Система стабилизации задержки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик и 19574 22 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 04.01.81 (21) 3256460/18-21 с прнсоеднненнехт заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень М ЗЗ (5l)M- Кл.

Н 03 К 5/13

Q 05 В 19/18

Я 05 В 13/02

1Ьеударстеанмб квинтет. СССР ае делам кзабретеннй к отхрыткй (Ы) УДК 621.318. .5(088.8) Дата опубликования опнсання07.09.82 (72) Автор изобретения

A. H. Чистяков (71) Заявитель (54) СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ЗАДЕРЖКИ

Изобретение относится к радиоэлектронным система с время-импульсным представлением информации, в частности к радиоэлектронному оборудованию навигационных радиомаяков, а также к аппа5 ратуре контроля бортовых измерителей дальности и предназначено для стабилизации задержки в тракте аппаратуры конт.роля, а также для формирования временных интервалов между импульсами, несу 1О шими передаваемую информацию.

Известно цифровое устройство дпя формирования задержки импульсов, содержащее тактовый генератор, выход которого соединен с первым входом логического блока, второй вход которого соединен с источником импульсов запуска, выход по . гического блока подключен к входу.двоичного счетчика, выходы разрядов кото- зв рого соединены с первыми входами блока сравнения, вторые входы которого подкао- чены к выходам соответствующих разрядов запоминающего регистра, а выход

2 блока сравнения соединен,с выходом ус трой ства (1), Однако устройство имеет недостаточную точность.

Известно устройство задержки, содер- . жащее последовательно соединенные пер; вый блок преобразования, блок регулиру.емой задержки, второй блок преобразова ния, выход которого подключен к выходу устройства и к первому входу триггера, . второй вход которого соединен с вхо- .дом первого блока преобразования и вхо» дом устройстВа & Выход указанного трит » гера подкшочен к первому входу диффе-, ренцирующего блока и первому вхоцу счет чика, второй вход которого соединен с

Вйходом кварцевого генератора, а выход указанного счетчика подключен к Второму входу днфференцируюшего блока,выххМ которого подсоединен к управляющему входу блока регулируемой задержки (2)

B устройстве производится стабипиз&» ция задержки входных ямпульсов в блоках.преобразования за счет изменения

3 9574 регупируемой задержки, которое происходит под воздействием управпяюшего напряжения с выхода дифференцируюшего блока. Однако, точность стабицизации задержки > недостаточно высока. Это обусповпено тем, что формируемый счетчиком временной интервап включает в себя температурную нестабипьность копебаний кварцевого генератора; несинхронность поступления входных импульсов по отношению к импульсам кварцевого генератора, равная периоду кварцевого генератора, попностью входит в погрешность стабипизируемой задержки.

Кроме того, дифференцируюший бпок, явпяюшийся блоком сравнения, имеет ограииченный рабочий диапазон по входным сигналам, точность его работы зависит от частоты следования сравниваемых сигналов. 20. цепь изобретения — повышение точности системы стабипизации задержки. ,Бля достижения цепи в систему стабилизации задержки, содержащую поспедовательно соединенные первый бпок преобразования, блок регупироемой задержки и второй блок преобразования, выход которого подключен к выходу устройства и к первому входу триггера, второй вход которого соединен с входом первого бпока преобразования и входом системы, кварцевый генератор, выход которого подключен к первому входу счетчика, введены регистр, арифметико-погическое устройство, первый и второй преобразоватепи время-код, первый и второй временные дисKpHMHHGT0pbl > постоянное запомин&юшее устройство, . цифровой датчик темпера туры, триггер задержки и инвертор, вход которого подключен к выходу кварцевого генератора, а выход инвертора

