Формирователь калиброванных интервалов времени

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 14293 2)4 Н 03 КЗ/64 РЕТЕНИЯ ИСАНИЕ К АВТОРСКОМ ЕТЕЯЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(56) Авторское свидетельство СССРУ 907506, кл. С 04 Р 10/04, 1980,(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ КАЛИБРОВАННВХ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в составе генератора калиброванныхинтервалов времени аппаратуры дляконтроля и измерения временных параметров интегральных схем. Целью изобретения является уменьшение дискретности и повьппение быстродействия задания временного сдвига. Формирователь содержит делители 1 и 2, фазовращатели 3 и 4, фазовые детекторы 5 и 6 ниэкои частоты, перестраиваемые кварцевые генераторы 7 и 8, смесители 9, О и 11, фазовый детектор 12 высокой частоты, сумматоры 1 3 постоянных напряжений, подстраиваемый генератор 14, управляемый делитель 15, сумматор 16 выходных напряжений, формирователь 17 выходных напряжений генераторы 8 и 19 низкой частоты, счетчики 21 и 21, ВБ-триггеры 22 и 23, элементы И 24 и 25, схемы 26 и 27 исключения, Использование дополнительно в формирователе последовательно соединенных схем исключения, делителя и второй петли фазовой авс томатической подстройки частоты до Е 150 МГц позволяет уменьшить дискретность задания временного сдвига при незначительном тменьиении быотроиействия задания временного сдвига, 1 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в составе генератора калиброваннЫх интервалов времени аппаратуры дляконтроля и измерения временных параМетров интегральных схем,Цель изобретения - уменьшение дискретности и повышение быстродействиязадания временного сдвига.На чертеже представлена ФункциоЦальная схема Формирователя калиброванных интервалов времени,Формирователь калиброванных интерВалов времени содержит первый 1 ивторой 2 делители, первый 3 и второй4 Фазовращатели, первый 5 и второй 6джазовые детекторы низкой частоты,гервый 7,и второй 8 перестргиваемыекварцевые генераторы, первый 9, вто рой 10, третий 11 смесители, Фазовыйетектор 12 высокой частоты, сумматор3 постоянных напряжений, подстраиваеьий генератор 14, управляемый делитель 15, сумматор 16 выходных напряжений, формирователь 17 выходных напряжений, первый 18 и второй 19 генераторы низкой частоты, первый 20 ивторой 21 счетчики, первый 22 и второй 23 ВЯ-триггеры, первый 24 и второй 25 элементы И, первую 26 и вторую27 схемы исключения,Четвертый вход Формирователя калиброванных интервалов .времени соединенс вторым входом второй схемы 27 ис 35слючения, выход которой через последовательно соединенные первый делигель 1, первый фазовращатель 3, первьй фазовый детектор 5, первый перестраиваемый кварцевый генератор 7соединен с первым входом первого смесителя 9 выход которого соединен свторым входом первого фазового детектора 5, второй выход первого перейтраиваемого кварцевого генератора 7соединен с вторым входом первой схе 45мы 26 исключения, выход которой черезпоследовательно соединенные второйделитель 2, второй фазоврашатель 4,второй фазовый детектор 6, второй перестраиваемый кварцевый генератор 8соединен с первым входом третьегосмесителя 11, входом управляемого делителя 15 и вторым входом Фазовогодетектора 12 высокой частоты, выходкоторого соединен через сумматор 13постоянных напряжений с входом подстраиваемого генератора 14, выход которого соединен с первым входом сум 1429300матора 16 выходных напряжений и первым входом второго смесителя 1 О, второй входкоторого является вторымвходом формирователя, выход смесителя 10 соединен с первым входом Фазового детектора 12 высокой частоты,второй вход сумматора 13 являетсятретьим входом формирователя, выходуправляемого делителя 15 соединен свторым входом сумматора 16 выходныхнапряжений, выход которого соединенс входом формирователя 17 выходныхнапряжений, выхоД которого являетсявыходом Формирователя калиброванныхинтервалов времени, второй вход второго фазового детектора б соединен свыходом третьего смесителя 11, второй вход которого соединен с вторымвходом первого смесителя 9 и является первым входом Формирователя калиброванных интервалов времени; выходпервого генератора 18 низкой частотысоединен с первым входом элемента И24 и первым входом первого счетчика20, выход переполнения которого соединен с В-ходом первого ВЯ-триггера22, выход которого соединен с