Импульсно-счетный частотный детектор

 

Использование: изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах, а также устройствах измерения частоты. Сущность изобрётения: устройство содержит усилитель-ограничитель 1, два одновибратора 2, 4, инвертор 3, сумматор 5, ФНЧ 6. 1-2-3-4-5-6.2-5.4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСKVIX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (51)5 Н 03 D 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Pvg f (21) 4837635/09 (22) 11.06.90 (46) 07.02.93. Бюл. ЬЬ 5 (71) Воронежский научно-исследовательский институт связи (72) Л.Т. Петроченко и В,B. Косяков (56) Заявка Великобритании

Q 2114832, кл, Н 03 0 3/00, 1983.

„, . Ж„„1793531 А1 (54) ИМПУЛЬСНО-СЧЕТНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ

ДЕТЕКТОР (57) Использование: изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах, а также устройствах измерения частоты. Сущность изобретения: устройство содержит усилитель-ограничитель 1, два одновибратора 2, 4, инвертор 3, сумматор 5, ФНЧ 6.

1 — 2 — 3 — 4-5-6, 2-5. 4 ил.

1793531

Изобретение относится к радиотехнике и может быть йспользовано в радиоприемных устройствах, а также устройствах измерения частоты.

Известны импульсные частотные детек- 5 торы, принцип действия которых основан на преобразовании частотно-модулированного колебания в последовательность импульсов с неизменными амплитудой и длительностью, Решение о переданном со- "0 общении выносится в результате анализа усредненной выходной последовательности импульсов, уровень напряжения которой пропорционален числу импульсов в единицу времени, т.е. переданной частоте.

Недостатком вышеназванных детекторов и им аналогичных является их нестабильная работа в диапазоне температур, т,к. с изменением температуры меняется длительность импульсов, что приводит к из- 20 менению уровня выходного напряжения и, следовательно, к ошибке в определении входной частоты.

Наиболее близок к предлагаемому импульсный IM-детектор, описанный в заявке 25

Великобритании N 2114832, 1983, принятый за прототип.

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства, Устройство-прототип содержит после- З0 довател ьно соединенные усилитель-ограничитель 1, инвертор 2, одновибраторы 3, 4, сумматор 5, ФНЧ 6, причем выход усилителя-ограничителя 1 соединен также с входом второго однавибратора 4, выход которого 35 подключен к второму входу сумматора 5.

Вход усилителя-ограничителя 1 является вхбдом устройства, выходом которого является выход ФНЧ 6, Устройство прототип работает следую- 40 щим образом, С выхода усилителя-ограничителя t последовательность прямоугольных импульсов подается на одновибратор 3, который под действием передних фронтов ограниченного входного 45 сигнала вырабатывает последовательность импульсов заданной длительности.

При этом одновибратор 4 под действи-. ем задних фронтов входного сигнала формирует свою последовательность 50 импульсов той же длительности, На центральной (немодулированной) входной частоте длительность вырабатываемых импульсов равна длительности входного сигнала, Обе последовательности импуль- 55 сов подаются на аналоговый сумматор и далее на ФНЧ. При изменении значения входной частоты сигнала аналогично изменяется ширина импульсов, а также уровень. напряжения„снимаемого с сумматора, Таким образом, частотная модуляция входного сигнала превращается в итоге в изменения уровня сигнала на выходе устройства.

Однако данное устройство решает задачу детектирования ЧМ-колебания безошибочно только в узком диапазоне изменения окружающей температуры, точнее при неизменной температуре.

Действительно, используемые в одновибраторах активные элементы имеют нестабильный в диапазоне температур порог переключения. Например для элемента ИНЕ стандартной серии ТТЛ (GM. "Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы" под ред. С.B. Якубовского, М., Радио и связь, 1984, рис. 3.9б) при изменении температуры от 125 до -60 С, порог переключения изменяется от 1,0 до 1,7 В, т.е, на 70, Это изменение приводит к соответствующему изменению длительности импульса, вырабатываемого одновибратором, что, в свою очередь, обусловливает соответствующее изменение выходного напряжения устройства и, следовательно, приведет к ошибке в определении входной частоты даже на центральной (немодулированной) частоте.

При малых значениях девиации частоты возможна даже обратная (негативная) работа детектора, т,е. в условиях изменения температуры устройство по заявке N. 2114832 (Великобритания) неработоспособно.

Цель изобретения — повышение точности детектирования в широком температурном диапазоне за счет стабилизации работы устройства при изменении температуры

Она достигается тем, что в устройстве, содержащем последовательно соединенные усилитель-ограничитель, первый одновибратор, инвертор, второй одновибратор, сумматор, ФНЧ выход первого одновибратора соединен также со вторым входом сумматора, Последовательное соединение одновибраторов, имеющих в температурном диапазоне противоположные изменения длительности вырабатываемых импульсов, позволяет застабилизировать суммарную длительность, что исключает ошибку, свойственную прототипу.

