Формирователь импульсов

 

ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ, содержащий первый и второй счетчики импульсов, первый и второй смесители частоты, первый и второй автогенераторы 1 мпульсов, измерительный частотный преобразователь, блок управления и блок обработки, управляющий вхрд которого подключен к первому выходу блока управления второй выход которого подключен к первым входам первого и второго счетчиков импульсов, вторые входы которых подключены срртветственнгэ к выходам первого и второго смесителей частоты,,первые входы которых подключены к выходгил соответственно первого и второго автогенераторов импульсов, а вторые взсоды - к выходу измерительного частотного преобразователя , отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, расширения частотного диапазона в област,ь инфранизких частот, в него, введены коммутатор, блок запоминания и цифровой дискриминатор, первый вход которого подключен к шине кода поля допуска, второй вход подключен к выходу блока обработки, входы которого подключены к выходам блока запоминания, входы которого подКо ключены к выходам коммутатора, первый вход которого подключен к третьему выходу блока управления,а остальные входы - к выходам первого и второго счетчиков импульсов. ч « |4 К

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

351) И 03 К 5/153

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР . IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ, (., ., %И, :к

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 8 ..- :. :,,, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.Ю

4ь

Ж

«3

4Р (21) 3332286/18-21 (22) 31.08;81 (46) 15.09..83. Вюл 9 34 (72) И.М. Федоров (53) 621.374,(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 420109, кл. Н 03 К 5/153, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2774606/18-21, кл. Н 03 К 13/20, 06.12.79. (54)(57) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ, содержащий первый и второй счетчи- ки импульсов, первый и второй сме- - сители частоты, первый и второй автогенераторы импульсов, измерительный частотный преобразователь, бЛок управления и блок обработки, -. управляющий вход которого подключен- .. к первому выходу блока управления,. второй выход которого подключен к, первым входам первого и второго счетчиков импульсов, вторые входы которых подключены соответственнь к -

;„,SU„„1042170 А выходам первого и второго смесителей частоты, первые входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго автогенераторов импульсов, а вторые входы — к выходу. измерительного частотного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, расширения частотного диапазона в область инфранизких частот, в него, введены коммутатор, блок запоминания и цифровой дискриминатор, первый вход ко. торого подключен к шине кода поля допуска, второй вход подключен к выходу блока обработки, входы которого подключены к выходам блока запоминания, входы которого под.ключены к выходам коммутатора, первый вход которого подключен к третьему выхоДу блока управления, а остальные входы — к выходам первого и второго счетчиков импульсов.

1042170

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для использования в аппаратуре, осуществляющей преобразование периодических колебаний в сигналы типа "меандр", в частности в цифровых фаэометрах. 5

Известны формирователи импульсов из синусоидального напряжения, выходной сигнал которых пропорционален знаку первой производной по времени преобразуемого напряжения, содержащие дифференцирующие-, блоки, спусковые блоки и усилители-ограничители (1 ).

Недостатками известных устройств являются ограниченный снизу частотный диапазон, малая точность иэ-эа дрейфа нуля аналоговых узлов и малая помехозащищенность из-эа дйфференцирования входных сигналов.

Известно устройство для формирования импульсов, содержащее первый и второй счетчики импульсов, первый и второй смесители частоты, первый и второй автогенераторы импульсов, а также измерительный частотный преобразователь, блок управления и 25 блок обработки, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого подключен к первым входам первого и второго счетчиков импульсов, 3П вторые входы которых подключены соответствеино к выходам первого и второго смесителей. частоты, первые входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго автогенераторов импульсов, а вторые входы - к выходу измерительного частотного преобразователя 2 ).

