Умножитель частоты

Союз СоветскыкСоциапистическнкРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. ц 923001(51) М. Кд. Н 03 В 19/10 Геоударстевнный комитет СССР ла делам изобретений и открытий(72) Автор изобретени Седух Институт автоматики и электрометрии Сибирског АН СССР(54) УМНО держаьтр нижтся к радиотехнике и для умножения частоты и, измерительной и им. ль частоты, содержащий Однако извести ется повышенным тотной модуляции Цель изобретен частотной модуля новившемся режиель характеризу- аразитной час. игнала.ие паразитной и умножит значениемыходног ьшен ой ч ия - уменции выходиме. ты в уста. Изобретение относиможет использоватьсяв системах автоматикпульсной технике.Известен умножитепоследовательно соединенные фильтр нижнихчастот, управляемый генератор, делитель частоты и импульсно-фазовый детектор, первыйи второй выходы которого подключены соответственно к входам первого и второго генераторов тока, выходы которых объединены,и нбдключены к входу фильтра нижних частот, а также преобразователь периода в напряжение, сигнальный вход которого объединен с другим входом импульсно-фазового детектора и является входом умножаемой частоты 11,Для этого в умножитель частоты,й последовательно соединенные фил их частот, управляемый генератор, делитель астоты и импульсно-фазовьгй детектор, первыйи второй выходы которого подключены соответственно к входам первого и второго генераторов тока, выходы которых объединены иподключены к входу фильтра нижних частот,а также преобразователь периода в напряжение, сигнальный вход которого объединен сдругим входом импульсно-фазового детектораи является входом умножаемой частоты, вве.дены последовательно соединенные индикаторрассогласования и ключ, а также послсдова.тельно соединенные преобразователь напряженияв период и счетчик, выход которого соединенс входом предварительной записи делителя частоты, первый и второй выходы.преобразователя периода в напряжение подключены соответственно к входу преобразователя напряженияв период и к другому входу ключа, выходкоторого соединен с дополнительным входомфильтра нижних частот, первый, второй итретий выходы индикатора рассогласованиясоединены соответственно с входом синхрони.зации делителя частоты, с управляющим входом преобразователя периода в напряжение ис входом сброса импульсно-фазового детектора,вход синхронизации счетчика соединен с сигнальным входом преобразователя периода внапряжение, а первый и. второй входы индикатора рассогласования подключены соответственно к первому и второму выходам импульснофазового детектора.Кроме того, индикатор рассогласования выполнен в виде последовательно соединенныхвторого фильтра нижних частот, одновибратора и элемента ИЛИ, к другому входу кото.рого подключен выход третьего фильтра нижних частот, при этом первым и вторым входами индикатора рассогласования являютсясоответственно входы второго и третьего фильтра нижних частот, а первым, вторым и третьим выходами индикатора рассогласованияявляются соответственно выходы элементаИЛИ, третьего фильтра нижних частот и одно-вибратора,На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого умножителя; нафиг, 2 - принципиальная электрическая схема индикатора рассогласования; на фиг, 3 -диаграммы, поясняющие работу устройства,Умножитель частоты содержит импульсно.фазовый детектор 1, первый и второй генераторы 2 и 3 тока, первый фильтр нижних частот (ФНЧ)4, управляемый генератор 5, делитель 6 частоты, преобразователь 7 периода в напряжение, преобразователь 8 напряжения впериод, ключ 9, счетчик 10, индикатор 11рассогласования, состоящий из второго ФНЧ 12,одновибратора 13, третьего ФНЧ.14 и элементаИЛИ 15.Устройство работает следующим образом.