PL118100B1 - Automatic frequency multiplier - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest automatyczny po¬ wielacz czestotliwosci znajdujacy zastosowanie w ukladach do pomiaru malych czestotliwosci ze zwiekszona rozdzielczoscia, zwlaszcza w elektronice i energetyce, pozwalajacy na pomiar czestotliwosci np. 10 Hz — 10 kHz z rozdzielczoscia 0,001 —0,1 Hz w czasie 1 sekundy.

Znany jest z noty aplikacyjnej firmy Philips Sigmetics Integrated circuits, Handoook rok 1976 uklad automatycznego powielacza czestotliwosci, w którym oscylator zestrojony na czestotliwosc be¬ daca wielokrotnoscia N czestotliwosci powielanej f, jest polaczony z dzielnikiem czestotliwosci.

Wyjscie dzielnika czestotliwosci dzielacego czesto¬ tliwosc Ni przez «N jest polaczone z jednym wejs¬ ciem komparatora fazy, a drugie wejscie tego kom¬ paratora fazy jest polaczone ze zródlem czestotli¬ wosci powielanej f. Wyjscie komparatora fazy jest polaczone poprzez filtr dolnoprzepustowy z wejs¬ ciem napieciowego strojenia oscylatora RC.

Pojemnosc C i rezystacja R obwodu strojenia oscylatora sa tak dobrane, aby czestotliwosc jego oscylacji wynosila Nf. Na wejscia proste i odwra¬ cajace faze komparatora fazy podawane sa z dziel¬ nika czestotliwosci i ze zródla czestotliwosci po¬ wielanej f sygnaly o czestotliwosciach bardzo do siebie zblizonych. Sygnaly te daja na wyjsciu kom¬ paratora fazy sygnal róznicowy, który jako sklado¬ wa stala z wyjscia filtru dolnoprzepustowego po¬ dawany jest na wejscie napieciowe strojonego oscy- 10 i* 20 25 30 latora, powodujac zrównanie czestotliwosci sygna¬ lów na wejsciach komparatora fazy. W ten sposób sygnal wyjsciowy z oscylatora posiada czestotli¬ wosc stanowiaca N-krotnosc czestotliwosci f.

Opisany powielacz czestotliwosci charakteryzuje sie powielaniem w malym zakresie zmian czestotli¬ wosci powielanej f, co uniemozliwia zastosowanie go w ukladach czejstosciomierzy.

Celem wynalazku jest opracowanie automatycz¬ nego powielacza czestotliwosci, z duza dynamika przestrajania.

Automatyczny powielacz czestotliwosci wedlug wynalazku zawiera oscylator zestrojony na wielo¬ krotnosc N czestotliwosci powielanej f, polaczony poprzez dzielnik czestotliwosci z wejsciem kom¬ paratora fazy. Inne wejscie komparatora fazy po¬ laczone jest do zródla czestotliwosci powielonej f.

Oscylator jest ponadto polaczony z filtrem dolno- przepuistowym, dolaczonym do wyjscia kompara¬ tora fazy oraz z symetrycznym podwójnym obwo¬ dem optycznym, zawierajacym zródlo swiatla oraz dwa fotorezystory o korzystnie identycznych wlas¬ nosciach optycznych. Jeden z fotorezystorów jest wlaczony w obwód oscylatora zas drugi znajduje sie w petli sprzezenia zwrotnego wzmacniacza ope¬ racyjnego, miedzy jego wyjsciem a wejsciem od¬ wracajacym faze, polaczonym ponadto ze zródlem pradowym o stalej wydajnosci. Wyjscie wzmacnia¬ cza operacyjnego jest dolaczone do zródla swiatla, zas jego wejscie proste jest polaczone z wyjsciem 118100118 100 przetwornika czestotliwosc/napiecie, którego wejs¬ cie jest dolaczone do zródla czestotliwosci powiela¬ nej i oraz wejscia prostegb komparatora fazy.

Przedmiot wynalazku jest^uwidoczniony w przy- kladzde wykonania na ' rysunku p*rz'e3islawiaj'aicyni" schemat ihlokowo-ideowy automatycznego powiela¬ cza czestotliwosci zastosowanego w czestosciomie- rzu malych czestotliwosci.

Automatyczny powielacz czestotliwosci zawiera oscylator 3 zestrojony na czestotliwosc wielokrotna' Nf'czestotliwosci powielanej f. .Wyjscie tego oscy¬ latora, 3 jest polaczone z dzielnikiem czestotliwo¬ sci 4 — dzielacym czestotliwosc (Nf z oscylatora przez iN. Wyjscie dzielnika czesito/tliwosci 4 jest polaczone z wejsciem odwracajacym faze kompa- ratora fazy 1, którego^ wyjscie jest dolaczone po¬ przez Mitr doinoprzepustowy 2 d|o wejscia oscyla¬ tora1 3.

Drugie wejscie proste komparatora fazy 1 jest polaczone wedlug /Wynalazku ze zródlem czestotli¬ wosci powielanej f, oraz z wejsciem przetwornika czesijotliwosc/napiecie 5, którego wyjscie jest po¬ laczone z .wejsciem prostym wzmacniacza opera¬ cyjnego A.

