Генератор ступенчатого напряжения

 

В. А. Брагинский, А. К. Макеев, Ю. Б. Нестер ф и В. В. Орлов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР СТУПЕНЧАТОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, на- пример, в формирователях напряжений, применяемых в приемниках с автоматической перестройкой частоты.

Известен функциональный генератор напряжения, содержащий задакзций генератор импульсов, выход которого одновременно подключен к первому входу накапливающего сумматора, а также к входам двоичного счетчика и делителя частоты, выход которого соединен с входом формирователя команд. Выход двоичного счетчика связан с входом дешифратора, подключенного выходом к другому входу формирователя команд, входам коммутатора и блока устаноши кодов, выходы которого соединены с входами параллель-. ной записи накапливакацего сумматора, реверсивного регистра сдвига, нервов о 2о одноразрядного сумматора, а тапке первого и второго регистров сдвига, Первый выход (параллельный) реверсивногорегистра сдвига подключен к третьему

2 входу наканливакщего сумматора, а второй выход (последовательный) — к соот ветствующему входу второго одноразрядного сумматора, другой вход которого подключен к выходу первого регистра сдвига, аквачениого кольцевой обратной

@вялю. Выход второго одноразрядного сумматора соединен с входом последовательной записи реверсивного регистра сдвига. Первый вход первого одноразряд ного сумматора подключен к другому вы ходу первого регистра сдвига, à второй жод - к выходу коммутатора, два других входа которого подсоединены к соответста вукщим выход@и второго рви истра сдви» га, татке охваченного кольювой образ ной связью. Выход перми о одноразрядного сумматора соединен с соответствукнцим входом первого регистра сдвига, первый выход формирователя команд одновременно соединен с третьими жодами нервого регистра сдвига и первого одноразрядного сумматора, а также с вторыы входом второго регистра сдвига. Второй

3 93837 выход формирователя команд одновременно соединен с соответствукщими входами первого регистра сдвига; реверсивного регистра сдвига и второго одноразрядного сумматора, а третий выход с третьим

S вхОДОМ реверсивного регистра сдвига

Выход накапливающего сумматора связан с входом преобразователя код - напряжение, выход которого подключен к выходу устройства. Выходное напряжение этого генератора представляет собой кусочнолинейную функцию времени с огибающей, определяемой выражением, содержащим степеннную (параб ОлическУю1 и показательную составлякиме (1 3 ° !

Недостатком устройства является низкая точность работы. \

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является генератор ступенчатого напряжения, содержащий

20 задающий генератор импульсов, выход которого нодхпючен к первому входу двоичного счетчика, первый и второй накапливакхцие сумматоры, первые входы кото2$ рых подключены к выходу задающего генератора импульсов, а вторые - к выходу депителя частоты, выход первого накапливающего сумматора подключен к входу первого преобразователя код - нап-. ряжение, выход которого является выхо39 дом устройства, вход устройства йодключен х первому входу смесителя, второй вход которого подсоединен к выходу второго накапливакхцего сумматора через последовательно соединенные управляемый® генератор высокой частоты и второй преобразователь код - шацижение, а выход смесителя подиночвн к входу элемента регистра..пи, третьи ayrоды первого и второго иакапливаквцих суммматоров подклю- чены сос;ветственно к первому и второму вьясодам блока установи . кодов, третий выхо . которого подключен х входу статического регистра, первый выход формирователя команд подкпючен к четвертому вхосп второго на щпливакщего сумматора, а второй выход - к четвертому входу первого иаапливающего сумматора, дешифратор двоичного хода, первый выход которого подкпючен к второму So входу двоичного счетчика, выход делителя частоты цодкпючен к третьему входу двоичного счетчика, выход статического регистра подключен к одному из входов первого и второго накапливающих сумма- ЮЗ торов (2 ) .

Недостатком устройства является его низкое быстродействие.

