Устройство для моделирования импульсного частотно-фазового дискриминатора

 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования при исследовании методами аналогового моделирования импульсных систем регулирования частоты с импульсным частотно-фазовым дискриминатором , в частности для исследования влияния совпадений импульсов сравниваемых частот на его выходное напряжение и на характеристики системы в целом. Цель изобретения - повьшение точности и расширение области применения за счет воспроизведения зависимости выходного сигнала от совпадений импульсов сравниваемых частот. Устройство содержит блок формирования разностной частоты, генератор однополярного напряжения частотой f-i.(t) , компаратор, интегратор, четыре элемента сравнения, пять ключей , элемент неравнозначности, три переключателя, два нуль-органа, дифференцирующие элементы, генератор регулируемых по скважности, прямоугольных импульсов частотой л(с), блок начальных условий интегрирования. Устройство воспроизводит совокупность уравнений, описывающих выходное напряжение дискриминатора с учетом совпадений импульсов сравниваемых час- . тот. 4 ил. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1 А1 (5И 4

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕ

H АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

ТЬ.

@ВЛХ() ." -""

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4101684/24-24 (22) 23.05.86 (46) 23.11.87. Бюл, Р 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (72) Г.В.Трель и В.В.Федоров (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 515121, кл. G 06 G 7/48, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 746588, кл. С 06 G 7/48, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ИМПУЛЬСНОГО ЧАСТОТНО-ФАЗОВОГО ДИСКРИМИНАТОРА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования при исследовании методами аналогового моделирования импульсных систем регулирования частоты с импульсным частотно-фазовым дискриминатором, в частности для исследования влияния совпадений импульсов сравниваемых частот на его выходное напряжение и на характеристики системы в целом. Цель изобретения — повышение точности и расширение области применения за счет воспроизведения зависимости выходного сигнала от совпадений импульсов сравниваемых частот. Устройство содержит блок формирования разностной частоты, генератор однополярного напряжения частотой f>(t), компаратор, интегратор, четыре элемента сравнения, пять ключей, элемент неравнозначности, три переключателя, два нуль-органа, дифференцирующие элементы, генератор регулируемых по скважности, прямоугольных импульсов частотой f (t:), блок начальных условий интегрирования.

Устройство воспроизводит совокупность уравнений, описывающих выходное напряжение дискриминатора с учетом совпадений импульсов сравниваемых частот. 4 ил.

1354218

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования при исследовании методами аналогового моделирования им5 пульсных систем регулирования частоты с импульсным частотно-фазовым дискриминатором (ИЧФД), в частности для исследования влияния совпадений импульсов сравниваемых частот:на его выходное напряжение и на характеристики системы в целом.

Цель изобретения — повышение точности и расширение области применения эа счет воспроизведения зависимости 15 выходного сигнала от совпадений импульсов сравниваемых частот.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — зависимость первого релейного сигнала U (hf) при изменении сигнала разностной частоты

h f(ñ) в областях значений — 2Г Е аЬХ (а) и h,f 2ь,f (б); на фиг.3— форма второгоимпульсного сигнала U z (t); »a фиг. 4 — импульсный сигнал

Б „„(Г), соответствующий выходному сигналу ИЧФД при линейном изменении сигнала q (c).

Устройство (фиг. 1) имеет вход 1 30 задания задающей частоты 1з(с), вход

2 задания регулируемой частоты f (с), выход 3 по напряжению 0„„„(с) и содержит блок 4 формирования разностной частоты, генератор 5 однополярного пилообразного напряжения частотой

fz(t), компаратор 6, интегратор 7, первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 элементы сравнения, первый

12, второй 13, третий 14, четвертый 40

15 и пятый 16 ключи, элемент 17 неравнозначности, первый 18, второй, 19 и третий 20 переключатели, первый 21 и второй 22 нуль-органы, дифференцирующие элементы 23 и 24„ 45 тор 25 регулируемых по скважности прямоугольных импульсов частотой

f>(t), первый 26, второй 27, третий

28, четвертый 29 и пятый 30 источники постоянных напряжений, инвертор

31 и блок 32 задания начальных условий.

