Удвоитель частоты сигнала

 

Союз Советских

< >828366

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.07.79 (21) 2799564 18-21 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень ¹ 17 (45) Дата опубликования описания 26.06.81 (51) Ч.Кл Н 03 В 19/06

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДЫ 621.374.44 (088.8) (72) Автор изобретения

Ж. Я. Заклецкая

Особое конструкторское бюро биологттческой и медицинской кибернетики (71) Заявитель (54) УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЪ| СИГНАЛА

Изобретение относится к импульсной технике, в частности, к устройствам удвоения частоты следования прямоугольных импульсов.

Известен удвоитель частоты, содержащий интеграторы, обеспечивающие формирование треугольного напряжения, которое в дальнейшем сравнивается в блоке сравнения с опорным напряжением, равным половине амплитуды треугольного напряжения (1).

Недостаток известного удвоителя заключается в изменении скважности от частогы входного сигнала.

Наиболее близок к предлагаемому удвоитель частоты, содержащий формирователь биполярных импульсов, инвертор, два интегратора, дифференциальный усилитель, логическую схему выделения импульсов удвоенной частоты из сдвинутых на 90 двух прямоугольных сигналов (2).

Недостатком известного удвоителя является также изменение скважности выходных импульсов при изменении частоты.

Целью изобретения является повышение стабильности параметров выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в удвоитель частоты сигнала, содержащий входной формирователь биполярных имгульсов, вход которого соединен с входной шиной, а выход — с первым интегратором непосредственно, а со вторым интегратором через пнвергор, блок сравнения б напряжений, например дифференциальный усилитель, входы которого подклюены к выходам упомянутых интеграторов, а выход соединен с входным формирователем, введены два ключа и два форми10 рователя импульсов, вход каждого из которых соединен с входной шиной, выход подключен к входу управления одного из ключей, каждыи пз которых включен между в: одом н выходом одного,из интеграторов, 15 причем второй вход выходного формировагеля соединен с входной шиной.

На фиг. 1 представлена функциональная схема удвоителя частоты, а на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его раооту.

Выход формирователя биполярных импульсов 1 подключен к интегратору 2 непосредственно, а к интегратору 8 — через ппвертор 4. Накопительный конденсатор

2б интегратора 2 шунтируется аналоговым ключом 5, управляемый вход которого подсоединен к формирователю б коротких и м пульсов. Накопительный конденсатор интегратора 8 шунтпруется аналоговым

З0 ключом 7, управляемый вход кото828366

65 рого подсоединен к формирователю h коротких импульсов. Формирователь Ь коротких импульсов запускается задними фронтами входных импульсов, формирователь 8 коротких импульсов — передними фронтами входных импульсов. Выходные сигналы интеграторов 2 и 8 поступают на блок 9 сравнения напряжений. Выходной формирователь 10 обеспечивает выделение импульсов удвоенной частоты и управляется сигналами с выхода блока 9 и входными импульсами.

Удвоитель частоты работает следующим образом. Выходные импульсы формирователя биполярных импульсов 1 (диаграмма

«а») по полярности повторяют входные. На формирователе б формируются короткие импульсы, запускаемые задним фронтом входных импульсов (диаграмма «в»), а на формирователе 8 формируются короткие импульсы, запускаемые передним фронтом входи ых и м пул ьсо в (ди агр а м ма «г») .

В начальный момент времени to, соответствующий появлению напряжения питания на у IBoHTeëå, на формирователе Ь формируется корогкий импульс, который подастся на аналоговый ключ 5, открывая последний на время действия короткого импульса, после чего начинается заряд конденсатора интегратора 2 от отрицательного напряжения формирователя 1 (диаграмма

«д») . Напряжение на выходе интегратора

2 возрастает до момента времени /ь после чего на его входе появляется положительное напряжение. а его конденсатор начинает разряжаться до нулевого значения.

B момент, когда треугольное напряжение должно быть равно нулю, происходит кратковременный разряд конденсатора, затем начинается новый процесс заряда в момент времени /, и т. д. Каждый период времени обеспечивается стабилизация выходного сигнала интегратора 2 (привязка к нулевой линии) за счет кратковременного разряда конденсатора в моменты, соответствующие нулевому значению треугольного напряжения.

