RU1793531C - Импульсно-счетный частотный детектор - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах, а также устройствах измерени  частоты. Сущность изо- брётени : устройство содержит усилитель-ограничитель 1, два одновибра- тора 2, 4, инвертор 3, сумматор 5, ФНЧ 6. 1-2-3-4-5-6.2-5.4 ил.

Description

ГЦ

г

(Л

С

Фм.1

vj

Ч)

со

СП

со

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть йс гг6ль зовано в радиоприемных устройствах, а также устройствах измерени  частоты.

Известны импульсные частотные детекторы , принцип действи  которых основан на преобразовании частотно-модулированного колебани  в последовательность импульсов с неизменными амплитудой и длительностью. Решение о переданном сообщении выноситс  в результате анализа усредненной выходной последовательности импульсов, уровень напр жени  которой пропорционален числу импульсов в единицу времени, т.е. переданной частоте.

Недостатком вышеназванных детекторов и им аналогичных  вл етс  их нестабильна  работа в диапазоне температур, т.к. с изменением температуры мен етс  длительность импульсов, что приводит к изменению уровн  выходного напр жени  и, следовательно, к ошибке в определении входной частоты.

Наиболее близок к предлагаемому импульсный ЧМ-детектор, описанный в за вке Великобритании № 2114832, 1983, прин тый за прототип.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства .

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные усилитель-ограничитель 1, инвертор 2, одновибраторы 3, 4, сумматор 5, ФНЧ б, причем выход усилител -ограничител  1 соединен также с входом второго одновибратора 4, выход которого подключен к второму входу сумматора 5. Вход усилител -ограничител  1  вл етс  входом устройства, выходом которого  вл етс  выход ФНЧ 6.

Устройство прототип работает следующим образом, С выхода усилител -осрани- чител  1 последовательность пр моугольных импульсов подаетс  на од- новибратор 3, который под действием пере дних фронтов ограниченного входного сигнала вырабатывает последовательность импульсов заданной длительности.

При этом одновибратор 4 под действием задних фронтов входного сигнала формирует свою последовательность импульсов той же длительности. На центральной (немодулированной} входной частоте длительность вырабатываемых импульсов равна длительности входного сигнала, Обе последовательности импульсов подаютс  на аналоговый сумматор и далее на ФНЧ. При изменении значени  входной частоты сигнала аналогично измен етс  ширина импульсов, а также уровень, напр жени , снимаемого с сумматора, Таким образом, частотна  модул ци  входного сигнала превращаетс  в итоге в изменени  уровн  сигнала на выходе устройства. Однако данное устройство решает задачу детектировани  ЧМ-колебани  безошибочно только в узком диапазоне изменени  окружающей температуры, точнее при неизменной температуре.

Действительно, используемые в одновибраторах активные элементы имеют нестабильный в диапазоне температур порог переключени . Например дл  элемента И- НЕ стандартной серии ТТЛ {см. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы

5 под ред. С.В. Якубовского, М., Радио и св зь, 1984, рис. 3.96) при изменении температуры от 125 до -60°С, порог переключени  измен етс  от 1,0 до 1,7 В, т.е. на 70%, Это изменение приводит к соответствующе0 му изменению длительности импульса, вырабатываемого одновибратором, что, в свою очередь, обусловливает соответствующее изменение выходного напр жени  устройства и, следовательно, приведет к

5 ошибке в определении входной частоты даже на центральной (немодулированной) частоте .

При малых значени х девиации частоты возможна даже обратна  (негативна ) рабо0 та детектора, т.е. в услови х изменени  температуры устройство по за вке № 2114832 (Великобритани ) неработоспособно.

Цель изобретени  - повышение точности детектировани  в широком температур5 ном диапазоне за счет стабилизации работы устройства при изменении температуры. Она достигаетс  тем, что в устройстве, содержащем последовательно соединенные усилитель-ограничитель, первый одновиб0 ратор, инвертор, второй одновибратор, сумматор , ФНЧ выход первого одновибратора соединен также со вторым входом сумматора . Последовательное соединение одновиб- раторов, имеющих в температурном

5 диапазоне противоположные изменени  длительности вырабатываемых импульсов, позвол ет застабилизировать суммарную длительность, что исключает ошибку, свойственную прототипу.