40 соединен с первым входом триггера задержки, второй вход которого объединен с первым входом второго временного дискриминатора и подключен к первому выходу триггера, подкшоченного вторым выходом z первому входу первого временного дискриминатора,. второй вход которого объединен с вторым входом счетчика и подключен к первому выходу триггера задержки, второй выход которого соединен с вторым входом второго временного дискриминатора, подключенного выходом к входу второго преобразоватепя время-коц, выход которого соединен с первым входом арифметико-логического. устройства, 55 второй вход которого подкл6 ен к выходу первого преобразователя время-код, входом соединенного с выходом первого

22 4 временного дискриминатора, третий вход арифметико-логического устройства объединен с первым адресным входом постоянного запоминаюшего устройства и BOAключен к выходу счетчика, а четвертый вход арифметиксь-логического устройства соединен с выходом, постоянного запоминающего устройства, второй адресный вход которого подкпючен к выходу цифрового датчика температуры, входом соединенного с выходом кварцевого генератора в

В системе цифровой датчик температуры содержит термозависимый кварцевый генератор, подкпюченный через соединенные последовательно эпемент совцадения и счетчик адреса к входу буферного регистра, умножитепь периода, вход которого подключен к входу цифрового датчика темцературы, а выход — к второму входу буферного регистра, при этом выход счетчика адреса подключен к выходу цифрового датчика температуры. . На фиг. 1 представпена функпиональная схема системы; на фиг. 2 — временные диаграммы; на фиг. 3 - функциональная схема цифрового датчика температу« ры

Устройство содержит первый бпок 1 преобразования, бпок 2 регупируемой задержки, второй бпок 3 преобразования, триггер 4, кварцевый генератор 5, ин- вертор 6, триггер 7 задержки, счетчик

8, первый временной дискриминатор 9, второй временной дискриминатор 10, первый цреобразоватепь 11 время-код, второй преобразователь 12 время-код, арифметико-логическое устройство 13, цифровой датчик 14 температуры, постоянное запоминающее устройство 15, регистр 16.

На фиг. 2 изображены временные диаграммы, поясняюпже работу предпагаемой системы, где:

a — импупьсы на входе первого бпока, преобразования 1; б — сигнап на первом выходе триггера 4;

b - импульс на выходе второго бпока

3 преобразования; — импульсы на выходе кварцевого генератора 5;

g - импульсы на выходе инвертора 6;

Š— сигнал на первом выходе триггера задержки; ж - сигнал на выходе первого временного дискриминатора 9;

g - сигнап as выходе второго временного дискриминатора 10;

5 957422 d де П - числовой результат на выходе арифметико-логического устройства 13;

A - число, соответствующее необходимому значению эадержхи Г )

С - число, соответствующее временному интервалу 7o поступившее иэ счетчика З

С<,С>- соответственно числовое значение временных интервалов b3

Ф." — импульс на выходе первого бпо- натором и поступает в виде импульса длика 1 преобразования; тельностью 41 на вход первого преобK — импульс на выходе блока 2 ре- разоватепя время-код, где происходит прегулируемой задержки; : образование время 44 в цифровой код, — время; который далее выдается в арифметико-ло— период кварцевого генератора 5; гическое устройство 13. Пройдя через ло „- время задержки первого. блока следовательно соединенные первый блок преобразования 1; 1 преобразования, блок 2 регулируемой

, — время задержки блока регупиру- задержки и второй блок 3 преобразоваемой задержки 2; 1о ния, импульс {фиг. 2о) поступает на вы(— время задержки второго бпока ход системы и второй Bxogl триггера 4. преобразования 3; Триггер 4 при этом сбрасывается в ис1 — стабилизируемая системой за- ходное нулевое состояние (ф . 2р. В „. держка; жайшим по времени синхронизирующим

Ь„- временной интервал, преобразу t5 перепадом с выхода интегратора 6 мый первым преобразователем 11 триггер 7. задержки устанавливается в время-код; нулевое состояние. Временной интервал д — временный интервал, преобразу между моментом установки в нулевое емый вторым преобразователем состояние триггера 4 и триггера 7 за12 время-код; держки выделяется вторым временным