вторымвходом первого элемента И 24, выходкоторого соединен с первым входомпервой схемы 26 исключения, выходвторого генератора 19 низкой частотысоединен с первым входом второго элемента И 25 и первым входом второгосчетчика 21, выход переполнения кото 1рого соединен с В-входом второго ВЯтриггера 23, выход которого соединен с. вторым входом второго элементаИ 25, выход которого соединен с первым входом второй схемы 27 исключения, Я-входы первого 22 и второго 23ВБ-триггеров являются соответственнопятым и шестым входами формирователя,а входы предварительной записи первого 20 и второго 21 счетчиков являются соответственно седьмым и восьмымвходами формирователя калиброванныхинтервалов времени,Формирователь работает следующимобразом.Дпя создания калиброванных интервалов времени используется метод ис"ключения импульсов из периодическойпоследовательности первой опорной частоты Г, поступающей на вход формирователя, и ее последующего деленияс помощью делителя 1 в Б раз, Схема27 исключения иэ последовательностиимпульсов с высокой частотой исключа1429300 3ет (не пропускает). количество К импульсов, равное числу заданных низкочастотных импульсов, приходящ, х на ее управляюпрй вход с элемента И 25 в результате чего последовательность импульсов на выходе делителя 1, имеющая частоту Г/М, сдвигается по фазе на угол=2%К/Б и по времени на величину 1)а=К/щ10На первый вход элемента И 25 поступают импульсы с генератора 19 низкой частоты, а на второй вход поступает управляющий импульс с выхода ВБ-триггера 23. Количество импульсов, которое необходимо подать на вход схемы 27 исключения, определяется информацией, поступающей на управляющий вход счетчика 21, После поступления на вход счетчика 21 с выхода генератора 19 э,аданного числа импульсов на выходе счетчика 2 1 появляется импульс переноса, который поступает на В-вход триггера 23 и запрещает прохождение иьин. пульсов с выхода генератора 19 низкой 25 частоты через элемент И 25. Сигнал управления,поступающий на Б-вход триггера 23,разрешаетпрохождение импульсов с генератора 19 низкой частоты через элемент И 25, 30 Система ФАПЧ для получения выход" ных частот до 150 МГц включает в "е" с первый фаэог.г". петектар 5 ннзк:.х частот, перестранвгеьый ква,цевС 1 генера-,ор 7 а такие первый смеситсль 9, Частота генератора 7 выбирается такой, чтобы удовлетворялось равен- ство где Г - вторая опорная частота, поступающая на первый вход формирователя;- частота перестраиваемогокварцевого генератора 7 врежиме удержания,Г,- первая опорная частота, поступающая на четвертый вход- формирователя.Первая и вторая опорные частоты выбираются такньш, чтобы удовлетворялось равенство(2) ос= о /+оВ режиме удержания системы фАПЧ изменения фазы на входе фазового детектора 5 передаются на выход пере" страиваемого кварцевого генератора 7. Временной и фазовый дискреты на выходе перестраиваемого кварцевого генератора 7 соответственно составляют 1, 2нцси Д+ицп Я1(3)Как следует из формулы (3), дляуменьшения временного дискрета, задаваемого на частоте Г, необходимоувеличивать коэффициент Б деленияопорной частоты Г т,е, уменьшатьчастоту/Б, на которой работает фазовый детектор н от которой зависитскорость подстройки частоты перестраиваемого кварцевого генератора 7, азто в свою очередь приводит к снижению быстродействия задания времениго сдвига,Для уменьшения дискретности и повьцпения быстродействия задания вре -менного сдвига используется втораяпетля ФАПЧ, которая соединена"с выходом перестраиваемого кварцевого генератора 7 через схему 2 б исключения,делитель 2 и фазовращатель 4," Втораяпетля ФАПЧ до 150 МГц содержит второйфазовый детектор 6, второй перестра"иваемый кварцевый генератор 8, третий смеситель 11, Сигнал с выходагенератора 7 доступает на схему 26 Минимальные фазовый и временной сдвиги (дискреты) при этом соответственно равны фщ=2 У/М и Римцп = =1/Х. Упомянутый сдвиг осуществляется относительно последовательности импульсов на выходе аналогичного де) литедя 1 частоты второго формирователя, в котором на управляющий вход схемы 2 исключения импульсы не по 40 ступают, Таким образом, можно задавать образцовый временной сдвиг на частоте повторения Г,/Б. Для получения малого фазового дискрета необходимо выполнять схемы 27 исключения и делитель 1 с большим коэффициентом деления, что в свою очередь приводит к значительному снижению выходной частоты, увеличению которой