0 Блок-схема предлагаемого импульсно- частотного детектора приведена на фиг. 2. Импульсно-частотный детектор содержит последовательно соединенные усилитель-ограничитель 1, первый одновибратор

5 2, инвертор 3, второй одновибратор 4, сумматор 5 и ФНЧ 6, причем выход первого одновибратора одновременно соединен с вторым входом сумматора.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. На вход первого одновибратора 2 поступают пр моугольные импульсы ограниченного входного сигнала (фиг, За). Одновибратор 2 под действием заднего фронта вырабатывает импульс заданной длительности ti (см. фиг. Зв). Длительность импульсов определ етс  посто нной времени врем задающей RC-цепи первого од- новибратора, а также значением порога переключени  формирующей схемы в нормальных услови х (НУ) (см. фиг. 36), Второй одновибратор 4 вырабатывает под действием задних фронтов сигнала первого одно- вибратора свою последовательность импульсов U4 (фиг. Зд). Длительность этих импульсов t2 также зависит от посто нной RC-цепи данного одновибратора и момента пересечени  кривой разр да (1) порога в НУ (см.фиг.Зг). Обе последовательности импульсов складываютс  в сумматоре 5 (см, фиг. Зе) и подаютс  на ФНЧ 6, который производит усреднение сигнала.

Важно, что в первом одновибраторе используетс  зар д емкости RC-цепи (см. фиг. 36), а во втором разр д (фиг. Зг) емкости соответствующей RC-цепи. Это позвол ет получить противоположные изменени  длительности выходных импульсов в температурном диапазоне.

При изменении температуры порог переключени  импульсных схем, в силу ука- занных выше причин, также мен етс , что приводит к изменению момента пересечени  порога кривой зар да (разр да) (фиг. 36, Зг).

Действительно, при пониженной тем- пературе порог возрастает и длительность импульса, вырабатываемого первым одно- вибратором возрастает от ti до (см, фиг, 36 и Зж), при этом сдвигаетс  вправо момент запуска второго одновибратора (фиг. Зг). Одновременно с учетом изменени  порога переключени  уменьшаетс  длительность вырабатываемого вторым одновибратором импульса до значени  ta (фиг. Зж). При повышенной температуре из- менени  длительностей импульсов противоположны рассмотренному выше. При

Claims (1)

1. Формула изобретени  Импульсно-счетный частотный детектор , содержащий первый и второй одновиб- раторы, инвертор, выход которого соединен с входом второго одновибратора, сумматор, первый и второй входы которого соединены с выходами первого и второго одновибрато- ров соответственно, выход сумматора соеэтом они остаютс  также противоположными по знаку между собой (см. фиг. Зз). Сравнива  суммарную длительность импульсов на фиг. Зе с фиг. Зж и Зз, отметим, что она неизменна, т.е. поставленна  цель достигнута , т.к. ошибка детектировани  при изменении температуры отсутствует. Более строгое аналитическое доказательство показывает , что относительна  ошибка дл  предлагаемого устройства при изменении температуры от 20 до -60°С составл ет 0,7 %, что в 4-5 раз меньше, чем у прототипа, дл  тех же температур.

   Конкретна  реализаци  изобретени  может быть выполнена с помощью логических элементов следующим образом (см, фиг, 4). Рассмотрим работу одновибратора.

   При переходе входного напр жени  из высокого уровн  в низкий на входах элемента ИЛИ-НЕ (Д2) одновибратора 2 - низкий уровень, а на выходе - высокий уровень. Конденсатор С1 начинает зар жатьс  через резистор R1 и по достижении на нем напр жени  порога переключени  логического элемента на выходе одновибратора устанавливаетс  низкий уровень. Таким образом формируетс  импульс, длительность которого определ етс  посто нной времени цепи R1C1 и уровнем порога элемента Д2.

   Одновибратор 4 работает следующим образом. При переходе входного напр жени  с низкого уровн  на высокий на обоих входах элемента И (Д5) - и выходе одновибратора - высокий уровень. На выходе инвертора Д4 устанавливаетс  низкий уровень, и емкость С2 разр жаетс  через резистор R2, т.к. диод при этом смещен в обратном направлении . При уменьшении напр жени  на конденсаторе до порога переключени  элемента (Д5) на его выходе устанавливаетс  низкий уровень Длительность выработанного импульса также зависит от цепи R2C2 и порога переключени .

   В остальном устройство работает согласно диаграмме (фиг. 3),

   динен с входом фильтра нижних частот, выход которого  вл етс  выходом импульсно- счетного частотного детектора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности детектировани  в широком температурном диапазоне, выход первого одновибратора соединен с входом инвертора.

   фиг, 3