1 - время работы арифметического дискриминатором 10 в виде импульса длиустройства. тепьностью д 2 (фиг. 2,3), который двФункционапьная схема цифрового дат- лее преобразуется в цифровой код вторым чика температуры, изображенная на фиг.3 преобразователем 12 врем -код. Код вресодержит умножитепь 17 периода, эпе- 2$ менного интервала д2 с выхода преобра мент 18 совпадения, счетчик 19 адреса, зователя 12 время-код поступает в арифбуферный регистр 20, термозависимый метнко-логическое устройство 1 3. Крокварцевый генератор 21. ме того, в арифметико-логическое устрой

В исходном состоянии на входе систе- ство поступает код опорного временного мы отсутствуют импульсы и состояние о интервала о на выходе счетчика 8. Опорблока регулируемой задержки 2, регистр ный интервал о равен числу периодов ра 1 6 и арифметикологического устройст- кварцевого генератора, сосчитанных счетва 13 произвольное. Триггер4и триггер7 чиком 8 умноженному на 6<. задержки находится в нулевом состоянии, Одновременно код числа Т с выхода поэтому счетчик 8 и временные дискрими- счетчика 8 поступает на вход постояннонаторы 9 и 10 закрыты и находятся в го запоминающего устройства 15, при

3$ нулевом состоянии. цифровой датчик 14 этом выходной, код постоянного заломи- > температуры выдает цифровой код дпя ад- наюшего устройства соответствует значе ресапии данных, хранимых в постоянном нию To и окружающей температуры, цифрозапоминающем устройстве 15. Преобра-:вой код которой поступает на другой вход

gP,e: зователи 11 и 12 время-код находятся постоянного запоминающего устройства в нулевом состоянии. 15. Выходной код постоянного эапомина

Система работает следуюшим обра- |ощего устройства 15 поступает в арифэом. метико-логическое устройство 13, котоПри.поступлении входного импульса рое осуществляет обработку полученной (фиг. 2g) триггер 4 устанавливается в информации согласно формуле

4$ единичное состояние (фиг. 2$).. Ближайший по времени синхронизирующий пере- р=д-(С,iС -C, С,), (1) пад на выходе инвертора 6 устанавлива- . ет триггер 7 задержки в единичное состояние (фиг. 2а,,e). Сигнал с первого выхода триггера 7 задержки открывает счетчик 8 дпя счета импульсов кварцево

ro генератора 5 (фиг. 2 ).

Временной интервал между моментами времени установки в единичное состояние $$ триггера 4 (фиг. 25) и установки в едийичное состояние триггера 7 задержки выделяется первым временным дискрими957422

7, и Ь2 поступившее с выходов преобразователей время-код 11 и 12;

С вЂ” чисповое значение поправки из постоянного запоминающего устройства 15, Результат вычисления по формупе (1) иэ арифметико-логического устройства

13 передается в регистр 16, выходной сигнап которого управпяет бпоком 2 ре- 10 гулируемой задержки. Регупируемая задержка изменяется на вепичину (й 7.) (hI i) = — 7=-(й„ Ь +6ВР) -(2) где ь — дискретность регулируемой задержки;

АТ - отклонение задержки 1 от заданного значения;

6/1 — откпонение задержки первого щ блока 1 преобразования от но- минального значения;

6t.>- откпонение задержки второго блока 3 преобразования от номинального значения; 25

Ь -р — отклонение задержки бпока регулируемой задержки от номинального значения.

Знак "импульс в первой части равенства (2) означает, что изменение регу- ур лируемой задержки направпено противо попожно направлению изменения задержки

Ч, Изменения задержки Т явпяются медпенно изменяющимися во времени, так как, обусловлены изменениями иэ-за старении элементов и изменение окружающей температуры. Поэтому число tip в регистре

16 в установившемся режиме является неизменным. При этом суммарная задержка первого бпока 1 преобразования бпока 4п

2 регулируемой задержки и второго бпока преобразования равна заданному значению задержки 1, С приходом каждого последующего импульса на вход системы описанная работа системы повторяется.

