Генератор калиброванных интервалов времени

 

(72) Авторы изобретения

А. А. Остапенко, А. С. Бондаревский, А. А. Сазонов., Ю. К. Сидоров и Н.С. Жилин

/

/

/ (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР КАЛИБРОВАННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

BPEMFHH

Изобретение относится к электроизме- рительной технике и может быть использовано в аппаратуре для контроля и измерения временных параметров интегральных микросхем.

По основному авт. св. М 748337

5 известен генератор калиброванных интервалов времени, содержашкй последовательно соединенный первый опорный генератор, формирователь; детектор кратных частот о и сумматор постоянного напряжения, вы= ход которого соединен с опорным пере страиваемым генератором, второй опорный генератор, источник постоянного напряжения, при этом каждый канал содержит управляемый делитель частоты, фазовращатеж, низкочастотный и высокочастотный фазовые детекторы, первый и второй смесителя, .сумматор постоянного напряжения и сумматор выходных напряжений, перестраиваемый кварцевый генератор и перестраиваемый генератор, делитель частоты и формирователь выходных напряжений(1).

Однако в данном устройстве наблюдается наличие мгновенной нестабильности временного интервала, которая зависит от нестабильности и точност« задании частот первого и второго опорных генераторов.

Целью изобретения является повыаеиие точности генератора за счет уменыиен«и мгновенной нестабильности временного пФ тервала в широком частотном диапазоне.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор калиброванных «нтервалов времени, содержащий общие для двух каналов последовательно соединенные пер вый опорный генератор, формирователь, цатектор кратных частот и сумматор постоянного напряжения, второй вход которого соединен с источником постоянного напряжения, а выход - со BKO«oM опорного перестраиваемого генератора, второй опорный генератор, а каждый канал со» держит послецовательно соединенные управ. ляемый делитель частоты, формирователь, фазовый детектор низкой частоты, пере3 9075 страиваемый кварцевый генератор и первый смеситель, выход которого соединен

cD вторым входом фазового детектора низкой частоты, первый вход первого смесителя — с выходом второго опорного генератора и входом первого смесителя второго канала, второй вход первого смесителя соединен через делитель частоты с первым вхопом первого сумматора выкопных напряжений, второй вход которого tp соединен с первым входом второго смесителя, второй вход которого соединен с

1 выхоцом опорного перестраиваемого генератора и со входом смесителя другого канала, а выкоп — через последовательно 15 соединенные фазовый детектор высокой частоты, второй сумматор постоянных напряжений и перестраиваемый гвйвратор ко второму входу первого сумматора постоянных напряжений, выхоп которого со- рр епинен со входом формирователя входных напряжений, а вход делителя частотысо вторым входом фазового детектора высо кой частоты, пополнительно введены управляемый пелитель частоты, фазовый $5 детектор низкой частоты, и смеситель, выход которого подключен ко входу второго опорного генератора, который выполнен попстраиваемым, а первый и второй входы фазового детектора низкой час 5О тоти соединены соответственно с выходами дополнительных управляемого делителя частоты и смесителя, первый вход которого соепинен с выходом второго опорного генератора, а второй вкодко входу дополнительного управляемого делителя частоты и выхопу первого опорного генератора.

На чертеже представлена функциональная схема генератора калиброванных интервалов времени.

Генератор содержит опорные генвра торы 1 и 2, формирователь 3, петектор 4 кратных частот, опорный перестраиваемый генератор 5, источник 6 постоянного напряжения, сумматор 7 постоянных напряжений, управляемый пелитель 8 . частоты, фазовой детектор 9 низкой частоты, смеситвль 10, каналы

11, каждый из которых содержит управляемый делитель l 2 частоты, фа зов ращатель 13, фазовый детектор 14 низкой частоты, перестраиваемый кварцевый генератор 15, смеситвли 16 и 17, фазовый детектор 18 высокой частоты, сум55 маторы 19 и р 20 постоянных напряжений, перестраиваемый генератор 21, формирователь 22 выходных напряжений, делитель 23 частоты.

06. ф

Генс-.parop работает следующим образом.

Йля создания калиброванных интервалов времени используется фазовый метод с применением многоустойчивых фа зовых элементов, выполненных в виде управляемых делителей 12 частоты. Если под воздействием внешнего импульсного, сигнала изменить состояние первого триг« гера управляемого делителя 12, то это приведет к сдвигу фазы на выходе управляемого целителя 12 первого канала относительно второго канала, равному

360 /М, где Й вЂ” ко ффицивнт деления, или к соотвв ствующему ему временному спвигу, равному 1/2о, гпе © частота опорного генератора. Таким образом можно задавать образцовый временной сдвиг на частоте повторения jg JN

11ля получения малого временного пискре.— та необходимо выполнять управляемые целители 12 с большим коэффициентом деления, что в свою очередь, приведет к значительному снижению выходной частоты, увеличению которой препятствует ограниченный частотный диапазон применяемых в управляемых делителях микросхем. Для повышения частотного диапазона выкодных сигналов используется перенос временных соотношений между сигналами с .применением системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), работаю шей по вторичным биениям.

