцевый генератор 7 соединен с первым входом первого смесителя 9„выход которого соединен с вторым входом первого фазового детектора 5, второй выход первого перейтраиваемого кварцевого генератора 7 соединен с вторым входом первой схе45 мы 26 исключения, выход которой через последовательно соединенные второй делитель 2, второй фазовращатель 4, второй фазовый детектор 6, второй пе рестраиваемый кварцевый генератор 8 соединен с первым входом третьего смесителя 11, входом управляемого делителя 15 и вторым входом фазового детектора 12 высокой частоты, выход которого соединен через сумматор 13 постоянных напряжений с входом подстраиваемого генератора 14, выход которого соединен с первым входом сум1429300 матора 16 выходных напряжений и первым входом второго смесителя 10, второй вход которого является вторым входом формирователя, выход смесителя 10 соединен с первым входом фазового детектора 12 высокой частоты, второй вход сумматора 13 является третьим входом формирователя, выход управляемого делителя 15 соединен с вторым входом сумматора 16 выходных напряжений, выход которого соединен с входом формирователя il7 выходных напряжений, выхоД которого является выходом формирователя калиброванных интервалов времени, второй вход второго фазового детектора б соединен с выходом третьего смесителя 11, второй вход которого соединен с вторым входом первого смесителя 9 и является первым входом формирователя калиброванных интервалов времени; выход первого генератора 18 низкой частоты соединен с первым входом элемента И

24 и первым входом первого счетчика

20, выход переполнения которого соединен с R-ходом первого RS-триггера

22, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 24, выход которого соединен с первым входом первой схемы 26 исключения, выход второго генератора 19 низкой частоты соединен с первым входом второго элемента И 25 и первым входом второго счетчика 21, выход переполнения кото1 рого соединен с R-входом второго RS триггера 23, выход которого соединен с. вторым входом второго элемента

И 25, выход которого соединен с первым входом второй схемы 27 исключения, S-входы первого 22 и второго 23

RS-триггеров являются соответственно пятым и шестым входами формирователя, а входы предварительной записи первого 20 и второго 21 счетчиков являются соответственно седьмым и восьмым входами формирователя калиброванных интервалов времени.

Формирователь работает следующим образом.

Дпя создания калиброванных интервалов времени используется метод ис" ключения импульсов из периодической последовательности первой опорной частоты f поступающей на вход формирователя, и ее последующего деления с помощью делителя 1 в N раз, Схема

27 исключения иэ последовательности импульсов с высокой частотой исключа1429300 (2) ос о /! !+ о °

3 ет (не пропускает) . количество К импульсов, равное числу заданных низкочастотных импульсов, т.риходящ. х на ее управляюпвй вход с элемента И 25„ в результате чего последовательность импульсов на выходе делителя 1, имеющая частоту f,/N, сдвигается по фазе на угол „=2% K/N и по времени на величину Ц„=К/fo, .

На первый вход элемента И 25 поступают импульсы с генератора 19 низкой частоты, а на второй вход поступает управляющий импульс с выхода RS-триггера 23. Количество импульсов, которое необходимо подать на вход схемы

27 исключения, определяется информацией, по тупающей на управляющий вход счетчика 21, После поступления на вход счетчика 21 с выхода генератора

19 з,аданного числа импульсов на выходе счетчика 21 появляется импульс переноса, который поступает на R-вход триггера 23 и запрещает прохождение иьгпульсов с выхода генератора 19 низкой 25 частоты через элемент И 25. Сигнал управления, поступающий Hà S-вход триггера 23,разрешает прохождение импульсов с генератора 19 низкой частоты через элемент И 25, 30

Минимальные фазовый и временной сдвиги (дискреты) при. этом соответственно равны Vo qq„=2 !1 /N и Р,и мин =

=1/f . Упомянутый сдвиг осуществляется относительно последовательности импульсов на выходе аналогичного де\ лителя 1 частоты второго формирователя, в котором на управляющий вход схемы 2? исключения импульсы не по40 ступают. Таким образом, можно задавать образцовый временной сдвиг на частоте повторения f /N Для получения малого фазового дискрета необходимо выполнять схемы 27 исключения и делитель 1 с большим коэффициентом

1 деления, что в свою очередь приводит к значительному снижению выходной частоты, увеличению которой препятствует ограниченный частотный диапа50 зон применяемых- в схеме 27 и делителе 1 микросхем. Для повышения частотного диапазона выходных сигналов и для уменьшения временного дискрета используется перенос фазовых соот55 ношений между сигналами с применением системы фазовой автоподстройки частоты (ФАЛЧ),работающей по вторичным биениям.

Система CAIN для получения выходных частот до 150 МГц внлюча :т в "ес первый фаэав..г.". петектар 5 низк:.х частот. перестраивае :1й кварцев..:u генера-,ор 7 а такие первый смесителя

9, Частота генератора 7 выбирается такой, чтобы удовлетворялось равенство где f — вторая опорная частота, поступающая на первый вход формирователя; — частота перестраиваемого кварцевого генератора 7 в режиме удержания, f,„первая опорная частота, поступающая на четвертый вход

- формирователя.