S ф

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор счупенчатого напряжения, содержащий задающий генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу двоичного счетчика, первый и второй накапливаккцие сумматоры, первый входы которых подключены к выходу задакщего

- генератора импульсов, а вторые - к выходу делителя частоты, выход первого нак иипюающего сумматора подключен к входу первого преобразователя код — напряжение, выход которого является выходом устройства, вход устройства подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к выходу второго накапливающего сумматора через последовательно соединенные управляемый генератор высокой частоты и второй преобразователь код - напряжение, а выход смесителя подключен к входу элемента регистрации, третьи входы первого и вта рого накапливакщих сумматоров подключены соотвественно к первому и второму выходам блока установки кодов, третий выхоп которого попключен к вхопу статического регистра, первый выхеп фор. мирователя команд подключен к четвертому входу второго накапливакщего сумматора, а второй выход = к четвертому входу первого иакапливакацего сумматора, дешифратор двоичного кода, первый выход которого подключен к второму входу двоичного счетчика, в него введены первый и второй инверторы, комммутатор, элемент управления, сумматор приращения, первый вход которого соединен с первым входом элемента управления, и выходом задакщего генератора иьвульсов, второй вход - с четвертым выходом бпока установки кодов, третий вход - с пятыми входами первого к второго накапливаю» ппяс сумматоров с выходом комщ татора, четвертый вход - c третьим выходом

Формирователя: команд, а пятый вход - с вьпсодОМ делителя частоты, первый вход формирователя команд подипочен к выходу первого инвертора, вход которого соединен с выходом цешифратора двоичного кода и вторым входом элемента управления, третий вход которого подключен к выходу элемента регистрации и входу второго инвертора, выход которого подключен к второму входу формирователя команд, третий вход которого подключен к выходу элеменга управления и первому входу коммутатора, второй вход которого подключен к выходу статичес5 9383 кого регистраф третий вход » «K выходу сумматора приращения, выход двоичного счетчика подключен к входу дешифратора двоичного кода, второй выход которого соединен с входом делителя частоты, четверт.ый вход элемента управления соединен с первым выходом формирователя команд.

На фиг. 1 приведена структурная czeма устройства; на фиг. 2 — типовая эк- о вивалентная и принципиальная схема электронноперестраиваемого контура, управляемым элементом которого является варикап.

Устройство содержит задающий гене- 1s ритор 1 импульсов, двоичный счетчик 2 первый и второй накапливающие Сумматоры 3 и 4-, денитель 5 частоты, первый и второй преобразователи 6 и 7 коднапряжение, смеситель 8, управляемый 2о генератор 9 высокой частоты, элемент

lO регистрации, биса ll установки кодов, статический регистр 12, формиро-. ватель 13 команд, дешифратор 14 двоичного кода, первый и второй инверторы р

15 и 16, коммутатор 17, элемент 18 управления, сумматор 19 приращения.

Устройство работает следующим образом. Один цикл работы устройства состоит из последовательности шагов, выполняемых за определенное количество тактов.

За цикл перестройки выходное напряжение изменяется от минимального домаксимального значения, причем в каждом шаге на величину, иж еняющую частоту гетеродина. на значение 5 . Каждый шаг состоит из двух частей или двух этапов перестройки. На первом этапе формируется ступень изменения частоты гетеродина, на втором — частоты, управляемого генератора 9 высокой частоты. В первом такте напряжение в соответствукицем яакапливающем сумматоре увепичивается сразу на величину приращения напряжения в другом: накапливающем сумматоре за весь предшествукщий этап его перестройки, а в последующих тактах - мелкими приращениями доводится до иуяыой величины.

5о

Тактовую чжгтоту вырабатывает задающий генератор 1 импульсов, двоичный счетчик 2 с дешифратором 4 двоичного кода разделяют ее на пачки по принадлемаюсти к тому или иному шагу. Число шагов подсчитывает делитель 5 частоты.

В начале каждого цикла работы устройство приводится в исходное состояние. В статический регистр 12, в сумматор

19 приращения, а также в первый и второй накапливакщие сумматоры 3 и 4 через с оответству кицие информационные входы из блока 11 установки кодов записываются числа начальной установки.

При атом напряжение на выходе преобразователя 6 код — напряжение обеспечивает настройку гетеродина приемника на нижнюю частоту f a напряжение на выходе преобразователя 7 код — напряж ние вызывает настройку генератора 9 на половину частотного дискрета перестрой»

«и ки выше, т.е. на частоту, равную Х Ф вЂ”.

В суьпытор 19 приращения записываетс» код, соответствукщий такому приращеник напряжения на выходе преобразователя g, которое обеспечивает изменение частоты настройки тегеродина со значения Фи до значения, близкого к вели ине 7

6, при котором изменение частот настройки тегеродина и генератора 9 не пре вышает велнчииу б (< bФормирователь 13 команд устанавливается в положение, при котором на всех его выходах присутствуют нулевые потенциалы, запрещающие работу накапливающих сумматоров 3 и 4 и сумматора 19 приращения. На выходе элемента 18 управле шя устанавливается нулевой потенциал, что обеспечивает прохождение через коммутатор 17 кода с выхода статичес-. кого регистра 12. Делитель 5 частоты обнуляется, двоичный счетчик 2 устанавливается в исходное состояние.

