Устройство для моделирования импульсного частотно-фазового дискриминатора

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 5 И Ет ЬСТВ сравниваемых час напряжение и на темы в целом. Це вышение точности ти применения за на его выходное актеристики сисизобретения - по- расширение обласет воспроизведеовательс ни СССР76.СР80. ство 8, 1 во С 8, 1(54) УСТРОЙ ИМПУЛЬСНОГО МИНАТОРА (57) Изобре тельной тех АНИЯ ДИСКРИ ВО ДЛЯ МОДЕЛИР ЧАСТОТНО-ФАЗОВО ие относитс вычис использован рования имования частоо-фазовым диск льсных истем регул ьсным часто ы с имиминатания вл и для иссл й импульсо стнос ния совпаде ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ И д ВТОРСКОМУ СВИДЕ(46) 23.11.87. Бюл. В 4 (71) Всесоюзный научноский институт электроме (72) Г,В.Трель и В.В.Фе (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетел В 515121, кл. С 06 С 7/Авторское свидетельс У 746588, кл. С 06 С 7/ е и предназначено дляпри исследовании методами аналогового модел ния зависимости выходного сигналаот совпадений импульсов сравниваемыхчастот. Устройство содержит блок формирования разностной частоты, генератор однополярного напряжения частотой Г(с), компаратор, интегратор,четыре элемента сравнения, пять ключей, элемент неравнозначности, трипереключателя, два нуль-органа, дифференцирующие элементы, генератор регулируемых по скважности, прямоугольных импульсов частотой Е(с), блокначальных условий интегрирования.Устройство воспроизводит совокупностьуравнений, описывающих выходное напряжение дискриминатора с учетом совпадений импульсов сравниваемых частот. 4 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования при исследовании методами аналогового моделирования им 5 пульсных систем регулирования частоты с импульсным частотно-фазовым дискриминатором (ИЧФД), в частности для исследования влияния совпадений импульсов сравниваемых частот:на его выходное напряжение и на характеристики системы в целом.Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения эа счет воспроизведения зависимости 15 выходного сигнала от совпадений импульсов сравниваемых частот,На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - зависимость первого релейного сигнала Б,(а 1) при изменении сигнала разностной частоты Ь Г(с) в областях значений - 2 Г Е сИ (а) и Ьй2,Г (б); нафиг,3 - форма второгоимпульсного сигналаБ(с);на фиг.4 - импульсный сигнал Б (Г), соответствующий выходному сигналу ИЧФД при линейном изменениисигнала 4 (г.) . 25 Устройство (фиг, 1) имеет вход 1 30задания задающей частоты Г (с), вход2 задания регулируемой частоты Е (с),выход 3 по напряжению 0 (с) и содержит блок 4 формирования разностнойчастоты, генератор 5 однополярногопилообразного напряжения частотоййз(с), компаратор 6, интеграторпервый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 элементы сравнения, первый12, второй 13, третий 14, четвертый 4015 и пятый 16 ключи, элемент 17 неравнозначности, первый 18, второй, 19и третий 20 переключатели, первый 21и второй 22 нуль-органы, дифференцирующие элементы 23 и 24 генератор 25 регулируемых по скважностипрямоугольных импульсов частотойК(с), первый 26, второй 27, третий28, четвертый 29 и пятый 30 источники постоянных напряжений, инвертор 5031 и блок 32 задания начальных условий.Напряжения источников 26-30 пропорциональны, соответственно -2 й,4 Т, 2 Т, 4 Т и -2фазового рассогласования у источников 26 и 27 относительно шины нулевого потенциала,а у источников 28-30 относительно выхода интегратора 7,Разнополярные напряжения относительно шины нулевого потенциала на выходе инвертора 31 пропорциональны произведению 2 Г, Г (в), где ь - разрешающая способность цифрового элемента сравнения моделируемого ИЧФД.Например, блок 4 при разнополярных входах 1 и 2 может быть выполнен на одном сумматоре; генераторы 5 и 25 - на интеграторах, компараторах, реле и источниках постоянного напряжения элементы 8-11 сравнения и нуль-органы 21 и 22 - на компараторах дифференцирующие элементы 23 и 24 - на конденсаторах, ключи 12-16 - на реле с замыкающими контактами, переключатели 18-20 - на реле с группой из замыкающего и размыкающего контактов, а элемент 17 неравнозначности - на двух таких реле и источнике постоянного напряжения. Устройство работает следующим образом.