Преобразователь интервалов времен-и

 

l CHOO IO$3+ 8ß

gc

382059

О П

ИЗОБРЕТЕНИЯ

СоЮз Советских

Социалистических

Ресеубеив

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства 1чое

М. Кл, G 04f 11/08

Заявлено 25.VI I 1.1969 (№ 1358524i26-9) с присоединением заявки Ме

Приоритет йомитет ло делам

Опубликовано 22.Ч.1973. Бюллетень Л 22 изовретений и открытий ври Совете Министров

УДК 531,761 (088.8) Дата опубликования описания 15Х111.1973 сссР

Автор изобретения

И. М. Кочконогов

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ

Изобретение относйтся к устройстваМ,1л1Н

Нзмерения малых отрезков врем"íè и может быть использовано для построения цифровых измерителей интервалов времени, в измерительных системах ядерной физики, в системах, измеряющих скорости и рассloÿíèÿ, и т, п.

Известен преобразователь интервалов вреМени, содержащий основной ударно возбуждаемый генератор затухающих синусоидальНых колебаний с кварцевым резонатором в качестве звенягцего контура, опорный генератор непрерывных еинусоидальных колебании, стабилизированный кварцем, смеситель, один из входов которого соединен с выходом основного генератора затухающих синусоидальных колебаний, а второй вход — с выходом опорного генератора непрерывных синуеоидальных колебаний, формирователь выходных импульсов, систему следящей селекции, состоящую из формирователя опорных импульсов, соединенного входом с выходом опорного генератора непрерывных синусоидальных

Колебаний, генератора следящего строб-импульса, соединенного первым входом со входом преобразователя интервалов времени, вторым — с выходом формирователя опорных импульсов и третьим — с выходом формирователя выходных импульсов, клапана, соединенного управляющим входом с выходом генератора следящего строб-импульса, а сиг\ йалЬнь1М входом — с выходом формирбва гЕл1Н выходных импульсов, Недостатком известного преобразователя является нелинейность характеристики пре5 образования, причиной которой является немоночастотность квирцевого резонатора.

С целью уменьшения ошибки преобразования, вызванной немоночастотностью основНогс1 кварцевого резонатора, в предлагаемом пре10 образоват ле между выходоМ смесителя и входом формирователя выходных импульсон включены последовательно соединенные дополнительный ударно возбуждаемый гcllep;Iтор затухающих синуcoHl;lëüíûõ колебаний с

15 кварцевым резонатором в качестве звенящего контура (дополнительный резонатор) и усили, тель-ограничитель, а вход основного ударно возоуждаемого генератора затухающих синусоидальны < колебаний соединен с выходом

20 специального формирующего устройства, запускаемого входным интервальным импу IIсом. Кроме того, специальное формирующее устройство состоит из звенягцего колебательного контура, формирователя строб-импуль25 сов, вход которого соединен со входом звенящего контура и со входом преобразователя интервалов времени, управляемого формирователя коротких видеонмпульсов, управляющий вход которого соединен с выходом форЗО мирователя строб-импульса, а сигнальный вход — с выходом звенящего конт>ра, второго звенящего колебательного контура, соединенного входом с выходом управляемого формирователя коротких видеоимпульсов, а выходом — со входом основного ударно возбуждаемого генератора затухающих сииусоидальиых колебаний.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — времеиныс диаграммы, поясняющие работу устройства; иа фиг. 3 — блок-схема специального входного формирующего устройства.

Преобразователь содержит дополнительный ударно возбуждаемый генератор 1, который включен после смесителя 2 и возбуждается его выходными колебаниями (фиг. i), основной ударно-возбуждаемый генератор 8. Дополнительный генератор 1 выполнен с кварцевым резонатором в качестве звенящего контура.

Резонансная частота резонатора дол>киа быть равна абсолютной величине разности между частотой опорного генератора 1 и номинальной резонансной частотой основного кварцевого резонатора. Резонатор может быть моночастотиым, поскольку cfo разиостная частота составляет сотни килогерц, и иемоиочастотным, но при этом частоты его побочных резонансов ие должны совпадать с побочными частотами в спектре выходного сигнала смесителя.