Напряжения источников 26-30 пропорциональны, соответственно -2ii

4Т, 2т, 4ii и -2 II фазового рассогласования„ у источников 26 и 27 относительно шины нулевого потенциала, а у источников 28-30 относительно выхода интегратора 7.

Разнополярные напряжения относительно шины нулевого потенциала на выходе инвертора 31 пропорциональны произведению 2Г, Г (в), где — разрешающая способность цифрового элемента сравнения моделируемого ИЧФД.

Например, блок 4 при разнополярных входах 1 и 2 может быть выполнен на одном сумматоре; генераторы 5 и

25 — на интеграторах, компараторах, реле и источниках постоянного напряжения элементы 8-11 сравнения и нуль-органы 21 и 22 — на компараторах, дифференцирующие элементы 23 и

24 — на конденсаторах, ключи 12-16— на реле с замыкающими контактами, переключатели 18-20 — на реле с группой из замыкающего и размыкающего контактов, а элемент 17 неравнозначности — на двух таких реле и источнике постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

В процессе моделирования напряжение, пропорциональное задающей частоте f (с), поступает с входа 1 устройства на первый вход блока 4, на входы генераторов 5 и 25 и на вход инвертора 31. С входа 2 устройства напряжение, пропорциональное регулируемой частоте f (с), поступает на второй вход блока 4, с выхода которого напряжение, пропорциональное разностной частоте hf(с) = Е (с) — и (с), подают на вход первого нуль-органа 21, на первый вход четвертого элемента 11 сравнения и на информационный вход интегратора 7, на вход ввода начальных условий которого подают напряжение от блока задания 32 начальных условий. С выхода интегратора 7 напряжение, соответствующее фазовому рассогласованию между импульсами сравниваемых частот f (t) и Й (с), поступает на вход первого ключа 12, на первые входы первого 8 и второго 9 элементов сравнения, на входы третьего 28, четвертого 29 и пятого 30 источников, на вход второго нуль-органа 22, на первые входы третьего элемента 10 сравнения и первого переключателя 18, на второй вход компаратора 6, на первый вход которого подают опорное напряжение с выхода генератора 5. На выходе компаратора 6, т.е. на выходе 3 устройства, получают напряжение Lù,ä(ñ) (фиг. 4), соот1354218 ветствующее выходному напряжению моделируемого ИЧФД.

На вторые входы первого 8 и второго 9 элементов сравнения поступают от первого 26 и второго 27 источников напряжения, пропорциональные, соответственно, минимальному(„,„„ = -2ii и максимальному с м „ = 4ii значениям фазового рассогласования. С выходов элементов 8 и 9 сравнения напряжения поступают на управляющие входы первого 12 и второго 13 ключей соответственно. С выхода источника 28 напряжение, пропорциональное первому макс промежуточному значению< " = 2 и

"P фазового рассогласования, подают на второй вход третьего элемента 10 сравнения, на первый вход второго переключателя 19 и на вход .второго ключа 13. С выходов ключей 12 и 13 е сигналы сброса результата интегрирования поступают на вход сброса интегратора 7. В результате при достижении сигналом результата интегрирования

Ч" (С) значений (мс3кс = 4 или 4,иин=

= -2Г сигнал на выходе интегратора 7 релейно сбрасывается до промежуточных значений, соответственно, первого

nð пР фаЗового рассогласования.

С выходов четвертого 29 и пятого

30 источников напряжения, пропорциональные P мик = 2"Г H мак 4, поступают на вторые входы, соответственно, второго 19 и первого 18 переключателей, на управляющие входы которых поступает с выхода генератора 25 напряжение второго сигнала управления

U<(t) прямоугольной формы, скважность которого выбирают пропорциональной отношению длительностей импульсов ,сравниваемых частот (фиг. 3). Сигналы с выходов первого 18 и второго 19 переключателей подают на управляющие входы, соответственно, третьего 14 и четвертого 15 ключей, на входы ко-. торых, соответственно, через дифференцирующие элементы 23 и 24 поступают сигналы с выходов третьего элемента 10 сравнения и второго нульоргана 22. Сигналы с выходов ключей

14 и 15 поступают на вход пятого ключа 16, на управляющий вход которого с выхода элемента 17 неравнозначности поступает напряжение первого сигнала управления U1(hf) (фиг. 2), вы-! рабатываемое по сигналам первого нуль-органа 21 и четвертого элемента 11 сравнения, наличие которого имитирует факт совпадения импульсов сравниваемых частот f (t) и Йр(с).

