Генератор парных импульсов с цифровым формирователем фазового сдвига

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕ 7 ЕДЬС 7 ВУ Сова Советских Социалистицеских Республик(51) М. Кл. Н 03 К 3/78 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изооретеннй и открытий(45) Дата опубликования описания 07.12,76(72) Автор изобретения И. М. Блюменау Институт электроники и вычислительной техники Академии наук Латвийской ССР(54) ГЕНЕРАТОР ПАРНЫХ ИМПУЛЬСОВ С ЦИФРОВЫМ ФОРМИРОВАНИЕМ ФАЗОВОГО СДВИГА1Изобретение относится к импульсной технике, а именно к генераторам парных импульсов с регулируемым фазовым сдвигом, и может быть использовано, например, в измерительной технике для получения регулируемого с малым шагом дискретности и с высокой точностью фазового сдвига в стробоскопических преобразователях, фазометрах и т.д.Известны генераторы парных импульсов с регулируемым фазовым сдвигом, содержащие генераторы быстрого и медленного пилообразных напряжений и компаратор 11.Принцип действия генератора основан на сравнении быстрого и медленного пило- д образных напряжений.Такой генератор обладает низкой точностью воспроизведения заданного фазового сдвига, что обусловлено низкой стабильностью и невысокой линейностью генератора 20 быстрого пилообразного напряжения и быстродействующего компаратора. Кроме того, генератор необеспечивает дискретного представления информации о текущем значении фазового сдвига. 25 Известен также датчик интервалов времечи, представляюший собой генератор парных импульсов с регулируемым фазовым сдвигом, содержаший синтезатор двух колебаний, канал формирования импульсов начала интервала и канал формирования импульсов конца итервала, которые содержат пересчетные устройства и временные селекторы, Кроме того, датчик содержит каскад совпадений, два дешифратора два счетчика и блок управления. Принцип действия датчика основан на цифровом формировании фазового сдвига выходных импульсов; который меняется с каждым периодом на постоянную величину.Однако известное устройство ограничивает пределы регулировки фазового сдвига, Кроме того, датчик обладает низкой надежностью работы, малой помехоустойчивостью из-за того, что схема совпадекий сравнивает импульсы, частоты которых различаются на несколько прядков 21.Наиболее близким по технической сущности из известных устройств является устройство для цифрового формирования фа 526062зового сдвига, содержащее опорный и подстраиваемый генераторы, каждый из которых соединен через соответствующие счетчики со входами фазового дискриминатора, выход которого подключен к управляющему входу подстраиваемого генератора, схему сравнения кодов, входы которой соединеныс кодовыми выходами счетчика опорногогенератора и управляющего счетчика долейпериода, а также управляющий счетчик периодов 3,Однако такой генератор не позволяетполучать изменяемый автоматически поопределенной программе, например по линейному закону, фазовый сдвиг между выходными импульсами. Кроме того, пределыизменения фазового сдвига ограничены,поскольку максимально возможная величинаего не может превышать период следования импульсов на входах фазового дискриминатора.Низкая точность воспроизведения заданного фазового сдвига обусловлена тем, чтосуммарная задержка делителя частоты исхемы сравнения кодов обычно значительнопревышает шаг дискретности изменения фазового сдвига, составляющий величину порядка долей наносекунды,Цель изобретения-расширение функциональных возможностей устройства,Это достигается тем, что в предлагаемыйгенератор дополнительно введены триггерпервый временной селектор и последовательно соединенные дополнительный счетчик, элемент задержки и второй временнойселектор, второй вход которого соединен свыходом подстраиваемого генератора, авыход подключен ко входу управляющегосчетчика долей периода, второй выход которого соединен с управляющим входомэлемента задержки, а третий выход подключен ко входу управляющего счетчикапериодов, выход которого соединен с первымвходом дополнительного счетчика, к установочному входу которого и к первому входу первого временного селектора подключен выход схемы сравнения кодов. Приэтом выход опорного генератора соединенсо вторыми входами дополнительного счетчика и первого временного селектора, выход которого и выход дополнительного счетчика подключены ко входам триггера, а выход триггера соединен с третьим входомпервого временного селектора. 55На чертеже представлена структурнаяэлектрическая схема генератора парныхимпульсов.Генератор содержит опорный 1 и подстраиваемый 2 генераторы, Выходы опор ного генератора через счетчик 3 и выходы подстраиваемого генератора 2 черезсчетчик 4 соединены со входами фазовогодискриминатора 5, выход которого соединен с управляющим входом подстраиваемого генератора 2.Кодовые выходы счетчика 3 подключеныко входам схемы 6 сравнения кодов, другие входы которой соединены с кодовымивыходами управляющего счетчика 7 долейпериода, который через управляющий счетчик периодов 8 подключен к первому входудополнительного счетчика 9. Второй выходуправляющего счетчика 7 соединен с управляющим входом элемента задержки 10, другой вход которого присоединен к выходудополнительного счетчика 9,Выход схемы 6 сравнения кодов подключен к установочному входу дополнительногосчетчика 9 и к первому входу первого временного селектора 11, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора 1 и со вторым входом дополнительногосчетчика 9, Выход элемента задержки 10подключен к первому входу второго временного селектора 12, второй вход которогосоединен с выходом подстраиваемого генератора 2, а выход подключен ко входууправляющего счетчика 7. Выходы временного селектора 11 и дополнительного счетчика 9 через триггер 13 подключены ктретьему входу временного селектора 11,Генератор парных импульсов работаетследующим образом. Опорный 1 и подстраиваемый 2 генераторы генерируют последовательности импульсов с периодамии Т ++Т соответственно. Импульсные сигналыс выходов генераторов 1 и 2 поступают насоответствующие счетчики 3 и 4 со сквозным переносом, причем емкость последнегона единицу меньше.