CS239351B1

CS239351B1 - Conection of a frequency-zero detector with diode frequency doubler

Info

Publication number: CS239351B1
Application number: CS795937A
Authority: CS
Inventors: Peter Bobovnicky
Original assignee: Peter Bobovnicky
Priority date: 1979-08-31
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1986-01-16
Also published as: CS593779A1

Description

Vynález sa týká zapojenia frekvenčného nulového detektora s diodovým zdvojovačom frekvencie.The invention relates to a frequency zero detector wiring with a diode frequency doubler.

Doteraz existujú vo svete štyri základné zapojenia frekvenčného nulového detektora. Prvé zapojenie typu tvarovač — derivačný člen — integrátor sa uvádza v prameniSo far, there are four basic connections of a frequency zero detector in the world. The first former - derivative - integrator type is shown in the source

G. Kristofovič: Kmitočtové demodulátory, SNTL Praha 1977. Pódia tohto zapojenia vstupný sinusový signál sa pomocou tvarovača upravuje na pravoúhlý impulzný signál. Pravoúhlý impulzný signál sa ďalej privádza na vstup derivačného člena, na výstupe ktorého sa získajú derivačné špičky. Tieto derivačné špičky sa používajú ako riadiace impulzy na riadenie integrátora. Frekvenčný nulový detektor pódia tohto zapojenia po elektronickej stránke obsahuje dva tranzistory zapojené ako tvarovač, jeden tranzistor zapojený ako integrátor. Nevýhodou tohto zapojenia je detekcia len každého druhého přechodu vstupného signálu cez nulu, spósobená použitím len kladných alebo len záporných derivačných špičiek na riadenie integrátora. Druhé zapojenie typu tvarovač — derivačný člen — monostabilný multivibrátor — integrátor je používané v n. p. TESLA BRNO. Pódia tohto zapojenia vstupný sinusový signál sa rovnakým spósobom, ako u prvého zapojenia, pomocou tvarovača a derivačného člena prevádza na derivačné špičky. Derivačné špičky potom spúšťajú monostabilný multivibrátor. na výstupe ktorého sa získajú krátkotrvajúce pravoúhlé impulzy s konštantnou šířkou. Takýmto sposohom získané krátké impulzy sa používajú ako riadiace impulzy na riadenie integrátora. Frekvenčný nulový detektor pódia tohto zapojenia po elektronickej stránke obsahuje dve hradlá zapojené ako tvarovač, dve hradlá zapojené ako monostabilný multivibrátor, jeden tranzistor zapojený ako integrátor.G. Kristofovič: Frequency demodulators, SNTL Praha 1977. The input of the sinusoidal signal is adjusted to a rectangular pulse signal by means of a former. The rectangular pulse signal is further applied to the input of the derivative member at the output of which the derivative peaks are obtained. These differentiation peaks are used as control pulses to control the integrator. The frequency zero detector of this circuit electronically includes two transistors connected as a former, one transistor connected as an integrator. The disadvantage of this circuit is the detection of only every second transition of the input signal through zero, caused by using only positive or only negative derivative peaks to control the integrator. The second circuit of the former - derivative element - monostable multivibrator - integrator is used in n. p. TESLA BRNO. The sinusoidal input signal is converted to the derivation peaks in the same manner as the first connection by means of the former and the derivative member. The derivative peaks then trigger a monostable multivibrator. at the output of which short-lived rectangular pulses of constant width are obtained. The short pulses obtained in this manner are used as control pulses to control the integrator. The frequency zero detector of this circuit electronically includes two gates connected as a former, two gates connected as a monostable multivibrator, one transistor connected as an integrator.