препятствует ограниченный частотный диапа 50 зон применяемых в схеме 27 и делителе 1 микросхем. Для повышения частотного диапазона выходных сигналов и для уменьшения временного дискрета используется перенос фазовых соот 55 ношений между сигналами с применением системы фазовой автоподстройки частоты (ФАЛЧ),работающей по вторичным биениям.5 1429300 Исключения и далее через делитель 2 Частоты Г в И раза и фазовращатель 4 на вход фазового детектора б. Если йа вход схемы 26 исключения управля- ющие импульсы не поступают, то сдви 5 1 ам, определенным выражением (3) и заданным на выходе перестраиваемого кварцевого генератора 7 на частотесоответствуют фазовь 1 е и временные дискреты111 УИин = -Ь/Имидж=ЙБ1Ф(4)И гЬиинф 7. 2г КИ 22 2 ГЧиин27 Кф =зг И(8) Ь ом 1 ф полученные. на выходе делителя 2 на частоте/И 2.В режиме удержания петли ФАПЧ изменения фазы на входах Фазового детек ора 6 передаются на выход перестраваемого кварцевого генератора 8. Вреенной Ги фазовыйдисКреты, временной 7 и Фазовыйсдвиги на выходе перестраиваемого 25 генератора 8 соответственно составля- ют В результате временной дискрет уменьшается в И 2 раз, а быстродействие задания временного сдвига при этом уменьшается незначительно потому, что частота, на которой работает фазовый детектор 6 второй петли,равна 1), /И , что при Г =Г, в И раз вышее, чем в случае использования только одной петли ФАПЧ и делителя с коэф 4 ыциентом деления И ИЕсли управляющие импульсы поступают на вход управления только схемы 26 исключения и не поступ ают на Вход 45 управпения схемы 27, то временной и фазовый дискреты, временной и Фазовый сдвиги на выходе делителя 2 на частоте Г /И соответственно составляют1 50фннн= Й 1 Ч 2 /Ифефй 7 19.Ф, /И=,; /И= - . (6) Этим сдвигам соответствуют следую- ,5 щие временной и фазовый дискреты, временной и фазовый сдвиги на частоте Х на выходе перестраиваемого генератора 8 Количество импульсов, поступающихна вход управления схемы 2 б исключе 1ния с элемента И 24, задается с помощью генератора 18, счетчика 20,триггера 22 и элемента И 24 На первый вход элемента И 24 поступают импульсы с генератора 18 низкой частоты, а на второй вход поступает управ-.ляющий импульс с выхода ВБ-триггера22. Количество импульсов, которые необходимо подать на вход схемы 26 исключения, определяется информацией,поступающей на вход записи счетчика20. После поступления на вход счетчика 20 с выхода генератора 18 заданного числа импульсов на выходе счетчика 20 появляется импульс переноса,который поступает на В-вход триггера22 и запрещает прохождение импульсовс выхода генератора 18 низкой часто:ты через элемент И 24. Сигнал управ-,ления, поступающий на Б-вход триггера 22, разрешает прохождение импульсов с генератора 18 низкой частотычерез элемент И 24,Для более низких выходных частотиспользуется делитель 15 частоты спеременным коэффициентом деления.Временной дискрет при этом сохраняетсвою величину,Система ФАПЧ для поступления частот до 3 Гц включает в себя Фазовыйдетектор 12 высокой частоты, перестраиваемый генератор 14, смеситель10, сумматор 13 постоянных напряжений.Третья опорная частота Г, поступающая на второй вход формирователякалиброванных интервалов времени,определена выражением Г=шГ гдеш=2, 3,4, (ш - целое число, обозначающее номер гармоник), Частота перестраиваемого генератора 14 выбирается равной В режиме удержания системы ФАПЧ изменения Фазы на выходе Фазового детектора 12 высокой частоты передаются на выход перестраиваемого генератора 14.Временной Г 1и фазовый ,инн дискреты, временной 7 и Фазовый(10) 20 25 ЗО 40 1,. сдвиги, соот ветст вующие выражению ( 5 ), на выходе пер естраи ваемо го генератора 14 составляют 21Ьийн й яФ 1 зн д яй Ъ й(9)Временной Г цн фазовый , дискреты, временнойи фазовыйтзсдвиги, соответствующие выражению (7), на выходе перестраиваемого генератора 14 составляют ьиии яэ11 зщ3у.1,Дпя получения различных выходныхчастот на третий вход формирователяподается постоянное напряжение, изменением которого перестраивается частота генератора 14 с учетом выполнения требования (8),Для объединения сигналов по выходу служит сумматор 16 выходных напряжений, разрешанщий прохождениена выход сигнала нужной частоты, Формироватепь 17 выходных напряженийпредназначен для формирования коротКОГО импульснОГО сиГнала из синусоиДаЛЬНОГО вПогрешность задания калиброванныхвременных сдвигов однозначно определяется погрешностью задания фазовыхсдвигов, которая, в свою очередь, зависит только от перекрестных связеймежду каналами и от точности подстройки фазы кольцами систем ФАПЧ. Развяэывающие устройства, поставленные навходах в смесителях, обеспечиваютразвязку между каналами до 80-100 дБ,что приводит к временной погрешностине более 0,013 от периода. Точностьподстройки фазы зависит от стабильности частоты генераторов и полосыудержания Я системы ФАПЧсоз =Я/Я, (11)где , - разность фаз в точке устойчивого равновесия;Й- начальные расстройки.