Блок-схема предлагаемого импульсночастотного детектора приведена на фиг. 2.

Импульсно-частотный. детектор содержит последовательно соединенные усилитель-ограничитель 1, первый одновибратор

2, инвертор 3, второй одновибратор 4, сумматор 5 и ФНЧ 6, причем выход первого одновибратора. одновременно соединен с вторым входом сумматора.

Предлагаемое устройство работает следующим образом, На вход первого одновиб1793531 ратора 2 поступают прямоугольные импульсы ограниченного входного сигнала (фиг, 3a). Одновибратор 2 под действием заднего фронта вырабатывает импульс заданной длительности т (см. фиг. Зв), Длительность 5 импульсов определяется постоянной времени времязадающей RC-цепи первого одновибратора, а также значением порога переключения формирующей схемы в нормальных условиях (НУ) (см. фиг, Зб), Второй 10 одновибратор 4 вырабатывает под действием задних франтов сигнала первого одновибратора свою последовательность импульсов U4 (фиг. Зд), Длительность этих импульсов tz также зависит от постоянной 15

RC-цепи данного одновибратора и момента пересечения кривой разряда (1) порога в НУ (см.фиг,Зг). Обе последовательности импульсов складываются в сумматоре 5 (см, фиг. Зе) и подаются на ФНЧ 6, который 20 производит усреднение сигнала.

Важно, что в первом одновибраторе используется заряд емкости RC-цепи (см. фиг, Зб), а во втором разряд (фиг. Зг) емкости соответствующей RC-цепи. Это позволяет 25 получить противоположные изменения длительности выходных импульсов в температурном диапазоне.

При изменении температуры порог переключения импульсных схем, в силу ука- 30 занных выше причин, также меняется, что приводит к изменению момента пересече- . ния порога кривой заряда (разряда) (фиг. Зб, Зг).

Действительно, при пониженной тем- 35 пературе порог возрастает и длительность импульса, вырабатываемого первь м одновибратором возрастает от tt до t< (см, фиг.

Зб и Зж), при этом сдвигается вправо момент запуска второго одновибратора (фиг. 40

Зг). Одновременно с учетом изменения порога переключения уменьшается длитель-. ность вырабатываемого вторым одновибратором импульса до значения tz (фиг. Зж), При повышенной температуре из- 45 менения длительностей импульсов противоположны рассмотренному выше. При

Формула изобретения

Импульсно-счетный частотный детектор, содержащий первый и второй одновибраторы, инвертор, выход которого соединен с входом второго одновибратора, сумматор, первый и второй входы которого соединены с выходами первого и второго одновибраторов соответственно, выход сумматора соеэтом они остаются также противоположными по знаку между собой (см. фиг, Зз). Сравнивая суммарную длительность импульсов на фиг. 3е с фиг. Зж и Зз, отметим, что она неизменна, т.е, поставленная цель достигнута, т.к. ошибка детектирования при изменении температуры отсутствует. Более строгое аналитическое доказательство показывает, что относительная ошибка для предлагаемого устройства при изменении температуры от 20 до — 60 С составляет

0,7%, что в 4 — 5 раз меньше, чем у прототипа, для тех же температур.

Конкретная реализация изобретения может быть выполнена с помощью логических элементов следующим образом (см, фиг, 4). Рассмотрим работу одновибратора.

При переходе входного напряжения из высокого уровня в низкий на входах элемента ИЛИ вЂ” НЕ (Д2) одновибратора 2 — низкий уровень, а на выходе — высокий уровень.

Конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R1 и по достижении на нем напряжения порога переключения логического элемента на выходе одновибратора устанавливается низкий уровень. Таким образом формируется импульс, длительность которого определяется постоянной времени цепи R1C1 и уровнем порога элемента

Д2.

Одновибратор 4 работает следующим образом, При переходе входного напряжения с низкого уровня на высокий на обоих входах элемента И (Д5) — и выходе одновибратора — высокий уровень. На выходе инвертора Д4 устанавливается низкий уровень, и емкость С2 разряжается через резистор R2, т.к. диод при этом смещен в обратном направлении. При уменьшении напряжения на конденсаторе до порога переключения элемента (Д5) на его выходе устанавливается низкий уровень. Длительность выработанного импульса также зависит от цепи

R2C2 и порога переключения.

В остальном устройство работает согласно диаграмме (фиг. 3), динен с входом фильтра нижних частот, выход которого является выходом импульсносчетного частотного детектора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности детектирования в широком температурном диапазоне, выход первого одновибратора соединен с входом инвертора.

1793531

1793531! ! ! !

I !

l ! !

I ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

1 !

I !

1 ! ! ! ! !

Составитель Н.Маркин

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор А.Обручар

Редактор Б. Федотов

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 510 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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