Nevýhodou zapojenia je detekcia len každého druhého nulového přechodu vstupného signálu, spósobená použitím len kladných, alebo len záporných derivačných špičiek na spúšťanie monostabilného^ multivibrátora. Tretie zapojenie typu omedzovač — zosilňovač — súčinový obvod integrátor je uvedené v publikácii L. Garner: State of Solid State, Rádio Electronics, N° 6, 1973. Pódia tohto zapojenia vstupný sinusový signál sa privádza na vstup omedzovača — zosilňovača. Omedzený a zosilnený signál sa privádza na vstup súčinového obvodu, v ktorom sa násobí s napatovou úrovňou logickej jedničky. Na výstupe súčinového obvodu sa obdržia pravoúhlé impulzy, a používajú sa ako riadiace impulzy na riadenieThe disadvantage of the wiring is the detection of only every second zero transition of the input signal, caused by using only positive or only negative derivative peaks to trigger the monostable multivibrator. The third circuit of the limiter-amplifier-product circuit integrator is given in L. Garner: State of Solid State, Radio Electronics, N ° 6, 1973. The input of the sinusoidal input signal is input to the limiter-amplifier input. The limited and amplified signal is applied to the input of the product circuit in which it multiplies with the voltage level of the logic one. The output of the product circuit receives rectangular pulses, and is used as control pulses to control

239331 integrátora. Frekvenčný nulový detektor podlá tohto zapojenia po elektronickej stránke obsahuje štyri diody zapojené ako omedzovač, dva operačně zosilňovače zapojené ako zosilňovač, dve hradla zapojené ako' súčinový obvod, jeden operačný zosilňovač zapojený ako integrátor.239331 integrátor. The frequency zero detector according to this circuit electronically comprises four diodes connected as a limiter, two operational amplifiers connected as an amplifier, two gates connected as a product circuit, one operational amplifier connected as an integrator.

Nevýhodou tohto zapojenia je, že pre spo1'ahlivú detekciu nulových prechodov vstupného frekvenčně modulovaného signálu je třeba udržovat konštantnú úroveň napatia logickej jedničky pri násobení v súčinovom obvode. Ani toto· zapojenie nezaručuje detekciu všetkých nulových prechodov vstupného signálu. Ďalšia nevýhoda zapojenia spočívá v zložitosti realizácie frekvečného nulového detektora. Stvrté zapojenie typu tvarovač — oneskorovací obvod — súčinový obvod — integrátor je uvedené v článku L. Hajos: Un nouveau démodulateur SECAM a comptage ďlmpulsions réalisé en technologie TTL, L‘onde électrique, N° 4, 1976.The disadvantage of this circuit is that for reliable detection of zero transitions of the input frequency modulated signal, it is necessary to maintain a constant voltage level of the logical one when multiplying in the product circuit. Even this connection does not guarantee detection of all zero transitions of the input signal. Another disadvantage of wiring lies in the complexity of realizing a frequency zero detector. The fourth circuit of the former - delay circuit - product circuit - integrator is given in the article L. Hajos: Un nouveau démodulateur SECAM and comptage d'lmpulsions TTL technology, L‘onde électrique, N ° 4, 1976.

Podfa tohto zapojenia vstupný sinusový signál sa privádza na tvarovač, na výstupe ktorého sa získajú dva symetrické pravoúhlé impulzné priebehy. Jeden z týchto priebehov sa privádza na súčinový obvod priamo a druhý cez oneskorovací obvod. Na výstupe súčinóvého obvodu vzniknú krátké impulzy, ktorých šířka závisí od oneskorenia oneskorovacieho obvodu. Takýmto sposobom získané krátké impulzy, odpovedajúce všetkým nulovým prechodom, sa používajú ako· riadiace impulzy na riadenie integrátora. Frekvenčný nulový detektor podfa tohto zapojenia po elektronickej stránke obsahuje štyri hradlá zapojené ako· tvarovač, šesť hradiel zapojených ako oneskorovací obvod, štyri hradíá zapojené akO' súčinový obvod, dva tranzistory zapojené ako integrátor. Nevýhodou tohto zapojenia je možnost vzniku nežiadúcich signálov ako výsledok násobenia v súčinovom obvode. Ďalšia nevýhoda spočívá v zložitosti realizácie frekvenčného nulového detektora.According to this circuit, the input sine signal is fed to the former, at the output of which two symmetrical rectangular pulse waveforms are obtained. One of these waveforms is fed directly to the product circuit and the other through the delay circuit. Short pulses are generated at the output of the power circuit, the width of which depends on the delay of the delay circuit. Short pulses obtained in this manner, corresponding to all zero transitions, are used as control pulses to control the integrator. The frequency zero detector according to this circuit electronically comprises four gates connected as a former, six gates connected as a delay circuit, four relays connected as a product circuit, two transistors connected as an integrator. The disadvantage of this circuit is the possibility of unwanted signals as a result of multiplication in the product circuit. Another disadvantage lies in the complexity of realizing a frequency zero detector.