Преобразователь интервалов,времени содержит также специальное формирующее устройство 5, возбуждающее генератор D. Особенностью этого устройства является форма его выходных колебаний, спектральный состав которых таков, что максимум спектральной плотности пр,иходится на .резонансную частоту генератора 8, а минимум — на резонансную частоту генератора 1. Кроме того, спектральная плотность должна быть также достаточно мала на частотах, соответствующих низшим механическим обертонам основного кварцевого,peso»a ropa, тяк как при высоl их частотах основной резонансной частоте кварцевого резонатора соответствует частота одного из механических обертон он. усилитель-ограничитель 6 предлагаемого преобразователя устраняет влияние изменения амплитуды сигнала иа выходе гelicpaioра 1; система следящей селекции состоит из формирователя 7 опорных импульсов, генератора 8 следящего стробо-импульса и клапана 9 и обеспечивает выбор нужного импульса из последовательности импульсов lla выходе формирователя 10 выходных импульсов.

На фиг. 2 в произвольном масштабе изображены эпюры напряжений в узлах блок-схемы, причем индекс у напряжения соответствует номеру блока ия фиг. 1, выходным сип1ялом которого является данное иапря>кение. Входной интервальный импульс обозначен символом (4. С приходом интервального импульса запускается схема формирующего устро11ствя

5, его выходное напряжение представляет собой суперпозицию нескольких (порядка двадцати пяти) экспоненциальио-затухающих радиоимпульсов с частотой несущей, равной резонансной частоте кварцевого фильтра в генераторе 8. При этом период следования радиоимпульсов кратен периоду Нх несущей частоты, а количество их выбрано таким, что длительность результирующего радиоимпульса иа выходе формирующего устройства я

10 (фиг. 2, Uq) примерно равна длительности периода колебания генератора 1. При таких параметрах выходного колебания напряжения

Uq его спектр соответствует требуемому.

Выходные колебания напряжения U; воз15 буждают кварцевый рсзоиатор в генераторе 8 (основной резонатор), который свободно колеблется, создавая ия выходе (U3) экспоиеициальио-затухающий радиоимпульс, Выходное колебание напряжения U3 поступает иа

20 смеситель 2, где смешивается с колебаниями опорного генератора 4. На выходе смесителя возникают продукты смешения, представляющие собой экспонеициальио затухающие радиоимпульсы с комбинационными частотами.

25 Вся эта совокупность колебаний воздействует иа кварцевый резонатор генератора 1 (дополнительный резонатор). Однако весомый энергетический вклад в свободные колебания последнего смогут внести лишь те компоненты

30 напряжения U>, спектральная плотность которых составляет существенную величину иа частоте резонанса дополнительного резонатора. Такой компонентой является основная компонента с разностной частотой в составе

35 напряжения U2, Погрешность нелинейности характеристики преобразования Е„, приведенная ко входу преобразователя и отнесенная к периоду опорного генератора, в этом случае оказывается

40 примерно равной следующему выражению

45 где К, — — коэффициент преобразования;

Qj — дооротиость oclioliiIOI О кварцевого резонатора; а — некоторая постоянная, зависящая от относительной частотной рясст50 РОЙКИ OCIIOBIIOI O P33IIOCTHOIO КОЛЕбаиия по отношению к резонансной частоте дополнительного резонатора и олизкая к единице;

1 ; — вели 1иия относительной интснсивIIocTll I-го побочного резонанса в основном резонаторе;

bI — некоторая постоянная, зависящая от относи rельиой частотной расстройки i-го побочного разиостиого

60 колебания по отношению к резонансной частоте дополнительного резонатора и также близкая к единице.

Собственный же вклад дополнительного ре65 зоиатора в нелинейность составляет порядка

382059

К,/QI, что является достаточно малой величиной. Таким образом, выходные колебания генератора 1 представляют собой моночастотный экспоненциально затухающий радиоимпульс, фаза несущей которого является линейной функцией измеряемого интервала т. Поскольку амплитуда пакета напряжения UI изменяется во времени, а порог срабатывания формирователя 10 неточно равен нулю, то лл уменьшения влияния величины амплитуды на момент возникновения выходного импуль" а формирователя 10 используется усилитель-ограничитель 6, преобразующий амплитудно модулированный пакет напряжения UI в пакет прямоугольной волны (меандра) на значительном участке длительности напряжения UI.

11апряжение UI становится моночастотным лишь после того, как затухнет напряжение

Uq, так как в противном случае на выходе генератора 1 присутствует какая-то доля входного возбуждающего сигнала, а следовательно, выходной импульс преобразователя выбирается среди выходных импульсов напряжения U,o, довольно далеко отстоящих от начала пакета.