Недостатком известного устройства является невозможность формирования импульсных сигналов инфранизко- @ частотного диапазона.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем расширения частотного диапазона в область"инфраниэких 45 частот, Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый и второй счетчики импульсов, первый и второй смесители частоты, gg первый и второй автогенераторы импульсов, а также измерительный частотный преобразователь, блок управления и блок обработки, управляющий вход которого подключен к первому выходу бЛока управления, второй выход которого подключен к первым входам первого и второго счетчиков импульсов, вторые входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго смесителей час- 60 таты, первые входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго автогенераторав импульсов, а вторые входы — к выходу измерительного частотного преобра- 65 эователя, введены коммутатор, блок запоминания и цифровой дискриминатор, первый вход которого подключен к шине кода поля допуска, второй вход подключен к выходу блока обработки, входы которого подключены к выходам блока запоминания, входы которого подключены к выходам коммутатора, первый вход которого подключен к третьему выходу блока управления, а остальные входы — к выходам первого и второго счетчиков импульсов.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы. формирователь импульсов содержит входную шину 1 устройства, измерительный частотный преобразователь 2 (ИЧП7, первый автогенератор 3, первый и второй смесители 4 и 5 часто- ты, второй автогенератор 6, первый и второй счетчики 7 и 8 импульсов (СИ J, коммутатор 9, блок 10 эапоми" нания с зонами 11-1 — 11-6, блок 12 обработки, блок 13 управления, цифровой дискриминатор 14, шину 15 кода нуля допуска. В зонах 11-.1

11-6 записаны соответственно коды

A,,В,С, D Е..

Устройство работает следующим об разом.

На вход 1 подается напряжение

Б„ э1п(Ят.+Ч) (эпюра 16 фиг.2), где

U и Я вЂ” амплитудное значение и круговая частота входного напряжения, фазовый сдвиг относительно перепадов сигналов блока 11. Автогенератор 3 и"смеситель 5 вырабатывают гармонические колебания с частотами йо и см". Счетчики 7 и 8 установлены в нулевое состояние сигналом блока управления (эпюра 20, фиг.2).

Измерительный частотный преобразователь 2 превращает входное напря" жение в частотно-модулированную импульсную последовательность. Час-. тота Lu®т) выходного сигнала ИЧП;Ьо(Ю)=й +ш Ым (4Й, + Ф), где И в и Й„л

= kUt„ - соответственно центральная частота и девиация частоты преобразователя, k — крутизна его моду. ляционной характеристики. (Эпюра й(Я1) приведена на фиг. 2 под номером 17). Смесители 4 и 5 осуществляют вьщеление,модулей разностей частот/и (ЯФ)-Й ) фэпюра 18 фиг.2) и/ы(ЯЦ-.ы""/; (эйюра 19). Для нор мального функционирования устройства необходимо одновременное выполнение следующих неравенств: юо+RVт 4щол

ы -kU

" 7

Й1

Далее начинается процесс формирования искомых импульсов. При 9t = О (фиг.,2) счетчики 7 и 8 начинают, 1042170 а прн Я с = л заканчивают накопле- ние кодов A и С соответственно, причем. Ti(R

Ае )ю(ЯФ)-и (оИ вЂ” о оо|(1 а 7Щ 2М 5

1.Г

С= — i 1ш(яц- 1.и= 02 ю" Ч

Г4Е W01-W0-W0 и W02-Си0- Ш0 ° (if

На эпюрах 18 и 19 (фиг. 2) чис-, ла.А н С отображаются площадями.. заштрихованных фигур, помеченных этими буквами. Процесс накопления кодов,4 и С иллюстрируется эпюрами о

22 и 23, .: на которых приведены за-. висимости от времени содержимого счетчиков 7 и 8 соответственно.

При ЯЕх3.блок 13. формирует оди-. ночный импульс (эпюра. 21, фиг.2), по которому эоны 11-1 и 11-3 бло- .. 20 ка 10 подключаются коммутатором 9,, к входам счетчиков 7 и 8 импульсов.

В течение цикла работы устройства эти числа хранятся в блоке 10 и периодически используются при выполнении арифметических операций ° ,После запоминания содержимого счет -.. чиков 7 и 8 последние сбрасываются в нуль (эпюры 22 и 23 фиг. 2) им-. пульсом блока 13 (эпюра 20 фиг.2)ф 30

Далее в течение интервал"((З,2У) счетчики 7 и 8 накапливают новые коды Ь и Р, причем

2УIЯ

В*+ ((яо -ш, ((=ф- — оооЧ;: ЗЕ

"т/Я

gm/д

Tli/ß ..- 40

В момент..gt = 2 содержимое счетчиков 7 и 8 переносятся в зоны 11-2 и 11-4 блока 10, счетчики 7 и 8 вновь сбрасываются в нуль (эпюры 22 и 23 фиг. 2) и начинают обраэовы вать коды

2T(/Qi1

Е(Ц* — ш(яо(.„ (sо

2У/Я

2яЯ+1

F(jl j J (ю(Яо(оо (о л/я

В это же время начинается нулевой такт функционирования блока 12, который вычисляет величину 60 по формуле Gð= А-В-C+D. Если Go 0 и ие укладывается в некоторое заданйое: пЬ. ле допуска, определяемое кодом иа 60 шине, то накопление кодов P(t) .и. (t) рродолжается и при t " (е, (эпюры 18, 19 и 21 фив. 2), полученные к этому времени числа E (((=,) и F<(Qp) эанбсятся в зоны 11-5 и 11-6 блока, g5

10. Здесь Т вЂ” период дискретизации аргумента и величин E(t) и F(t).