Tieto nevýhody sú v podstatnej miere odstraňované predmetom podfa vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že prvá vstupná svorka a druhá vstupná svorka sú cez prvý odpor a druhý odpor připojené na spoločnú zem v prvom spojovacom hode a cez prvú diodu a druhů diodu v druhom spojovacom bode na vstup série zloženej z prvého hradla, druhého hradla, tretieho hradla, štvrtého hradla, ktoréj výstup je připojený na bázu tranzistora, na ktorého kolektor přepojený s výstupnou svorkou je připojený třetí odpor s druhým koncom zapojeným na záporný pól batérie, a spolu s ním kondenzátor s druhým koncom připojeným na spoločnú zem.These drawbacks are substantially eliminated by the object of the invention, wherein the first input terminal and the second input terminal are connected via a first resistor and a second resistor to a common ground at a first junction throw and through a first diode and a second diode in a second junction. a point at the input of a series consisting of a first gate, a second gate, a third gate, a fourth gate, the output of which is connected to the base of a transistor to which the collector connected to the output terminal is connected with a third resistor connected to the negative terminal of the battery; a capacitor with the other end connected to a common ground.

Výhody zapojenia podfa predmetu vynálezu sú v tom, že sa ním, pri detekcii všetkých nulových prechodov vstupného signálu, dosahuje lepšia dynamika výstupného napatia detektora v širokom frekvenčnom pásme pri vSčšej šírke pásma detekčného kanála, ďalej v tom, že sa ním značné zjednodušuje realizácia frekvečného nulového detektora a tým sa vylučuje možnost vzniku nnežiadúcich signálov vo formě napaťových zákmitov, ovplyvňujúcich priebeh výstupného napatia detektora.The advantages of the wiring according to the present invention are that it, in detecting all zero input signal transitions, achieves better dynamics of the detector's output voltage across a broader frequency band at a higher detection channel bandwidth, and greatly simplifies the realization of frequency zero detector and thus eliminates the possibility of unwanted signals in the form of voltage flickers affecting the course of the output voltage of the detector.

Predmet podfa vynálezu je znázorněný na priloženom výkrese,The object of the invention is shown in the attached drawing,

V ďalšom bude jednoznačné, jasné a detailně pomocou výkresu vysvětlený příklad konkrétného prevedenia predmetu vynálezu. Zapojenie frekvenčného nulového detektora s diodovým zdvojovačom frekvencie pozostáva z prvej vstupnej svorky a a druhej vstupnej svorky b připojených cez prvý odpor Rl a druhý odpor R2 na spoločnú zem v prvom spojovacom bode c a cez prvú diodu Dl a druhu diodu D2 v druhom spojovacom bode d na vstup série zloženej z prvého hradla Hl, druhého hradla H2, tretieho' hradla H3, štvrtého hradla H4, ktoréj výstup je připojený na bázu tranzistora T, na ktorého kolektor přepojený s výstupnou svorkou e je připojený třetí odpor R3 s druhým koncom zapojeným na záporný pól batérie U, a spolu s ním kondenzátor C s druhým koncom připojeným na spoločnú zem.In the following, an example of a specific embodiment of the invention will be explained in detail with reference to the drawing. The connection of a frequency zero detector with a diode frequency doubler consists of a first input terminal a and a second input terminal b connected via a first resistor R1 and a second resistor R2 to a common ground at a first junction point c through a first diode D1 and a diode D2 at a second junction point d series consisting of first gate H1, second gate H2, third gate H3, fourth gate H4, the output of which is connected to the base of transistor T, to which the collector connected to the output terminal e is connected to a third resistor R3 with the other end connected to the negative terminal U, and with it a capacitor C with the other end connected to a common ground.