Нестабильность частот генераторовприводит к изменению начальной расстройки ьД, что в свою очередь приводит к нестабильности временного интервала аГ:.л, /д=агсзт 4 Я,1 5,=ьМ-где и) - частота подстраиваемого генератора системы ФАПЧ. Таким образом, использование до полнительно в формирователе калиброванных интервалов времени последовательно соединенных схем исключения,делителя и второй петли ФАПЧ до150 МГц позволило уменьшить дискретность задания временного сдвига в Ираз при незначительном уменьшениибыстродействия задания временногосдвига. Формула иэ обретения Формирователь калиброванных интервалов времени, содержащий последовательно соединенные первый делитель, первый фазовращатель, первый фазовый детектор низкой частоты, первый пг:рестраиваемый .кварцевый генератор и первый смеситель, выход которого сое" динен с вторым входом первого фазово- . го детектора, второй вход первого смесителя соединен с первым входом формирователя калиброванных интерва-., лов времени, а также последовательно соединенные фазовый детектор высокой частоты, сумматор постоянных напряжений, подстраиваемый генератор, выход которого соединен с первым входом сумматора выходных напряжений и первым входом смесителя, второй вход которого является вторым входом формирователя калиброванных интервалов времени, выход второго смесителя соединен с первым входом фазового детектора высокой частоты, второй вход которого соединен с входом управляемого делителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора выходных напряжений, выход которого соеди 45 нен с входом Формирователя выходных напряжений, выход которого является, выходом формирователя калиброванных интервалов времени, второй вход сум" матора постоянных напряжений являет 50 ся третьим входом формирователя калиброванных интервалов времени, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения дискретности и.повьипе, ния быстродействия задания временного сдвига, в него введены два гене- ратора низкой частоты, два счетчика, два ВБ-триггера, два элемента И, две , схемы исключения, второй фаэовращатель, второй фазовый детектор, вто429300 )О Составитель В.КотовТехред Л. Сердюкова Редактор Н.Лазаренко Корректор М,11 ароши Тираж 929 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Заказ 5)43/55 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рой перестраиваежй кварцевый генератор, третий смеситель, второй делитель, юход которого через. поспедова"тельно соединенные второй фазовращатель, второй фазовый детектор соединен с входом второго перестраиваемого кварцевого, генератора, выход которого соединен с входом управляемого делителя и первым входом третьегосмесителя, выход которого соединен с:вторым входом второго фазового детек",тора, второй вход третьего смесителя,соединен с вторым входом первого сме,сителя, выход первого генератора низкой частоты соединен с первым входом:которого соединен с В-входом первого3 Б-триггера, выход которого соединенс вторым входом первого элемента И,:которой соединен с входом второго делителя, второй выход первого перестраиваемого кварцевого генератора соединен с. вторым входом первой схемы исключения,.выход второго генераторанизкой частоты соединен с первым входом второго элемента И и первым входомвторого счетчика, выход переполнениякоторого соединен с К-входом второго )О НБ-триггера, выход которого соединенс вторым входом второго элемента И,выход которого соединен с первым входом второй схемы исключения, выходкоторой соединен с входом первого делителя, второй вход второй схемы исключения является четвертым входомформирователя калиброванных временных интервалов, Б-входы первого и второго ББ-триггеров являются пятым и 2 О шестым входами, а входы предварительной записи первого и второго счетчиков являются седьмым и восьмым входами формирователя калиброванных интервалов времени.