В установившемся режиме при отсутствиидевиации входной частоты фронты импульсоввходной частоты (фиг. 2 а) и частоты обратнойсвязи (фиг. 2 б), снимаемые с выхода делителя 6 частоты, совпадают, На выходах импульсно-фазового детектора 1 при этом присутствуют короткие одинаковые по. длительности импульсы, воздействующие на управляемые разнополярные генераторы 2 и 3 тока, При одинаковых токах генераторов 2 и 3 их действиевзаимно компенсируется и на конденсатореФНЧ 4, изменения установившегося значениянапряжения не происходит. Управляемый генератор 5 выдает сигнал постоянной частоты,большей, чем входная частота в число раз,определяемое коэффициентом деления делителя 6 частоты, При наличии девиации входной частоты, импульсно-фазовый детектор 1выявляет соответствуюгцее рассогласованиечастот, однако выходная частота управляемого 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 генератора 5 оказывается слабо подверженной паразитной частотной модуляции входным сигналом, так как ФНЧ 4 сглаживает высокочастотные пульсации напряжения, обусловленные девиацией входной частоты. При резком уменьшении входной частотыв момент времени т, (фиг, 2) на выходеимпульсно-фазового детектора 1 в момент т,где интервал . времени т - т, равен предшествующему периоду входной частоты, появляется сигнал, поступающий на вход индикатора 11 рассогласования. В момент тз навтором выходе индикатора 11 рассогласованиявозникает сигнал (фиг, 2 в), воздействующийна преобразователь 7 периода в напряжениетаким образом, что с выхода последнего, подключаемого к ключу 9 (фиг, 2 г), снимаетсялинейно изменяющееся напряжение (пунктирная линия на фиг. 2 г) генератора пилообразного напряжения, входящего в состав преобра.зователя 7.Одновременно сигнал с первого выходаиндикатора 11 рассогласования открываетключ 9, и с момента тз напряжение на конденсаторе ФНЧ 4 начинает изменяться, повторяя форму линейно изменяющегося напряжения генератора пилообразного напряжения,входящего в состав преобразователя 7. Этимдостигается форсирование перезаряда емкости ФНЧ 4. В этом режиме система ожидаетпоявления импульса входной частоты и с егоприходом в момент т исчезает с выхода импульсно.фазового детектора 1, а в момент тисчезает сигнал, снимаемый с первого выхода индикатора 11 рассогласования. Ключ 9закрывается. К этому моменту на конденсаторе ФНЧ 4 фиксируется напряжение, при котором частота управляемого генератора 5соответствует новому значению периода входной частоты (фиг. 2 а), Таким образом осуществляется коррекция системы по частоте.Для коррекции по фазе предусмотрены линейный преобразователь 8 напряжения в период, подключаемый к выходу преобразователя7 периода в напряжение, и счетчик 10, насчетный вход которого подаются импульсыпреобразователя 3 напряжения в период, а навход сброса импульсы входной частоты. Задним фронтом импульса с первого выхода индикатора 11 рассогласования (фиг. 2 в) в моментт происходит перепись содержимого счетчика10 в делитель 6 частоты. С этого моментачастота и фаза выходных колебаний управляемого генератора 5 соответствуютновому значению периода входной частоты,Аналогично происходит переходный процесспри резком увеличении входной частоты (момент тб), с той лишь разницей, что сигналрассогласования, образующийся на выходе5импульсно-фазового детектора 1 (момент тт) и выявленный индикатором 11 рассогласования; вызывает появление на первом выходе индикатора 11 рассогласования импульса, длительность которого соответствует времени, не. обходимому для перезаряда конденсатора ФНЧ 4 от максимального напряжения, соответствующего максимальному периоду входной частоты, до минимального, соответствующего минимальному периоду входной частоты. По заднему фронту названного импульса (мо. мент т 9) происходит перепись содержимого счетчика 10 в делитель 6 частоты. В этот же момент времени сигналом с третьего выхода индикатора 11 рассогласования осутцествляется сброс выходного сигнала импульсно-фазового детектора 1, С момента т 9 частота и фаза выходного сигнала умножителя соответствуютновому значению входной частоты.Постоянные времени элементов, входящих в индикатор 11 рассогласования и определяюгцие порог его срабатывания, выбираются с учетом точности преобразователей 7, 8 периода в напряжение, напряжения в период и управляемого генератора 5, либо задаются исходя из максимально допустимой девиации входной частоты.