На каждом шаге перестройхи на первом выходедешифратора 14 выполняется первый на данном шаге -,àïòîâûé импульс генератора 1 называемый далее импульсом запуска. Импульс имеет положительную полярность, равную периоду тактовой час тоты длительность и совпадающее с пере % . ним фронтом тактового импульса начало.

Указанный импульс поступает на второй вход элемента 18 управления и первый инвергор 15. С выхода инвертора 15 импульс запуска отрицательной полярности воздействует на первый вход формирователя 13 команд, изменяя потенциал на втором его выходе с нуля на единипу и разрешая тем самым работу первого накапливающего сумматора 3. Положительный импульс запуска проходит через элемент 18 управления на йервый вход коммутатора 17 и третий вход формиро78 7 0383 вателя 13 команд. При этом коммутатор

17 за время действия укаэанного импуль са пропускает на пятый вход накаплнвакщего сумматора 3 код с выхода- сумматора 19 приращения.

По заднему фронту тактового импульса, выэваииего появления импульса запуска, изменится код в накапливакщем сумматоре 3 на величину кода сумматора

19 приращения. Сосггветственно увели- 10 чится напряжение на выходе преобразователя 6 на величину, соответствующую изменению частоты настройки гетеродина на величину не более, чем cl . По окончании положительного импульса на третьем д входе формирователя 13 команд, на третьем выходе последнего нулевой потенциал сменяется единичным, что разрешает работу сумматора 19 приращений. По окончании того же импульса на первом входе коммутатора 17, гго имеет меето в момент действия переднего фронта очередного тактового импульса, коммутатор вместо кода сумматора 19 приращения передает на входы накапливающего 2s сумматора 3 и сумматора приращения статического регистра 12. ffo задним фронтам последующих тактовых импуль° сов генератора 1 в накапливающем сумматоре 3 и сумматоре 19 приращения з6 растут коды, увеличиваясь в каждом такте иа код статического регистра 12.

На выходе устройства соотве гственно возрастает напряжение, управляющее частотой гетеродина, и час гота последнего постепенно приближается к значению f +tt..

При достижении в кафом-либо такте гетеропином данной частоты,- значение разностной частоты на выходе смесите,ля 8 становится равным, либо чуть болыаим + . Элемент 10 регистрации реагирует на это формированием положительного импульса окончания нервого этапа перестройки. Укаэанный им45 пульс поступает на третий вход элемента 18 управления и вход второго инвертора 16. Сформированный инвертором

16 отрицательный импульс, воздействуя иа второй вход формирователя 13 команд, И изменяет состояния на всех выходах последнего на противоположные. На первом выходе устанавливается единичный потенциал, раэрешакщий работу на втором этапе перестройки накапливакщего сумматора 4, а на втором и третьем выходах - нулевые потенциалы, запрэщакщие работу первого накапливающего сумматора 3 и сумматора 19 приращения.

Положитещ,ный импульс на третьем входе элемента 18 управления и появившийся единичный потенциал на его четвертом входе создают условия для формирования элементом 18 (под действием на первом входе очередного тактового импульса) положительного импульса,импульса начала второго этапа перестройки, причем параметры его аналогичны параметрам задакщего импульса, {длительность раина нериоду тактовой частоты, начало совпадает с началом импульса тактовой частоты, его передним фронтом). Во время действия этого импульса через коммутатор 17 на вход работаюсщего сумматора 4 поступает код с сумматора 19 приращения, в котором в данный момент хранится код приращения за все такты предыдущего этапа. По заднему фронту тактового импульса, обуслсьвившего появление импульса начала второго mana перестройки, во в гором накапливакщем сумматоре 19 увеличивается код на величину ком сумматора 19 приращения. По окончании импульса, сформированного элементом 1 8 управления (поступившего на третий вход формирователя 13 команд), изменяется потенциал на третьем выходе формирователя