Система ФАПЧ для получения выходных частот до 150 МГц включает .в себя фа- ° зовый детектор 14 низких частот, опор— ный поцстраивавмый кварцевый гвйвратор

2 и перестраиваемый кварцевый генвра тор 15, а также смеситель 16. Частоты генераторов 2 и 15 выбираются такими, чтобы удовлетворялось Равенство гав 1 > - частота опорного подстраиваемого кварцевого генератора 2; — частота первстраивавмого квар-1 цевого генератора 15, в режиме удержания, % - частота опорного генератора 1.

Система ФАПЧ для получения второй опорной частоты по 150 МГц включает в себя управляемый делитель 8 частоты, фазовый детектор 9низких частот, опорный подспраиваемый кварцевый генератор

2 и смеситель 10. С помощью системы

ФАПЧ частота опорного подстраиваемогD кварцевого генератора 9 выбирается такой, чтобы удовлетворилось равенство îà= î1 (и+КО„. (2) COSVo -"Я.,„IЯ. у (6) Таким образом, использование в генераторе калиброванных интервалов време-ни опорного подстраиваемого кварцевого генератора 2 с петлей ФАПЧ позволило уменьшить мгновенную нестабильность временного сдвига до 10 нс и обеспечить ее независимость or точности зада» ння частоты $0 и f опорнык генераторов 1 и 2, что привело к уменьшению погрешности задания временного crrarrra, Генератор калиброванных интервалов времени по авт. св. М 748337, о гл и ч.а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно ввецены управляемый целитель частоты, фазовый детектор низкой частоты и сме ситель,выход которого подключен ко вко5 907

В режиме удержания системы ФАЙЧ изменения фазы на входе фазового детектора 14 передаются на выход перестранваемого кварцевого генератора 15. Временной днскрет на выходе пере- % страиваемого кварцевого генератора 1 5 составляет = — I (3) л

2 Ел Ме

ХИ. где Ч= - дискрет фазы íà выходе управляемого целителя 121п частоты., Для более низких выходных частот используется делитель 23 частоты с переменным коэффициентом целения. Âðåменной дискрет при этом сокраняет свою 1 величину.

Система ФАПЧ цля получения частот до 3 ГГц включает в себя фазовый детектор 18 высоких частот, перестраиваемый генератор 21, смесигель 17, сум- 20 матор 19 постоянного напряжения, формирователь 3, детектор 4 кратных частот, источник 6 постоянного регулируемого напряжения, сумматор 7 постоянного на= пряження и перестраиваемый опорный ге- ?5 нератор 5. Сигнал опорного генератора 1 поступает на формирователь 3, где происхоцит формирование гармонических составляющих, и далее на детектор 4 кратных частот, где происходит сравнение 30 основной частоты генератора 5 с одной иэ гармоник частоты опорного генератора 1.

Сигнал рассогласования с выкода детектора 4 кратных частот управляет частотой . опорного;дерестраиваемого генератора 5, навязывая ей стабильность опорного генератора 1. Таким образом,. частота опорного перестраиваемого генератора Ega определяется 0 Vrr fN> gp где М 2, 3, 4,... (я - целое число, обозначающее номер гармоник). Частота перестраиваемого генератора 21 выбирается равной =г " х О1 Л (4)

В режиме удержайня системы ФАПЧ изменения фазы на выходе фазового детектора 18 высокой частоты передаются на выход перестраиваемого генератора 21.

S0

Временной цискрет на выходе перестраиваемого генерато а 21 составляет (,5)

Для получения различных выходных частот используется источник 6 постоян- ного регулируемого напряжения, изменением которого перестраиваются как частота опорного перестраиваемого генерато

506 б ра 5 с гармоники на гармонику, так и частота перестраиваемого генератора 21 с учетом выполнения требования(4), Для обьединения сигналов по выходу служит сумматор 20 выкоднык напряжений, разрешавший прохождение на выход сигнала нужной частоты. Формирователь

22 выходных напряжений предназначен для формирования,короткого импульсного .сигнала rra сннусондального., Погрешность задания калиброванных временных сцвигов однозначно определяется погрешностью задания фазовык cgsrlгов, которая, в свою очередь, зависит только от перекресгнык связей между каналами и от точности подстройки фазы кольцами системой ФАПЧ, Развязывающие устройства, поставленные на входак в смесителях, обеспечивают развязку межау каналами цо 80-100 дБ, что приводит к временной погрешности не более 0,01% от периода. Точность подстройки фазы зависит от стабильности частоты генера" торов и полосы удержания системы где Vo — разность фаз в точке устойчивого равновесия, Я - начальные расстройки.

Нестабильность частот генераторов привоцит к изменению начальной расстройки

g Q, что, в свою очередь, приводит к нестабильности временного интервала

® аЖ М «< <©н lQq - я-н!А@ч

r lre 00 — частота подстраиваемого генерат ора с ис те мы ФА П Ч.

Формула изобретения вход подключен ко входу дополнительного управляемого целителя частоты и вйкоду первого опорного генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Авторское свидетельство СССР

Ж 748337, кл. 6047 10/06, 1978.

7 907506 ду второго опорного генератора, который выполнен подстраиваемым, а первый и второй входы фазового детектора низкой частоты соединены соответственно с выходами дополнительных управляемого делителя частоты и смесителя, первый вход которого соединен с выхоцом второго опорного генератора, а второй

Составитель Ю. Тюпич

Редактo В. Данко Тех ед М. Тенер gp ект Е, рошко

Заказ 587/56 Тираж 429 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по целам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r..Óæãîðoä, ул. Проектная, 4