Podfa přiloženého výkresu vstupný signál sinusového priebehu sa privádza na prvú vstupnú svorku a a na druhů vstupnú svorku b. Medzi druhým spojovacím bodom d a spoločnou žernou v prvom spojovacom bode c diodového zdvojovaná frekvencie vytvořeného z prvého odporu Rl, druhého odporu R2, prvej diody Dl, druhej diody D2 vznikne sinusový pulzujúci priebeh s dvojnásobnou frekvenciou vstupného frekvenčně modulovaného signálu. Tento sinusový pulzujúci priebeh sa privádza na tvarovač zložený z prvého hradla Hl, druhého· hradla H2, tretieho hradla H3, štvrtého hradla H4. Na výstupe štvrtého hradla H4 vzniknú krátkotrvajúce pravoúhlé impulzy. Tieto pravoúhlé impulzy, odpovedajúce všetkým nulovým prechodom vstupného signálu, sa používajú ako> riadiace impulzy na riadenie integrátora zastaveného z tranzistora T, tretieho odporu R3 a kondenzátora C. Na výstupnej svorke e sa obdrží pilovité napatie, ktoré je v lineárnom vztahu s frekvenciou vstupného frekvenčně modulovaného signálu. Realizáciou predmetu vynálezu s prvým odporom Rl a druhým odporom R2 o hodnotě 3 900 ohm. prvou diodou Dl a druhou diodou D2 typu GAZ51, osadení série zloženei z prvého hradla Hl, druhého hradla H2, tretieho hradla H3, štvrtého hradla H4 štvoricou dvojvstupových pozitívnych logických členov NAND typu MH 5 400, tranzistorom T typu K 517, třetím odporom R3 o hodnotě 40 000 ohm, kondenzátorom C o hodnotě 1,5.10^_l(lF, pri vstupnom signálnom napatí 0,1 V 'z dielenského oscilátora TESLA BM 205 pripojenom na prvú vstupnú svorku a a na druhů vstupnú svorku b a pri napatí batérie U s hodnotou 5 V, bolo pomocou volt239351 ampérmetra METRA DU 10 připojeného na výstupnú svorku e a spoločnú zem namerané výstupné napatie detektora +1,5 V vo frekvenčnom pasme detekčného kanála farbonosných televíznych signálov 3,8-4,8 MHz. Dosiahnutá dynamika výstupného napatia detektora je lepšia, ako tá, ktorá sa uvádza v príslušnom prameni, v ktorom sa popisuje štvrté doteraz známe zapojenie frekvenčného nulového detektora. V príslušnom prameni sa uvádza pre ten istý detekčný kanál dynamika výstupného napatia detektora len + 0,7 V.According to the enclosed drawing, the sine wave input signal is applied to the first input terminal a and to the second input terminal b. Between the second junction point and the common diode at the first junction point c of the diode doubled frequency formed from the first resistor R1, the second resistor R2, the first diode D1, the second diode D2, a sinusoidal pulsing waveform with twice the frequency of the input frequency modulated signal. This sinusoidal pulsing waveform is fed to a former formed by a first gate H1, a second gate H2, a third gate H3, a fourth gate H4. At the output of the fourth gate H4, short-lived rectangular pulses are generated. These rectangular pulses, corresponding to all zero input signal transitions, are used as> control pulses to control the integrator stopped from transistor T, the third resistor R3 and capacitor C. A sawtooth is obtained at the output terminal e, which is linearly related to the frequency of the input frequency. modulated signal. An embodiment of the invention with a first resistor R1 and a second resistor R2 of 3,900 ohm. the first diode D1 and the second diode D2 of the GAZ51 type, fitted with a series consisting of the first gate H1, the second gate H2, the third gate H3, the fourth gate H4 with four double input positive logic NAND type MH 5 400, transistor T type K 517, third resistor R3 o 40,000 ohm, with a capacitor C of 1.5 x 10 ^{l (l} F, at an input signal voltage of 0.1 V 'from the workshop oscillator TESLA BM 205 connected to the first input terminal a and to the second input terminal ba at battery voltage U of 5 V, the volt239351 of the METRA DU 10 ammeter connected to the output terminal e and the common ground measured the output voltage of the detector +1.5 V in the frequency passage of the 3.8-4.8 MHz color TV signal detection channel. as described in the respective source, which describes the fourth hitherto known connection of the frequency zero detector. i, for the same detection channel, the dynamics of the detector's output voltage is only + 0.7 V.