Первая и вторая опорные частоты выбираются такими, чтобы удовлетворялось равенство

В режиме удержания системы ФАПЧ изменения фазы на входе фазового детектора 5 передаются на выход пере" страиваемого кварцевого генератора 7.

Временной и фазовый дискреты на выходе перестраиваемого кварцевого генератора 7 соответственно составляют

1, 2 ( мнй !! мну Я ! (3)

Как следует из формулы (3), для уменьшения временного дискрета, задаваемого на частоте f„, необходимо увеличивать коэффициент N деления опорной частоты f т.е, уменьшать частоту 1О„/Н, на которой работает фазовый детектор и от которой зависит скорость подстройки частоты перестраиваемого кварцевого генератора 7, а это в свою очередь приводит к снижению быстродействия задания времени го сдвига, Для уменьшения дискретности и повышения быстродействия задания вре— менного сдвига используется вторая петля ФАПЧ, которая соединена"с выходом перестраиваемого кварцевого генератора 7 через схему 2б исключения, делитель 2 и фазовращатель 4." Вторая петля CAIN до 150 МГц содержит второй фазовый детектор 6, второй перестра"

1 иваемый кварцевый генератор 8, третий смеситель 11. Сигнал с выхода генератора 7 поступает на схему 26

5 1429300

Исключения и далее через делитель 2 частоты f< в N2 Раза и фазовращатель

4 на вход фазового детектора б. Если

Иа вход схемы 26 исключения управля ющие импульсы не поступают, то сдви5 гам, определенным выражением (3) и заданным на выходе перестраиваемого кварцевого генератора 7 на частоте соответствуют фазовь1е и временные дискреты (( 1 1,/1(1(ЛИН = — --- 7(Ь / 1(лИИ =

1

Ф (4)

N4 f4 (—

1 f2 иин

2 2 (— . К (112 2

2 (л И((27 К (— °

1(1

2 (7) 2%

; М;

1иии л 1а

21(К .

Ф= ——

N,N2

ly

2ИИИ )д

К

1, 1 1л 1 (2 2 (5) (8) Г =ш f„+f„ полученные. на выходе делителя 2 на частоте f< /И

В режиме удержания петли ФАПЧ изме.нения фазы на входах фазового детек- 2р ора 6 передаются на выход перестраваемого кварцевого генератора 8. Вре 2иин 49Bзо >>>>@ @f2 НИн

Креты, временной l, и фазовый сдвиги на выходе перестраиваемого 25 генератора 8 соответственно составляtOT

В результате временной дискрет уменьшается в N2 раз, а быстродействие задания временного сдвига при этом уменьшается незначительно потому, что частота, на которой работает фазовый детектор 6 второй петли, равна fp /N2, что при fy =Г,л в- Нл раз вышее, чем в случае использования толь- о ко одной петли ФАПЧ и делителя с коэффициентом деления N< ° Б2 °

Если управляющие импульсы поступают на вход управления только схемы 26 исключения и не поступают на вход 45 управпения схемы 27, то временной и фазовый дискреты, временной и фазовый сдвиги на ныходе делителя 2 на частоте f /N соответственно составляют

2 1 50 @„„„= «р-, Ц /Б„„„=

2 л f /N=;; )/N= — . (6) Этим сдвигам соответствуют следую- „ щие временной и фазовый дискреты, временной и фазовый сдвиги на частоте

f на выходе перестраиваемого генератора 8

Количество импульсов, поступающих на вход управления схемы 26 исключе( ния с элемента И 24, задается с помощью генератора 18, счетчика 20, триггера 22 и элемента И 24„Ha псрвый вход элемента И 24 поступают импульсы с генератора 18 низкой частоты, а на второй вход поступает управ= ляющий импульс с выхода RS-триггера

22. Количество импульсов, которые необходимо подать на вход схемы 26 исключения, определяется информацией, поступающей на вход записи счетчика

20. После поступления на вход счетчика 20 с выхода генератора 18 заданного числа импульсов на выходе счетчика 20 появляется импульс переноса, который поступает на В-вход триггера

22 и запрещает прохождение импульсов с выхода генератора 18 низкой часто:ты через элемент И 24. Сигнал упран-, ления, поступающий на S-вход триггера 22, разрешает прохождение импульсов с генератора 18 низкой частоты через элемент И 24.

Для более низких выходных частот используется делитель 15 частоты с переменным коэффициентом деления.

Временной дискрет при этом сохраняет свою величину, Система ФАПЧ для поступления частот до 3 Гц включает в себя фазовый детектор 12 высокой частоты, перестраиваемый генератор 14, смеситель

10, сумматор 13 постоянных напряжений.

Третья опорная частота Гь„поступающая на второй вход формирователя калиброванных интервалов времени, определена выражением Г„=т f,„, где

m=2, 3,4,... (m — целое число, обозначающее номер гармоник) . Частота перестраиваемого генератора 14 выбирается равной

В режиме удержания системы ФАПЧ изменения фазы на выходе фазового детектора 12 высокой частоты передаются на выход перестраинаемого генератора 14.

Временной Г „„ и фазовый 1., ии дискреты, временной „ и фазовый

;1429300

Млло 1 1 . э 1, с з!.