Время с, (фиг. 2Ь) дпя работы арифметико-логического устройства 13 выбирается в соответствии с его быстродействием.

Бпок 2 регупируемой задержки может быть реапиэован s вийе цифровой пинии задержки, управляемой цифровым кодом.

Преобразоватепи 11 и 12 время-код реапизуется, например, в виде рециркуляционного преобразоватепя.

Временные дискриминаторы 9 и 10 реаниэуются на логических эпемеитах ин-. теграпьных микросхем серии 130 .типа

1 30 IF .1 .

Григгер 4, триггер 7 задержки, инвертор 6, счетчик 8, регистр 16, арифметико-погическое устройство 13 реапизуются на эпементах интеграпьных микросхем серии 133, 136, 130, К 589 по известным схемам.

Поставленное запоминающее устройство 15 реализуется на интегральных микросхемах типа 558РР1.

Реализация блоков, преобразования зависит от их конкретного назначения. цифровой датчик температуры реализуется на интеграпьных микросхемах серий

133, 130 по схеме, приведенной на фиг Э.

B исходном состоянии счетчик 19 адреса -находится в нулевом состоянии, элемент 18 совпадения закрыт. Частота колебаний термозависимого кварцевого генератора соответствует. температуре ок - ружающей среды. цифровой датчик температуры работает следующим образом.

Умножитель 17 периода представляющий собой двоичный счетчик, производит умножение периода о кварцевого генератора 5 на величину Йо, При этом, на выходе умножитепя 17 периода форми руются импупьсы, длитепьность которых равна (МО ° ьо). На время действия выходного импульса умножителя 17 периода элемент 18 совпадения открывается и на его выход поступают импульсы от термозависимого кварцевого генератора 21, которые подсчитываются счетчиком 1-9 адреса.

После окончания выходного импульса умножитепя 17 периода эпемент 18 совпадения закрывается, а счетчик l 9 адреса остается в состоянии, соответствующем числу импупьсов термоэависимого кварцевого генератора 21 с периодом прошедших через эпемент 18 совпадения.

Затем в момент окончания выходного импульса умножитепя 17 периода чиспо иэ счетчика 19 адреса переписывается в буферный регистр 20, поспе чего счетчик

19 адреса сбраысвается в нупевое состояние (цепи сброса счетчика 19 не показаны), С приходом следующего выходного импульса умножитепя периода процесс формирования адреса повторяется. Поскопьку в установившемся режиме температура окружающей среды постоянна, s буферном регистре 20 хранится число, соответствующее этой температуре. Работа цифрового датчика температуры описывается следующим выражением;

„«"о "оном("+4 ) (3)

"1 нам (4}

957422 10 где Зоном, t t ном — дискретность регулируемой эапериодов колебаний кварцевого, соответ держки и преобразователей врественно генератора 5 и термоэависимо- мя-код.

ro кварцевого генератора 21; В схеме предлагаемой системы ста, Б — относительные изменения ко- g билиэации задержки не содержится диффелебаний, соответственно кварцевого гене- ренпирующей цепи приводяшей к снижению ратора 5 и термоэависимого кварцевого точности системы из-аа изменений парагенератора 21 (по отношению к номи- . метров от дестабилизирующих факторов, нальным значениям); а также за счет зависимости выходного да — коэффициент умножения периода 1О напряже,ния от частоты следования входумножитепвм 17; ных импульсов, которая в реальных сиК вЂ” результат, зафиксированный в стемах не является стабильной. счетчике 1 9 адреса и буферном регистре Использование предлагаемой цифровой

20. системы стабилизации задержки поэволяВвиду того, что значение величин бо 13 ет повысить точность формирования заи Б много меньше единицы, формулу держки, что дает воэможность повысить (3) можно упростить, если учесть, что точность радионавигационных систем с

"-"-8о представлением информации в виде вре>+ о менных интервалов, а также повышается

5,.8,"- о 3ô достоверность контроля бортовых. иэмеПри этом ф у (3) пе писывае ся . Рителей при использовании системы в в риде имитаторах маяков радионавигационных

К систем. Погрешность предлагаемой систе1 (yg g ) () мы по сравнению с известной уменьшаетWHOM ся в 5-8 раз.