Výstupná charakteristika realizovaného predmetu vynálezu sa snímala aj v širokom frekvenčnom rozsahu 0,1—10 MHz, v detekčných kanáloch 0,1—1 MHz, 1—2 MHz, 2—3 MHz, 3—4 MHz, 4—5 MHz, 5—6 MHz, 6—7 MHz, 7—8 MHz, 8—9 MHz, 9—10 MHz, pomocou dielenského oscilátore TESLA BM 205 pripojenom na prvú vstupnú svorku a a druhů vstupnú svorku b, a pomocou voltampérmetra METRA DU 10 pripojenom na výstupnú svorku e. Výstupná charakteristika detektora podlá predmetu vynálezu zachovává dynamiku výstupného napatia +1,5 V v uvedenom frekvenčnom pásme 0,1—10 MHz pri šírke pásma detekčného kanála +500 KHz, čo je lepší výsledok, ako uvádza prameň popisujúci štvrté doteraz známe zapojenie. Uvedený prameň dává příslušná dynamiku +0,7 V výstupnej charakteristiky pri šírke pásma detekčného kanála +400 KHz.The output characteristic of the implemented subject of the invention was also recorded in the wide frequency range 0.1 - 10 MHz, in the detection channels 0.1 - 1 MHz, 1 - 2 MHz, 2 - 3 MHz, 3 - 4 MHz, 4 - 5 MHz, 5 —6 MHz, 6-7 MHz, 7-8 MHz, 8-9 MHz, 9–10 MHz, using a TESLA BM 205 workshop oscillator connected to the first input terminal a and a second input terminal b, and a METRA DU 10 voltmeter connected to the output terminal e. The output characteristic of the detector according to the present invention maintains the output voltage dynamics of +1.5 V in said frequency band 0.1-10 MHz at a detection channel bandwidth of +500 KHz, which is better than the source describing the fourth wiring known so far. Said source gives a corresponding dynamics of +0.7 V output characteristic at a detection channel bandwidth of +400 KHz.

Medzná frekvencia vstupného signálu pri meraní na realizovanom predmete vynálezu činila přibližné 10 MHz, a je určovaná zaťažovacou kapacitou hradiel tvarovača signálu. Pri osadení prvého hradla Hl, druhého hradla H2, tretieho hradla H3, štvrtého hradla H4 štvoricou Schottkyho dvojvstupových pozitívnych logických členov NAND typu MH 54 SOO je možné medznú frekvenciu vstupného signálu zvýšiť nad 10 MHz. Priebehy riadiacich impulzov a priebehy výstupného napatia detektora sa snímali na výstupe štvrtého hradla H4 a na výstupnej svorke e pomocou osciloskopu TESLA BM 370 pri citlivosti vertikálneho zosilňovača 50 mV/crn a pri ďeliacich pomeroch deliča 1 : 1 a 1 : 10.The cut-off frequency of the input signal as measured on the realized subject matter of the invention was approximately 10 MHz, and is determined by the loading capacity of the gate of the signal former. By fitting the first gate H1, the second gate H2, the third gate H3, the fourth gate H4 with the quadruple Schottky two-input positive logic NAND type MH 54 SOO, the input signal cutoff frequency can be increased above 10 MHz. Control pulse waveforms and detector output voltage waveforms were captured at the output of the fourth gate H4 and at the output terminal e using a TESLA BM 370 oscilloscope with a vertical amplifier sensitivity of 50 mV / crn and a divider ratio of 1: 1 and 1: 10.