Соответствующая последовательность импульсоэ (эпюра 21 фиг. 2) формируется блоком 13 и подводится к управляющему входу коммутатора 9. 2

Далее (gapa! +14+4 +2Г блок 12

Я Я выполняет арифметические. операции по формуле

Я„=А - Ь- 0+3+4(F1-Е )+ (А46-С-Р) >

25Н

/if а счетчики 7 и 8 накапливают коды

Е + Е и Fq+ F . Пусть и вычислен»ная величина 6„ также не попадает в поле допуска; огда прнЖq2(,(pc ™ определяется очередное значений функции G. ! й(2 А-В-C+9+4(F +F -Е -Е 1+ . (4+В-,С-П)

1 2i Z; (с использованием хранящихся в блоке

10 чисел Е + Е2 и Р(,+ Е2) и образу-. ются отсчеты E(3i) и F(3i) и т.д.

В общем случае имеем

2У/Я+ Г

23 /Я (у- Ц (".

Я1 j- — !+Ч зев

11 ° 1 Яф

2У/Я+ф

1 Ш Гш

F>= )c„(ga) „"t, 0 2т! Уа

ЯУ/Я+(1-1)

j(Sin я j- 1 t

6„ (n = 1,2...) вычисляются по формуле

G„=A В-С+Э+4Е / -Е. 1+Ее 2@С(А+В-С-В)

j=g 3! Jt

Преобразуем последнее выражение и получим ь

Gi = ++ 0 эЧ- — s

i ((j — (Я e+ .V) ° ооо (и яо ° о(, Таким образом, функция С,п(ЯС) изменяет знак, если чисоло и увели= чивается от п0= епфЛ-2 /2 Я до

n0+ 1. Временйая зависимость. 6„(Яа) представлена на эпюре 24 фиг. 2.

При достижении равенства п пэ (или n " no+ 1) величина С„ мала и не превосходит границы поля допуска, численное значение которой введено в цифровой дискриминатор 14, а7Ã

Поэтому при t â€, — + пе на выходе Я

1,042) 70

22

Фи.2 этого блока формируется отрицательный перепад напряжения (эпюра 25 фиг.2).

Далее процесс накопления сумм

7:Е и Г, продолжается. При at = 37 онй отождествляются с числами соответственно B и р и заносятся в зоны

11-2 и 11-4 блока 10, содержимое которых переносится в зоны 11-1 и 11-3. Вновь начинается образование кодов Е - (лГ) и Г (пГ), вычисле- 10 ние величин (. „ и их сравнение с уставкой -цифровым дискриминатором.

Работа формирователя при М(Яфñ 4я аналогична его функционированию для

27(Qt Зл, описанному выше. После 15 уменьшения модуля G„ до заданного уровня дискриминатор 14 возвращается в исходное состояние и íà его выходе появляется теперь положительный перепад напряжения (эпюра 25 фиг.2).

Таким образом, формирователь выра. батывает выходной сигнал в виде

"меандра", перепады которого отвечают моментам экстремума входного, например, синусоидального напряжения.

Диапазон предлагаемого устройства со стороны низких частот практически не ограничен (до 10 Гц и менее) ..

Устройство имеет высокую помехозащищенность вследствие осреднения мешающих сигналов при их интегрировании.счетчиками импульсов. Точность формирования при малых значениях высока, так как единственный источник погрешности - измерительный частотный преобразователь

2 — имеет малый дрейф, отнесенный к входу (порядка 10-30 нВ/с на частоте 0,5 Гц и 5-10 нЦ1с для частотменее 0,1 Гц).

Рассмотренная система разработана для инфранизкочастотных фазометров, применяемых, например, при геоэлектроразведке методами вызванной поляризации, частотной дисперсии и тде

ВНИИПИ Заказ 7147/57

Тираж 936 Подписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4