Из (5) видно, что показания счетчика

19 адреса линейно зависит от относительного изменения частоты колебаний тер- Формупа изобретения моэависимого генератора.

При использовании в термоэависимом 1. -истема стаби,лизации задержки кварцевом генераторе резонатора с повер» держащая последовательно соединенные нутым У -срезом значения 8 t много первой блок преобразования, блок Регулибольше значений бо поэтомУ показание РУемой задеРжки и втоРой блок пРеобРасчетчика 19 адреса однозначно о@Ределя- зования, выход которого подключен к вы ют окружающую температуру, что H Hc- ходу системы и к первому входу тригге3S пользуется в системе дпя адресации tto- pa, второй вход которого соединен с вхостоянного запоминающего устройства 1-5 дом первого блока. преобразования и ВхоВ выходной информации постоянного дом системы, кварцевый генератор, вызапоминающего устройства 15 учитывает» ход которого подключен к первому входу ся изменение периода колебаний кварц - счетчика, о т л и ч а ю щ а я-с я тем, вого генератора 5 в зависимости m тем- что, с целью повышения точности, в нее . пературы. введены регистр, арифметико-логическое

Таким образом> в предлагаемой систе- Устройство первый и второй преобраэоваме устраняется влияние температурной тели время-код, первый и второй временнестабильности кварцевого генератора. Hbte AHcrpHMHBaTopbt, постоянное запомиКроме того, учитываются временные ин- лак шее устройство, цифровой датчик темтервалы, обусловленные несинхронностью пературы, триггер задержки и инвертор, поступления входных импульсов по отно- вход которого подключен к выходу reap» шению к импульсам кварцевого генерато- цевого генератора, а выход инвертора ра, что уменьшает погрешность из-за соединен с первым входом триггера за50 указанной несинхронности в К раз . держки, второй вход которого объединен л с первым входом второго временного дис"о (6) криминатора и псдключен к первому выи

I ходу триггера, подключенного вторым выгде K — коэффициент уменьшения погрею- ходом к первому входу первого временноИ ности системы из-еа несинхрон- .1 о дискриминатора, второй вход которого ности; . объединен с вторым входом счетчика и л - период колебаний кварцевого ге- подключен к первому выходу триггера эанератора; держки, второй выход которого соединен

967422

11 с вторым входом второго временного дискриминатора, подключенного выходом к входу второго преобразователя времякод, выход которого соединен с первым входом арифметико-логического устройства, второй вход которого подключен к выходу первого преобразователя время-код, входом соединенного с выходом первого временного дискриминатора, третий вход арифметико-логического устройства .обт единен с первым адресным входом постоянного запоминающего устройства и подключен к выходу счетчика, а четвертый вход арифметико-логического. устройства соединен с выходом постоянного запоминающего устройства, второй адресный вход которого подключен к выходу цифрового датчика температуры, входом соединенного с выходом кварцевого генера» тора.

12

2. Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем,что цифровой датчик температуры содержит термозависимый кварцевый генератор, подключенный через соединенные оследовательно элемент совпадения и счетчик адреса к входу буферного регистра, умножитель периода, вход которого подключен к входу цифрового датчика температуры, а выход - к второму вхо10 ду буферного регистра, при этом выход счетчика адреса подключен к выходу цифрового датчика температуры.

Источники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США И 3092808, кл. 340-1462, 1963.

2 Патент Франции N 2140713 кл. Н 03 К 5/ОО, Н 03 К 3/00, 7.10.80.