Riadiace impulzy zachovávají! svoj pravoúhlý priebeh v celom frekvenčnom pásme 0,1—10 MHz, pri zachovaní lineanty výstupného napatia detektora. Pri osciloskopickom pozorovaní výstupného napatia detektora neboli pozorované napaťové zákmity, ako je tomu vidiet například na fotografických osciloskopických snímkoch uvedených v prameni popisujúceho štvrté doteraz známe zapojeenie frekvenčného nulového detektora. Frekvenčný nulový detektor s diodovým zdvojovačom frekvencie, podla predmetu vynálezu, svojím zapojením umožňuje značné zjednodušil realizáciu frekvenčného nulového detektora pri dosahovaní lepších výstupných parametrov. Zapojením podfa predmetu vynálezu, pri tomto zjednodušení, sa zaručuje spoíahlivá detekcia všetkých nulových prechodov vstupného signálu a lepšia dynamika výstupného napatia pri vačšej šírke pásma detekčného kanála v širokom frekvenčnom pásme vstupného frekvenčně modulovaného signálu.Control pulses retain! its rectangular waveform throughout the 0.1–10 MHz frequency band, while maintaining the detector output voltage lines. During oscilloscopic observation of the output voltage of the detector, no voltage oscillations were observed, as can be seen, for example, in the photographic oscilloscopic images shown in the source describing the fourth hitherto known frequency zero detector connection. The frequency zero detector with a diode frequency doubler according to the present invention, by its connection, allows to considerably simplify the implementation of the frequency zero detector while achieving better output parameters. By incorporating the present invention, in this simplification, a reliable detection of all zero input signal transitions and better output voltage dynamics at a larger detection channel bandwidth in the wide frequency band of the input frequency modulated signal are guaranteed.

Frekvenčný nulový detektor podfa predmetu vynálezu po elektronickej stránke obsahuje len dve diódy a to prvú diodu Dl a druhů diodu D2 zapojené ako diodový zdvojovač frekvencie, len štyri hradlá, a to prvé hradla Hl, druhé hradlo H2, tretie hradlo H3 a štvrté hradlo H4 zapojené ako tvarovač, len jeden tranzistor, a to tranzistor T zapojený ako integrátor. Spojením diodový zdvojovač frekvencie — tvarovač — integrátor vzniká nový typ frekvenčného nulového detektora.The frequency zero detector of the present invention electronically comprises only two diodes, namely the first diode D1 and the diode D2 types connected as a diode frequency doubler, only four gates, namely the first gates H1, second gate H2, third gate H3 and fourth gate H4 connected as a former, only one transistor, a transistor T connected as an integrator. The combination of diode frequency doubler - former - integrator creates a new type of frequency zero detector.

Vynález je možné využiť v prijímacej technike pri návrhu vysokoúrovňových detektorov farbonosných signálov sústavy farebnej televízie SECAM, v meracej technike pri návrhu meračov frekvencie a pri návrhu frekvenčných diskriminátorov na dolaďovanie oscilátorov vstupných obvodov selektívnych voltmetrov, a všade tam, kde sa vyžaduje konštrukcia vysokoúrovňového detektora frekvenčně modulovaných signálov.The invention can be used in the reception technique for the design of high-level color signal detectors of the SECAM color television system, in the measurement technique for the design of frequency meters and for the design of frequency discriminators to fine tune the input circuit oscillators of selective voltmeters signals.

Claims

SUBJECT

Connection of a frequency zero detector to a diode frequency doubler characterized in that the first input terminal (a) and the second input terminal (bj) are connected via a first resistor (R1j and a second resistor (R2j) to a common ground at the first connection point (c) and a diode (D1) and a pulse diode (D2) at a second connection point (dj to input a series comprised of the first gate (H1)),

BACKGROUND OF the second gate (H2), the third gate (113), the fourth gate (H4), the output of which is connected to the base of the transistor (T), to which the collector is connected to the output terminal to the negative terminal of the battery (U—), along with a capacitor (C) with the other end connected to the common ground.