Одновременно сигнал с выхода элемента 11 подают на управляющий вход третьего переключателя 20, на информационные входы которого от инвертора

31 поступают разнополярные напряже10 ния, пропорциональные произведению

2с. f (с) .

С выхода ключа 16 сигнал сброса результата интегрирования поступает на вход сброса интегратора 7 в исход15 ное положение. При наличии сигнала, если сигнал результата интегрироваМакс ния достигает значений " = 2 я (или

"Р "" = О), то сигнал на выходе интегра ора 7 релейно сбрасывается в за20 висимости от состояния сигнала U<(t), соответственно, доц„„„, = 4 к (или(" „ " =

= 2< ) или доф"„"" = О (или амин .фазового рассогласования.

В результате на выходе 3 устройст25 ва вырабатывается импульсное напряжение Б „(с), соответствующее выходному напряжению моделируемого ИЧФД, описываемое следующей системой уравнений:

U npu q (r) y (с)

V . (r)

О при q(с) » q(с) >

30 при t = О (2) (с) =

35 дК(с)йс + С;, при с, сt

Ч t; i=1,23, аЕ(с) = f,(с) — Г (с) (3) мин пР

2 li при

4к; при Ч(с1) =Чмнн. =

-2 и

3 (4) мнн

=Оприс=О;

С .о

Я) (с) = (5) .f I (с)dr. + c„, при слс

V сс с„п = 1,2,3, 55

С„= О при у (с„):-смаке= где Uù — ьжксимальное напряжение выходного сигнала U»„(t);

1354218 ф(с), Чма кс э Ам н н

Б, „(с) моделируемого ИЧФД эта система уравнений должна быть дополнена следующим уравнением релейного изменения начальных условий шагов интегрирования, отражающим возможность опрокидывания регулирования: фазовое рассогласование между импульсами сравниваемых частот и его экст5 ремальные значения;

f +(t), f (с)

Р мпкп

2i

1 пр дй(t)

Ч (с), V мсикс

10 положительная линейная пилообразная функция и ее максимальное значение; длительность импульса сиг- 15 нала 13 ÄÄ(t); момент времени, когда

q(t ) = 4н или с (t )

-2к; момент времени, когда 20

У(с„) = 2к; где с — момент времени, когда q (t;) =

2к или су (t ) = О, Выбор знака при 2 и зависит от того, какой из двух совпавших импульсов сравниваемых частот воспринят элементом сравнения — импульс задающей или импульс регулируемой частоты. Совпадающими считают импульсы, у которых временной сдвиг меньше разрешающей способности сс цифрового элемента сравнения ИЧФД.

СЧ Сц

При этом устройство реализует

25 уравнение (7) в виде с, с;, с., t„ соответствующие моменты времени начала и окончания

i-го и и-го шагов интегрирования; первое и второе промежу- 30 точные значения q(t) . учета влияния совпадений а выходное напряжение макс мин п т пп (8) В случае импульсов н

Ue, при -2ьс f д f(t) «0

О при О g f(r)

Бщ при 0 д f(t) 2с f3

0 при Е(с) g О когда

-2 c,,f (Л f(t) когда дс(с) 2с, f,, ходное напряжение U„ö(t) устройства не зависит от совпадений импульсов сравниваемых частот.

1де Uù, U — максимальные значения

Ф у Гй напряжений первого

U<(6f) и второго U (t) сигналов управления.