К Р 2%К (10) 20

ЗО

40 1 сдвиги, соот ветст вуюшие выражению (5 ), на выходе пер естраи ваемо го ге н ер ат ор а 14 сост авляют (1..,У 2 Й

Я Я--;, 4 3нилл- Я-Ял и ъ л

К,о 2%K (9)

Временной ц цци фазовый дискреты, временной H фазовый

1 гз

f з сдвиГи, соответствующие выражению (7), на выходе перестраиваемого гене ратора 14 составляют

Дпя получения различных выходных частот на третий вход формирователя подается постоянное напряжение, изменением которого перестраивается частота генератора 14 с учетом выполнения требования (8)..

Для объединения сигналов по выходу служит сумматор 16 выходных напряжений, разрешакиций прохождение на выход сигнала нужной частоты. Формироватепь 17 выходных напряжений предназначен для формирования коротКОГО H JIbcHoro сиГнала из синусоиДаЛЬНОГО °

Погрешность задания калиброванных временных сдвигов однозначно определяется погрешностью задания фазовых сдвигов, которая, в свою очередь, зависит только от перекрестных связей между каналами и от точности подстройки фазы кольцами систем ФАПЧ. Развяэывающие устройства, поставленные на входах s смесителях, обеспечивают развязку между каналами до 80-100 дБ, что приводит к временной погрешности не более 0,01Х от периода. Точность подстройки фазы зависит от стабильности частоты генераторов и полосы удержания Я„ системы ФАПЧ

cos f,==P /Я„, (11) где ., - разность фаз в точке устойчивого равновесия;

Й„- начальные расстройки.

Нестабильность частот генераторов приводит к изменению начальной расстройки aP„что в свою очередь приводит к нестабильности временного интервала дГ=.Л, A=arCSiII ЬД,1 В= Я /-". где и) — частота подстраиваемого генератора системы ФАПЧ.

Таким образом, использование дополнительно в формирователе калиброванных интервалов времени последовательно соединенных схем исключения, делителя и второй петли ФАПЧ до

150 МГц позволило уменьшить дискретность задания временного сдвига в И раз при незначительном уменьшении быстродействия задания временного сдвига.

Формула иэ обретения

Формирователь калиброванных интервалов времени, содержащий последовательно соединенные первый делитель, первый фазовращатель, первый фазовый детектор низкой частоты, первый пс:рестраиваемый .кварцевый генератор и первый смеситель, выход которого сое» динен с вторым входом первого фазово-го детектора, второй вход первого смесителя соединен с первым входом формирователя калиброванных интерва-., лов времени, а также последовательно соединенные фазовый детектор высокой частоты, сумматор постоянных напряжений, подстраиваеяай генератор, выход которого соединен с первым входом сумматора выходных напряжений и первым BxopoM смесителя, BTopOA Bxop которого является вторым входом формирователя калиброванных интервалов времени, выход второго смесителя соединен с первым входом фазового детектора высокой частоты, второй вход которого соединен с входом управляемого делителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора выходных напряжений, выход которого соеди45 нен с входом Формирователя выходных напряжений, выход которого является, выходом формирователя калиброванных интервалов времени, второй вход сум" матора постоя нных напряжений являет50 ся третьим входом формирователя калиброванных интервалов времени, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения дискретности и пожппе. ния быстродействия задания временного сдвига, в него введены два генератора низкой частоты, два счетчика, два RS-триггера, два элемента И, две, схемы исключения, второй фаэовращатель второй фазовый детектор, вто! 429300 1О

Составитель В. Котов

Техред Л. Сердюкова

Редактор Н.Лазаренко

Корректор М,1 !ароши

Тираж 929 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5)43/55

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рой перестраиваежй кварцевый генератор, третий смеситель, второй делитель, наход которого через. поспедова" тельно соединенные второй фазовращатель, второй фазовый детектор соединен с входом второго перестраиваемого кварцевого, генератора, выход которого соединен с входом управляемого делителя и первым входом третьего смесителя, выход которого соединен с

:вторым входом второго фазового детек, тора, второй вход третьего смесителя ,соединен с вторым входом первого сме, сителя, выход первого генератора низ:кой частоты соединен с первым входом

::первого элемента И и первым входом

:первого счетчика, выход переполнения

:которого соединен с R-входом первого

RS-триггера, выход которого соединен :с вторым входом первого элемента И, . выход которого соединен с первым вхо,:дом первой схемы исключения, выход

:которой соединен с входом второго делителя, второй выход первого перестраиваемого кварцевого генератора соединен с. вторым входом первой схемы исключения, выход второго генератора низкой частоты соединен с первым входом второго элемента И и первым входом второго счетчика, выход переполнения которого соединен с К-входом второго

t0 RS-триггера, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом второй схемы исключения, выход которой соединен с входом первого делителя, второй вход второй схемы исключения является четвертым входо формирователя калиброванных временных интервалов, Б-входы первого и второго RS-триггеров являются пятым и

2О шестым входами, а входы предварительной записи первого и второго счетчиков являются седьмым и восьмым входами формирователя калиброванных интер валов времени.