13 команд с нуля на единицу и разрешается тем самым работа сумматора 19 приращения. Б этот же момент с выхода коммутатора 17 на пятый вход накапливакщего сумматора 4 и третий вход сумматора 19 приращения начинает постунать код с выхода статического регистра 12. Под действием последукщих тактовых импульсов в сумматорах 4 и 19 происходит увеличение кодов на величину кода статического регистра 12 в каждом такте до тех пор, пока выходное напряжение ПКН11 не достигнет значения, при котором частота генератора 9 не станет равной, либо незначительно большей величины д . При этом на выходе смесителя 8 значение разностной частоты вновь становится —, и подключенЬ ?. ный к выходу смесителя элемент 10 регистрации формирует второй на дан- ном шаге перестройки положительный импульс — импульс окончания второго этапа перестройки. Изменив полярность при прохождении через инвертор 16, укаэанный импульс воздействует на вто рой вход формирователя 13 команд так, что на первом и третьем выходж его единичные потенциалы сменяются нулеЬыми. Это означает, гго запрещается ранга накапливакщего сумматора 4 и

9383

Формула и зобретения

Генератор ступенчатого напряжения, содержащий задакщий генератор импульсов, выход которого подключен к первому

szopy двоичного счетчика, первый и второй накапливакщие сумматоры, первыевходы которых подкпючены к выходу ssдакщего генератора импульсов, а вторые к выходу делителя частоты, выход пер° вого накапливакщего сумматора подключен к входу первого преобразователя код «напряжение, samoa которого является выходом устройства, вход устроВИ ства подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен

9 сумматора 19 приращений. Нулевой потенциал, воздействукщий на четвертый вход элемента 18 управления, запреща- ет формирование указанным элементом каких-либо импульсов под дей:твием сигналов на его первом и третьем входах. Во всех последукщих тактах данного шага, число которых постоянно, и, как будет показано ниже, определяется числом на. последнем шаге, где оно мак- 10 симально, числа s сумматорах 3, 4 и

19 не изменяются. Последний импульс тактовой частоты из пачки данного шага с выхода дешифратора 14 двоичного кода поступает на делитель 4 частоты, изменяя его состояние на единицу. Hs следукщем шаге перестройки на втором выходе дешнфратора 14 снова выделяет ся импульс запуска i и перестройка гетерсаина и генератора 9 на частотный днскрет, близкий к ь, повтоярется.

При нрохождении всех шагов цикла делитель 5 возвращается в исходное состояние, вырабатывая при этом импульс окончания цикла. Данный импульс 2S поступает на вторые входы сумматоров

3 и 4 и пятый вход сумматора 19, устанавливая их в исходное для начала цикла состояние.

Увеличение быстродействии генера- зэ . тора ступенчатого напряжения достигается эа счет ускоренного формирования требуемой величины управлякщего напряжения íà кажцоь этапе перестройки, так как в конце каждого этапа перестройки код приращения управлакщего напряжения запоминается. В начале следующего этапа производится увеличение управлякщего напряжения сразу на величину приращения на предыдущем этапе.

78 10 к выходу второго накапливакщего сумматора через последовательно соединенные управляемый генератор высокой частоты и второй преобразователь код - напряжение, а выход - к входу элемента регистрации, третьи входы первого и второго накапливакщих сумматоров подключены соответственно к первому и второму выходам блока установки кодов, третий выход которого подключен к входу ста» тического регистра, первый выход фор мирователа команд подключен к четвертому входу второго накапливакщего сумматора, а второй выход - к четвертому входу первого накапливакщего сумматора, дешифратор двоичного кода, первый выход которого подключен к второму входу двоичного счетчика, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьпаения быстродействия, в него введены первый и второй инверторы, коммутатор, элемент управления, сумматор приращения, первый вход которого соединен с первым входом элемента управления и выходом задающего генератора импульсов, второй вход с четвертым выходом блока установки кодов, третий вход — с пятыми входами первого и второго накаплнвакщих оуМматоров и выходом коммутатора, четвертый вход — с третьим ныхо юм формирователя команд, а патый вход — с выходом делителя частоты, первый вход формирователя команд подключен к выходу первого инвертора, вход которого соединен с выходом дешифратора двоичного кода и вторым входом элемента управления, третий вход которого подключен к выходу элемента регистрации, и входу второго инвертора, выход которого подключен к второму входу формирователя команд, третий вход которого подключен к выходу элемента управления и первому. входу коммутатора, второй вход которого подключен к выходу статического регистра, третий вход - к samopy еумматора приращения, выход двоичного счэ чика подключен к входу дешифратора двоичного кода, второй выход которого соединен с входом делителя частоты, четвергый вход элевюнта управления со единен с яервым выходом формирователя. комазщ.

Источники информации, принятые во внимание при энспертнзэ

1. Авторское свидетельство СССР.

% 734746, кл. 6 069 7/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Ию 708498, ил. Н 03 К 4Ю2, 1977.