Знаки при 2 и в (8) зависят от принятого соответствия между направлениями сбросов результата интегрирования g (t) с промежуточных значений yìàêñ q мин

50 ла Б (с) (наличием или отсутствием

его) .

Таким образом, устройство воспроизводит совокупность уравнений (1)— (6), (8) и (9), описывающих выходное напряжение ИЧФД с учетом совпадений импульсов сравниваемых частот.

При отключении выхода пятого ключа

1б от входа сброса интегратора 7 выФормула изобретения

Устройство для моделирования импульсного частотно-фазового дискриминатора, содержащее первый, второй, третий и четвертый элементы сравнения, первый ключ, первый, второй и третий источники постоянных напряжений и интегратор, выход которого подключен к первым входам первого, второго и .третьего элементов сравнения, соединенных вторыми входами с выходами соответственно первого, второго и третьего источников постоянных напзадающая и регулируемая частоты; раэностная частота начальные условия шагов интегрирования; при q(t ) =p„= 2 п, при с1 (с;) = "„" = О, (7) макс U, (дй) Г U (t)l

- 2к —,— — 1 -2- - —

„мпн „U (д ) j U g(t)l

+ 2п-- — -- 1с1-2 —,— - при с (с;) =@ "" = О;

1354218 ряжений, выход первого элемента сравнения подключен к управляющему входу первого ключа, информационный вход и выход которого соединены соответст5 венно с выходом интегратора и с входом его сброса в исходное состояние, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения за счет вос- 1р произведения зависимости выходного сигнала от совпадений импульсов сравниваемых частот, оно содержит блок формирования разностной частоты, генератор однополярного пилообразного напряжения, компаратор, второй, третий, четвертый и пятый ключи, элемент неравнозначности, первый, второй и третий переключатели, два дифференцирующих элемента, генератор регунируе- эп мых по скважности прямоугольных импульсов, четвертый и пятый источники постоянных напряжений, первый и второй нуль-органы, инвертор и блок задания начальных условий, подключенный 25 выходом к входу ввода начальных условий интегратора, информационный вход которого соединен с первым входом четвертого элемента сравнения, с. входом первого нуль-органа и с выходом дб блока формирования разностной частоты, первый вход которого соединен с входами запуска генератора регулируемых по скважности прямоугольных импульсов и генератора однополярного пилообразного напряжения и является входом задания задающей частоты устройства, а второй вход — с входом задания регулируемой частоты устройства, выход генератора однополярного 4р пилообразного напряжения подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом интегратора, а выход является выходом устройства, один из выводов третьего источника постоянного напряжения подключен к первому информационному входу второго переключателя и через второй ключ, подсоединенный управляющим входом к выходу второго элемента сравнения, — к выходу первого ключа, первый информационный вход первого переключателя подключен непосредственно, а вторые информационные входы первого и второго переключателей соответственно через пятый и четвертый источники постоянных напряжений подключены к выходу интегратора, выходы третьего элемента сравнения и второго нуль-органа через соответствующие дифференцирующие элементы подключены к управляющим входам соответственно третьего и четвертого ключей, выходы которых объединены и через пятый ключ соединены с выходом второго ключа, информационные входы третьего и четвертого ключей подключены к выходам соответственно первого и второго переключателей, управляющие входы которых соединены с выходом генератора регулируемых по скважности прямоугольных импульсов, управляющий вход пятого ключа подключен к выходу элемента неравнозначности, первый вход которого соединен с выходом первого нуль-органа, а второй — с выходом четвертого элемента сравнения и с управляющим входом третьего переключателя, один информационный вход которого подключен непосредственно, а другой через инвертор — к входу задания задающей частоты устройства, а выход — к второму входу четвертого элемента сравнения, вход второго нульоргана соединен с первым входом третьего элемента сравнения, свободный вывод третьего источника постоянного напряжения подключен к выходу интегратора.

1354218 йю

4 д >-Л

Г

t

-2 Г f с р

Составитель А.Маслов

Техред JI.Олийнык

Корректор И.Муска

Редактор Н.Бобкова

Заказ 5696/45 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4