Выходные импульсы счетчиков 3 и 4поступают на входы фазового дискриминатора 5, выходной сигнал которого управляет частотой и фазой подстраиваемого генератора 2 так, что при нулевом состояниисчетчиков 3 и 4 фазовый сдвиг между импульсами генераторов 1 и 2 равен нулю,Каждый последующий импульс генератора 2 отстает от соответствующего импульса генератора 1 на величину Ь Т =Мгде Т - период следования импульсов опорного генератора, М - емкость счетчика 4.Если в счетчиках 7 и 8 записаны соответственно числа тп и ито в моментпоявления числа тп в счетчике 3 схемасравнения кодов 6 выдает импульс, отпирающий временной селектор 11, а такжеразрешающий счет счетчику 9 работающему в режиме вычитания. Ло поступленияэтого импульса в счетчик 9 производитсязапись кодов из счетчика 8. Очевидно,что момент обнуления счетчика 9 наступитчерез т 1 периодов колебаний генератора 1, а временной селектор 12 выдает5очередной импульс от генератора 2. Приэтом временной сдвиг между импульсамисоставляет1=тп(Т+ дТ)+тт(Т+дТ)-ттвТ=т Т+(т+тс)дТ=хп Т+тпд10с относительной погрешностью, не превышающей величинуо то д Т дТ дТтлоТ+та дТ Т+ - дТ ТКоммутируемый элемент задержки 10 предо 15тврашает появление на выходе последнеголожного импульса, предшествующего требуемому. Величина задержки и диапазон еедействия определяются задержками приме 20няемых микросхем. Элемент задержки 10может быть выполнен в виде включенныхпоследовательно инверторов и схемы ИЛИ,управляемой старшим разрядом последнейдекады счетчика 7, Триггер 13 предот 25вращает появление ложных импульсов навыходе селектора 11,Каждый импульс конца интервала, поступая на вход счетчика 7, вызывает увеличение хранящегося в нем числа на единицу,обеспечивая линейную развертку,Таким образом, предлагаемый генератор позволяет получить пары импульсов сзаданным фазовым сдвигом, изменяемымавтоматически по линейному закону. Максимальный фазовый сдвиг в предлагаемом генераторе не ограничен, а точность еговоспроизведения выше, чем у известногоустройства, что позволяет реализовать меньший шаг дискретности.В случае формирования максимальноговременного интервала, не превышающегопериод колебаний опорного генератора 1,генератор будет функционировать и при исключении счетчика периодов 8, дополнительного счетчика 9 и триггера 13.Введение дополнительного счетчика сустановкой кода и элемента задержки, управляющего временным селектором, позволяетреализовать как простую установку начального сдвига между импульсами, так и изменение его по линеиному закону, поскольку при такойреализации устройства в управляющих счетчиках периода и долей периоданаходится точный десятичный числовой эквивалент фазового сдвига,Временные селекторы, с выходов которых Снимаются импульсы с требуемым фазовым сдвигом, а на входы которых подаются импульсы от генераторов и управляю 60 шие сигналы позволяют исключить нестабильность фазового сдвига, обусловленную конечным временем распространения сигналов в логических узлах, т.е, в конечном счете уменьшить шаг дискретности.Коммутируемый элемент задержки на входе временного селектора обеспечивает максимальную надежность и помехоустойчивость устройства при изменении параметров логических элементов, исключив возможность появления ложных импульсов на выходе.Благодаря введению К 5- триггера снимается ограничение на максимальную величину временного интервала между генерируемыми импульсами, причем аппаратурные затраты на введение дополнительных диапазонов линейного сдвига также минимальФормула изобретенияГенератор парных импульсов с цифровым формированием фазового сдвига, содержащий опорный подстраиваемый генераторы, каждый из которых соединен через соответствующие счетчики со входами фазового дискриминатора, выход которого подключен к управляющему входу подстраиваемого генератора, схему сравнения кодов, входы которой соединены с кодовыми выходами счетчика опорного генератора и управляющего счетчика долей периода, а также управляющий счетчик периодов, о т л и - ч а ю ш и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены триггер, первый временной селектор и последовательно соединенные дополнительный счетчик, элемент задержки и второй временной селектор, второй вход которого соединен с выходом подстраиваемого генератора, а выход подключен ко входу управляющего счетчика долей периода, второй выход которого соединен с управляющим входом элемента задержки, а третий выход подключен ко входу управляющего счетчика периодов, выход которого соединен с первым входом дополнителыого счетчика, к установочному входу которого и первому входу первого временного селектора подключен выход схемы сравнения кодов, при этом выход опорного генератора соединен со вторыми входами дополнительного счетчика и первого временного селектора, выход которого и выход дополнительного счетчика подключены ко входам триггера, а выход триггера соединен с третьим входом первого временного селектора.526062 Источники инфэрмации, принятые вэ внимание при экспертизе: 1, Рябинин Ю. А. Стробэскэпическэеэсциллографирэвание, Изд. Сов. радио, 1 972 г. 82. Авт. св, СССР Ло 236519 кл. 21 а36/02.3. Авт. св, СССР Ло 457937 по кл,601125/00 (прототип).Составитель В. НазароваРедактор Л. Народная Техред Г, Родак Корректор Д, Мельниченко Заказ 5136/488 Тираж 1029 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 2 К, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП фПатент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4