И так, на основании временной диаграммы(фиг. 2), время переходного процесса тп в системе определяется следующим образом:Тн+ та, при резком уменьшении входф 1ной частоты (отрицательныйскачок),Ши рн+Тф т при резком увеличении входной частоты, (положительныйскачок),где Тн - новое значение периода входной час.тоты, тф, тф 1 - времена задержки, вносимыеэлементами индикатора 11 рассогласования иопределяющие его инерционность срабатывания,тод - длительность выходного импульса индикатора 11 рассогласования при выявленномположительном скачке входной частоты.При малых по отношению к Тн значенияхтф,1, тф, и тод время переходного процессаприблизйтельно соответствует одному периодунового значения входной частоты Тн. В установившемся режиме дополнигельно введеннЫеэлементы не оказывают возмущающего действия на систему и паразитная частотная мо.дуляция выходного сигнала имеет незначительный уровень, определяемый соотношением де-.виации входной частоты и постоянной времениФНЧ 4,Предлагаемый умножитель частоты имеетвысокие качествегщые показатели: широкополосность, высокую точность умножения и большое быстродействие. По сравнению с наиболеепрогрессивными высокоточными и широкопо 923001 6 лосными астатическими умножителями частотыс импульсной фазовой автоподстройкой часто. ты, предлагаемый умножитель обладает значительно более высоким быстродействием.Использование предлагаемого технического решения в измерительной аппаратуре (например, для измерения низких частот, при измерениях в условиях сильных помех) и пре.образовательной технике (например, при синте.зе частот) позволяет, в сравнении с традиционным решением, создавать более быстродействующие высокоточные устройства, выполненные на базе или с использованием предлагаемых умножителей частоты.15Формула изобретения1. Умножитель частоты, содержаший последовательно соединенные фильтр нижних частот, управляемый генератор, делитель частоты и импульсно-фазовый детектор, первый и второь выходы которого подключены соответственно к входам первого и второго генераторов тока, выходы которых объединены и подключены к входу фильтра нижних частот, а также пре.образователь периода в напряжение, сигнальный вход которого объединен с другим входом импульсно-фазового детектора и является входом умножаемой частоты, о т л и ч а югц и й с я тем, что, с целью уменьшения паразитной частотной модуляции выходной частоты в установившемся режиме, введены по.следовательно соединенные индикатор рассо.гласования и ключ, а также последовательно35соединенные преобразователь напряжения в период и счетчик, выход которого соединен с входом предварительной записи делителя частоты, первый и второй выходы преобразователя периода в напряжение подключены сосоответственно к входу преобразователя напря.жения в период и к другому входу ключа,.выход которого соединен с дополнительным входом фильтра нижних частот, первый второй и третий выходы индикатора рассогласованиясоединены соответственно с входом синхронизации делителя частоты, с управляющим входом преобразователя периода в напряжение и с входом сброса импульсно-фазового детектора, вход синхронизации счетчика соединен с сигнальным входом преобразователя периода в напряжение, а первый и второй входы индикатора рассогласования подключены соответственно к первому и второму выходам импульсно-фазового детектора.2, Умножитель частоты по и. 1, о т л и ч аю ш и й с я тем, что индикатор рассогласования выполнен в виде последовательно соединенных второго фильтра нижних частот, одно- .923001 вибратора и элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход третьего фильтра нижних частот, нри этом первым и вторым входами индикатора рассогласования являют. ся соответственно входы второго и третьего фильтра нижних частот, а первым, вторым и третьим выходами индикатора рассогласования ВНИИПИ Заказ 2608/77Гираж 954 Подписное Филиал ППП "Патент",.Ужгород, ул.Проектная, 4являются соответственно выходы элементаИЛИ, третьего фильтра нижних частот и одновибратора,Источники информации,5 принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР йо 295173,кл, Н 03 В 19/10, 1971 (прототип).