В процессе моделирования напряжение, пропорциональное задающей частоте Г (с), поступает с входа 1 устройства на первый вход блока 4, на входы генераторов 5 и 25 и на вход инвертора 31. С входа 2 устройства напряжение, пропорциональное регулируемой частоте Г(с), поступает на второй вход блока 4, с выхода которого напряжение, пропорциональное разностной частоте ЬГ(с) = Е (с) - й(с), подают на вход первого нуль-органа 21, на первый вход четвертого элемента 11 сравнения и на информационный вход интегратора 7, на вход ввода начальных условий которого подают напряжение от блока задания 32 начальных условий, С выхода интегратора 7 напряжение, соответствующее фазовому рассогласованию между импульсами сравниваемых частот Г(г.) и Г(г), поступает на вход первого ключа 12, на первые входы первого 8 и второго 9 элементов сравнения, на входы третьего 28, четвертого 29 и пятого 30 источников, на вход второго нуль-органа 22, на первые входы третьего элемента 10 сравнения и первого переключателя 18, на второй вход компаратора 6, на первый вход которого подают опорное напряжение с выхода генератора 5, На выходе компаратора 6, т.е. на выходе 3 устройства, получают напряжение Ещ,ц(с) (фиг. 4), соот 1354218ветствующее выходному напряжению моделируемого ИЧФД.На вторые входы первого 8 и второго 9 элементов сравнения поступают от первого 26 и второго 27 источников напряжения, пропорциональные, соответственно, минимальному Ц, = -2 Г и максимальному см= 4 значениям Фазового рассогласования, С выходов элементов 8 и 9 сравнения напряжения поступают на управляющие входы первого 12 и второго 13 ключей соответственно. С выхода источника 28 напряжение, пропорциональное первомуМаКСпромежуточному значениюд" = 2 й"Рфазового рассогласования, подают на второй вход третьего элемента 10 сравнения, на первый вход второго переключателя 19 и на вход .второго ключа 13, С выходов ключей 12 и 13 сигналы сброса результата интегрирования поступают на вход сброса интегратора 7. В результате при достижении сигналом результата интегрирования д (с) значений У,ас = 4 или(ми= = -2 Г сигнал на выходе интегратора 7 релейно сбрасывается до промежуточных значений, соответственно, первогоор 1 лрфазового рассогласования.С выходов четвертого 29 и пятого 30 источников напряжения, пропорциональные (, = -21 Г и Рм = 4 Г, поступают на вторые входы, соответственно, второго 19 и первого 18 переключателей, на управляющие входы которых поступает с выхода генератора 25 напряжение второго сигнала управления П(с) прямоугольной формы, скважность которого выбирают пропорциональной отношению длительностей импульсов ,сравниваемых частот (фиг. 3). Сигна-. лы с выходов первого 18 и второго 19 переключателей подают на управляющие входы, соответственно, третьего 14 и четвертого 15 ключей, на входы которых, соответственно, через дифференцирующие элементы 23 и 24 поступают сигналы с выходов третьего элемента 10 сравнения и второго нуль- органа 22. Сигналы с выходов ключей 14 и 15 поступают на вход пятого ключа 16, на управляющий вход которого с выхода элемента. 17 неравнозначности поступает напряжение первого сигнала управления У,(ЬГ) (фиг. 2), вырабатываемое по сигналам первого нуль-органа 21 и четвертого элемен Б при сР(с) у (г)1(и . (с) вык 0 при ( (с)сР (с) т 30 при с = 0.Г (г)дг + Сл-, при сл 1Усс ( гп 123,55 С= 0 при у(с) =Рм к = 2 Т (6) где Б- ьжксимальное напряжение выходного сигнала Б,к(с); та 11 сравнения, наличие которогоимитирует факт совпадения импульсовсравниваемых частот Гз(с) и Йр(г).5Одновременно сигнал с выхода элемента 11 подают на управляющий вход тре-.тьего переключателя 20, на информационные входы которого от инвертора31 поступают разнополярные напряже ния, пропорциональные произведению2 с й (г) .С выхода ключа 16 сигнал сбросарезультата интегрирования поступаетна вход сброса интегратора 7 в исход ное положение. При наличии сигнала,если сигнал результата интегрироваМаксния достигает значенийюф = 2 я (илиаРц = 0), то сигнал на выходе интеграора 7 релейно сбрасывается в за висимости от состояния сигнала 02(г),соответственно, доц,ц = 4 Т (илиРфф"== 2) или досР" = О (или(рм= -2 Ч)фазового рассогласования.В результате на выходе 3 устройст ва вырабатывается импульсное напряжение Б (с), соответствующее выходному напряжению моделируемого ИЧФД,описываемое следующей системой уравнений;1354218 4(с),ЧмаксЮмнн -Б, (с) моделируемого ИЧФД эта система уравнений должна быть дополненаследующим уравнением релейного изменения начальных условий шагов интегрирования, отражающим возможностьопрокидывания регулирования: фазовое рассогласование между импульсами сравниваемых частот и его экст 5 ремальные значения; Г (с),Е (с)Р рпкг"271 пр дй(с)Ю(с), 1 Мсикс 10 положительная линейнаяпилообразная функция и еемаксимальное значение;длительность импульса сигнала 13 ш,(с);момент времени, когдаЦ(с,) = 4 н или с(с,).У(си) где с - момент времени, когда с(С;) =2 нк или су (с; ) = О.Выбор знака при 2 п зависит от того, какой из двух совпавших импульсов сравниваемых частот воспринятэлементом сравнения - импульс задающей или импульс регулируемой частоты, Совпадающими считают импульсы,у которых временной сдвиг меньше разрешающей способности сс цифровогоэлемента сравнения ИЧФД,При этом устройство реализует25 уравнение (7) в виде с, с;,с с соответствующие моменты времени начала и окончания -го и и-го шагов интегрирования;первое и второе промежу точные значения (С).