Аналогично работает интегратор Х Управляемый проинвертированными биполярными импульсами (диаграмма «б») интегратор 8 формирует напряжение отрицательной полярности, начиная от момента времени Зо до 1ь когда аналоговый ключ 7 разрядит конденсатор интегратора 8 до нулевого значения, после чего формируется треугольное напряжение положительной полярности. Привязка к нулевому уровню треугольного напряжения происходит аналогично описанному выше.

Таким образом, на интеграторах 2, 3 формируются треугольные напряжения одной полярности, но сдвинутые друг относительно друга на 180 .

Так как интеграторы 2, 8 имеют одинаковые параметры, то сравнение производится в моменты, равные половине амплитуды треугольного напряжения, а следовательно, выходные импульсы сдвигаются относительно входных на 90 .

При изменении частоты входного сигнала одинаково изменяются амплитуды треугольного напряжения на интеграторах 2, 8, а так как сигналы всегда привязаны к нулевому уровню благодаря кратковременным разрядам конденсаторов, то сравнение происходит всегда в середине амплитуды треугольного напряжения. Так, на диаграммах показан момент изменения частоты входного сигнала, начиная с момента времени t„. При этом на интеграторе 2 напряжение соответствовало нулевому, поэтому без переходного процесса треугольное напряжение сразу изменило свою амплитуду (диаграмма «д»).

На интеграторе 8 напряжение соответствовало максимальному, и в момент t;, момент изменения полярности биполярного сигнала напряжение на выходе интегратора 8 не соответствовало нулевому уровню, и только замыкание аналогового ключа 5 разряжает конденсатор интегратора д до нуля, после чего начинается установившийся процесс.

Наличие инвертора 4 не является обязательным. При его исключении треугольные напряжения также будут сдвинуты на

180, но иметь разную полярность. Сравнение будет также происходить в середине амплитуды треугольного напряжения при подаче выходных напряжений интеграторов

2, 8 на соответствующие входы блока 9 сравнения напряжений.

Благодаря наличию кротковременного разряда конденсаторов ликвидируется сползание треугольных напряжений в сторону насьпцения, и форма сигнала поддерживается постоянной.

Диапазон умноженных частот определяется пределами тех частот, при которых сохраняются форма и линейность треугольных напряжений для больших амплитуд (низкая частота) и чувствительностью блока сравнения для малых амплитуд (высокая частота).

Диапазон может быть расширен, если формирователь 1 биполярных импульсов построить так, чтобы с увеличением частоты пропорционально изменилась амплитуда биполярных импульсов. При этом точность преобразования частоты в напряжение не оказывает влияния в большом диапазоне частот, так как треугольные напряжения двух интеграторов одинаковы, а сравнение производится на середине амплитуд.

Удвоитель частоты следования прямоугольных импульсов создан для работы с преобразователем «частота — напряжение» низкочастотного диапазона. Выходное на828366 пряжение преобразователя измерялось стрелочным аналоговым прибором. При работе без удвоителя частоты пульсации выходного напряжения преобразователя, выводимого на прибор, заметны для глаза и затрудняют правильный отсчет по шкале.

Удвоение частоты делают пульсации более высокочастотными, незаметными для глаза.

Формула изобретения

Удвоитель частоты сигнала, содержащий входной формирователь биполярных импульсов, вход которого соединен с входной шиной, а выход соединен с первым интегратором непосредственно, а со вторым интегратором через инвертор, блок сравнения напряжений, например дифференциальный усилитель, входы которого подключены к выходам упомянутых интеграторов, а выход соединен с выходным формирователем, о тли ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения стабильности параметров выходного сигнала, в него введены два ключа и два формирователя импульсов, вход каждого из которых соединен с входной шиной, выход подключен к входу управления одного из ключей, каждый из которых включен между входом и выходом одного из ин10 теграторов, причем второй вход выходного формирователя соединен с входной шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 524304, кл. Н 03 В 19/00, 20.09.74.

2. Авторское свидетельство СССР

>0 № 516173, кл. Н 03 В 19/00, 31.05.73 (прототип).

828366! едактор Б. Федотов

Корректор С, Файн

Заказ 567/513 Изд. М 359 Тираж 988 Подписное

1-1ПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип, Харьк. фил. поед. «Патент»

Составитель В. Чижов

Техред И. Пенчко

Г1 Г1П Г ПП

ЛГ