[Drugie wejscie odwracajace faze wzmacniacza operacyjnego A jest polaczone ze zródlem prado¬ wym I o stalej wydajnosci pradowej.

Powielacz czestoitlijwosci jest wyposazony w pod¬ wójny symetryczny obwód optyczny zawierajaicy diode elektroluminescencyjna S polaczona z wyjs¬ ciem wzmacniacza operacyjnego A. oraz dwa fjoto^ rezystory RF1'RF2 ° podobnych wlasciwosciach opjtycznych. Fotorezystor RF1 jest polaczony z wyj¬ sciem odwracajacym faze wzmacniacza operacyj¬ nego A, a fotorezystor R^ jest zalaczony w oibwód strojeniowy oscylatora 3.

[Napiecie o czestotliwosci powielanej f jest po¬ dawane na wejscie przetwornika czestotliwosc/na¬ piecie 5 oraz na wejscie proste komparatora fazy 1. Z wyjscia przetwornika czestotliwosci/napie¬ cie 5 zmiana napiecia Uf jest podana na wejscie prioste wzmacniacza operacyjnego A powodujac zmiane strumienia diody elektroluminescencyjnej i zmiane rezystancji fotorezystora RF1 proporcjo¬ nalnie Ido zmian napiecia Uf.

Poniewaz przez fotorezytor RF1 plynie prad ze zródla o stalej wydajnosci pradowej J, zmiany RF1 zaleza scisle od zmian napiecia wejsciowego Uf proporcjonalnego do zmian okresu czestotliwosci powielanej f.

Przy identycznosci charakterystyk loptycznych foftorezyisitora HF1 i fotorezystora RF2, zimiana (stru¬ mienia cwialtla diody eleWtrolimifeeecencyjnej S 10 15 20 30 40 45 30 powoiduje identyczna zimiane rezystancji fotorezy¬ stora RF2 zalaczonego w obwód oscylatora, dajac wstepne dostrojenie oscylatora 3 db czestotliwosci Nf. Z oscylatora 3 czestotliwo^ Nf" jest podawana na lffiffi^~\czlffi3ft^£)§ffi' 4 i na wejscie odwra¬ cajace faze kotmp^ratora^ fazy 1. Brak pelnego do¬ strojenia .miedzy czestotliwoscia powielana f i syg¬ nalem o czesitoffiwosc.1 wynikajacej z podzialu Nf/N dokonanej przez dzielnik iczestiotliwosci 5 jako syg¬ nal niedostrojenia jest podany na filtr idolnoprze- pustowy 2, a z jego wyjscia w postaci skladowej stalej napiecia na wejscie oscylatora 3. Na wyjeciu - QSCjfll.atptfa • 3 otrzymuje, sie czestotliwiosc bedaca dokladna wielokrotnoscia N iczestotiiwosci powie¬ lanej f.

(Zastosowanie obwodu opltycznego RF1 — S — RF2 zapewnia liniiowe zmiany rezystancji RF2 oscyla¬ tora 3 dajac liniowe zmiany generowanej czesto¬ tliwosci Nf, co zapewnia wstepne dostrojenie oscy¬ latora 3 do czestotliwosci wymaganej z tolerancja lepsza niz wynikajaca z zakresu plynnej Tegulaicji czestotliwosci oscylatora 3 wymuszonej sygnalem wyjsciowym z komparatora fazy 1.

Zastosowanie powielacza czestotliwosci weidlug wynalazku w czeistosciomierzu umozliwia automa¬ tyczny pomiar czestotliwosci malych z llOOO-krot- nym zwiekszeniem rozdzielnosci.

Z a is t t ze z en i e p at e n t O' w e Automatyczny powielacz czestotliwosci zawiera¬ jacy oscylator zestrojony na wielokrotnosc czesto¬ tliwosci powielanej,, dolaczony poprzez dzielnik czestotliwosci Ido wejscia komparatora fazy, pola¬ czonego ze zródlem czestotliwosci powielanej oraz przez filitr dolnoprzepustowy do wyjscia tego kom- paratpra fazy,, znamienny tym, ze posiada syme- „ tryczny podwójny obwód oiptyczny (RF2-S-«F1) za¬ wierajacy zródlo swiatla (S) oraz dwa fotorezy- story (RF1), (RF2) korzystnie o identycznych wlasci¬ wosciach optycznych, przy czym fotorezystor (RF2) jest zalaczony w obwód oscylatora strojonego (3), a fotorezystor {RF1)jest zalacziony w petle sprzeze¬ nia izwroltmego wzmacniacza operacyjnego (A) mie¬ dzy jego wyjscie i wejscie odwracajace faze, po¬ laczone ponadto ze zródlem pradowym wydajnosci, przy czym wyjscie wzmacniacza ope¬ racyjnego i(A) jest polaczone ze zródlem swietlnym (S)„ a weijsicie proste wzmacniacza operacyjnego (A) jest polaczone z wyjsciem przetwornika czesto¬ tliwosc/napiecie !(5), kjtórego wejscie jest polaczone ze zródlem czestotliwosci powielanej f oraz z wejs¬ ciem prostym komparatora fazy (i).118100 Wso