учета влияния совпадений а выходное напряжение макс О (дй) Г Б (с) 1-2 с,Г ( Ь Г(с),когдадГ(с)2 с,йзходное напряжение Бц(с) устройстване зависит от совпадений импульсовсравниваемых частот,де Б,п Б - максимальные значенияй,йнапряжений первогоБ,(ЬГ) и второго Б (с)сигналов управления,Знаки при 2 и в (8) зависят отпринятого соответствия между направлениями сбросов результата интегрирования Ц (с) с промежуточных значений (ума" с м" и состоянием сигна 50ла Б (с) (наличием или отсутствиемего) .Таким образом, устройство воспроизводит совокупность уравнений (1) -(б), (8) и (9), описывающих выходное напряжение ИЧФД с учетом совпадений импульсов сравниваемых частот,При отключении выхода пятого ключа1 б от входа сброса интегратора 7 выФормула изобретения Устройство для моделирования импульсного частотно-фазового дискриминатора, содержащее первый, второй, третий и четвертый элементы сравнения, первый ключ, первый, второй и третий источники постоянных напряжений и интегратор, выход которого подключен к первым входам первого, второго и .третьего элементов сравнения, соединенных вторыми входами с выходами соответственно первого, второго и третьего источников постоянных напзадающая и регулируемаячастоты;раэностная частота начальные условия шаговинтегрирования; пРи Ц(с;) =(мп = 2 п,при ср(с,) =у = О, (7)ряжений, выход первого элемента сравнения подключен к управляющему входу .первого ключа, информационный вход и выход которого соединены соответст 5 венно с выходом интегратора и с входом его сброса в исходное состояние, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения за счет вос произведения зависимости выходного сигнала от совпадений импульсОв сравниваемых частот, оно содержит блок формирования разностной частоты, генератор однополярного пилообразного 15 напряжения, компаратор, второй, третий, четвертый и пятый ключи, элемент неравнозначности, первый, второй и третий переключатели, два дифференцирующих элемента, генератор регунируе мых по скважности прямоугольных импульсов, четвертый и пятый источники постоянных напряжений, первый и второй нуль-органы, инвертор и блок задания начальных условий, подключенный 25 выходом к входу ввода начальных условий интегратора, информационный вход которого соединен с первым входом четвертого элемента сравнения, с. входом первого нуль-органа и с выходом З 0 блока формирования разностной частоты, первый вход которого соединен с входами запуска генератора регулируемых по скважности прямоугольных импульсов и генератора однополярного пилообразного напряжения и является входом задания задающей частоты устройства, а второй вход - с входом задания регулируемой частоты устройства, выход генератора однополярного пилообразного напряжения подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом интегратора, а выход является выходом устройства, один из выводов третьего источника постоянного напряжения подключен к первому информационному входу второго переключателя и через второй ключ, подсоединенный управляющим входом к выходу второго элемента сравнения, - к выходу первого ключа, первый информационный вход первого переключателя подключен непосредственно, а вторые информационные входы первого и второго переключателей соответственно через пятый и четвертый источники постоянных напряжений подключены к выходу интегратора, выходы третьего элемента сравнения и второго нуль-органа через соответствующие дифференцирующие элементы подключенык управляющим входам соответственно третьего и четвертого ключей, выходы которых объединены и через пятый ключ соединены с выходом второго ключа, информационные входы третьего и четвертого ключей подключены к выходам соответственно первого и второго переключателей, управляющие входы которых соединены с выходом генератора регулируемых по скважности прямоугольных импульсов, управляющий вход пятого ключа подключен к выходу элемента неравнозначности, первый вход которого соединен с выходом первого нуль-органа, а второй - с выходом четвертого элемента сравнения и с управляющим входом третьего переключателя, один информационный вход которого подключен непосредственно, а другой через инвертор - к входу задания задающей частоты устройства, а выход - к второму входу четвертого элемента сравнения, вход второго нуль- органа соединен с первым входом третьего элемента сравнения, свободный вывод третьего источника постоянного напряжения подключен к выходу интегратора.1354218 РРНЯд-Л С Г Ысза)и,оставитель А,Масловехред Л.Олийнык Корректор И,Муск Бобков дакт Тираж 671 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Ра