Такой выбор осуществляется с помощью системы следяшеи селекции. Принцип действия этой системы состоит в том, что интервал времени между входным интервальным импульсом и первым следующим за ним опорным импульсом на выходе формирователя 7 опорных импульсов преобразуется с помощью преобразователя масштаба времени типа «время — амплитуда — время», входящего в состав генератора 8, с коэффициентом преобразования, примерно равным К, (особой точности преобразования при этом не требуется). Таким образом, выходной импульс преобразователя с определенной точностью следит зя вых а д н ы A1 H импульсами ф о р м и )) ) в я т е л л 1 0.

Последующими устройствами, входящими в состав генератора 8, этот импульс задерживается на необходимый постоянный интервал времени и вырабатывает строб-импульс, поступающий на клапан 9.

Основными узлами специального формиру ащего устройства 5 являются звенящий калебательный контур 11 с периодом колсоаний, кратным периоду основного резонатора, формирователь 12 строб-импульса, длительность импульса которого равна периоду колебаний дополнительного резонатора, управляемый формирователь 13 коротких видсонмпульсов и звенящий колсбятсльный контур 14 с периодом колебаний, равным периоду основного резонатора.

Формирующее устройство 5 работает следующим образом.

Входной интервальный импульс вазауждяет контур 11, колебания которого наступа)от на формирователь 13. Одновременна запускается генератор 12 строб-импульса, в результате действия строб-импульса формирователь

13 оказывается чувствительным к колеааниям контура 11; на выходе формирова)сля возни кают короткие в1пеоимпульсы, возб)у>кдающие контур И. По окончании строб-импульса формирователь 13 персстаст запускятьсл, 3 колебания в контура,; 11 и И экспонснциально за тухают.

Предмет изобретсния

Преобразователь интерва7ов времени, со10 держащий oclloBIIoi ударно возбуждаемый генератор затухающих cHIIycoHl3,.7bHblx колебаний с кгарцевым резонатором в качестве звенящего конг ра (основной резонатор), опорный генератор непрерывных синусоидяльных

15 колебаний, стабилизированный кварцем, смеситель, один из входов которого соединен с выходом oclloBIIQI o генератора затухающих синусоида IbHblx BToрой вход— с выходом опорного генератора непрерывных

20 синусоида Ibllblx колебаний, формирователь

Bblxoäíûx имиуlbcoB, систему следящей селекции, состоящую из формирователя ollopllblx

ИМПУЛЬСОВ, COC:IHHCIIIIOI.O ВХОДОМ С ВЫХОДОМ опорного генератора непрерывных синусои25 дальных колебаний, генератора следящего строб-ими .7ься, соединенного первым входом со входом преобразователя интервалов времени, вторым — — с выходом формирователя onopHbIx импульсов и третьим — с выходам фор30 мироватслл выходных импульсов, клапана, соединенного управляющим входом с выходом генератора следящего строб-импульса, а сигнальным входом — с выходом формирователя выходных импульсов, отличаюlöèI1ñÿ тем, что.

35 с целью умсньшсния ошибки преобразования, вызванной немоночастотнастшо основного кварцевого резонатора, между выходом смесителя и входом формирователя выходных импульсов включены последовательно саеди40 пенные дополнительный ударно возбуждаеемый гснеря t op затухающих синусоида.7ьных колебаний с кварцевым резонатором в качестве звенящего контура (;Iol)o7IIHTC7bllblI резонатор) и усилитель-ограничитель, а вход ос45 павиана ударно возауждаемого генератора затухающHx cHIlуса)па Ibllblx колебаний соединен с выходом специальнога формирующего устройства, запускаемого входным интервальным импульсом.

50 2. Преобразователь по п. 1, от1ича о цийся тем, что специальное формиру)ощес устройства состоит из звенящего колебательного контура, формирователя строб-импульсов, вход которого соединсll со входом звенящего кон55 тура и со входом преооразавятслл интервалов времени, управляемого формирователя карат

КНх в.псоимпу lbcoB, управляющий вход кото рого сос IHIlell с выходам формирователя строб-импульса, а сигнальный вы)д — с Bblxo60;Io» звсняшега контура, второго звенящего колебательного контура, соединенного входом с выходом управляемого формирователя коротких ви (еoимпу lbcoB, а выходом — со входом основного уl3pllo возбу>кдяемаго гснсра I op3

65 ззтуx3lolIIHx синусоида,7ьных колебаний.