RU206323U1 - Делитель частоты гармонического сигнала - Google Patents

Делитель частоты гармонического сигнала Download PDF

Info

Publication number
RU206323U1
RU206323U1 RU2021114844U RU2021114844U RU206323U1 RU 206323 U1 RU206323 U1 RU 206323U1 RU 2021114844 U RU2021114844 U RU 2021114844U RU 2021114844 U RU2021114844 U RU 2021114844U RU 206323 U1 RU206323 U1 RU 206323U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
frequency
amplifier
frequency divider
Prior art date
Application number
RU2021114844U
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Борисович Колесников
Original Assignee
Евгений Борисович Колесников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Борисович Колесников filed Critical Евгений Борисович Колесников
Priority to RU2021114844U priority Critical patent/RU206323U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU206323U1 publication Critical patent/RU206323U1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B19/00Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B19/00Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source
    • H03B19/06Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source by means of discharge device or semiconductor device with more than two electrodes
    • H03B19/08Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source by means of discharge device or semiconductor device with more than two electrodes by means of a discharge device
    • H03B19/12Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source by means of discharge device or semiconductor device with more than two electrodes by means of a discharge device using division only
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B21/00Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies

Landscapes

  • Networks Using Active Elements (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области радиоэлектроники и может быть использована в различных радиотехнических устройствах, требующих деление частоты на два. Устройство содержит управляемый фазовращатель, компаратор, счетчик периодов входного колебания, сумматор, усилитель-ограничитель, источник постоянного напряжения, преобразователь частота-напряжение, перемножитель, интегратор и управляемый усилитель, вход делителя частоты соединен с входом управляемого фазовращателя и входом компаратора, выход которого через счетчик периодов входного колебания соединен со вторым входом сумматора, выход которого через усилитель-ограничитель соединен с первым входом перемножителя, второй вход которого соединен с выходом преобразователя частота-напряжение, вход которого соединен с выходом компаратора, выход перемножителя соединен с входом интегратора, выход которого соединен с входом управляемого усилителя, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, выход которого соединен с выходом делителя частоты, а управляющий вход управляемого усилителя соединен с выходом счетчика периодов входного колебания.Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности делителя частоты гармонического сигнала. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области радиоэлектроники и может быть использована в различных радиотехнических устройствах, требующих деление частоты на два.
Известен делитель частоты гармонического сигнала [Ризкин И.Х. Умножители и делители частоты. М.: «Связь», 1966, с. 12-15, рис. 3.2, а], содержащий нелинейный элемент и счетчик периодов входного колебания.
Это устройство имеет высокий уровень паразитных составляющих выходного сигнала.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является делитель частоты гармонического сигнала [Авторское свидетельство СССР №668062 МПК Н03В 19/12, опубл. 15.06.1979 г.], содержащий блок извлечения квадратного корня, перемножитель сигналов, дискриминатор нулевого уровня, счетный триггер, источник постоянного напряжения, равного амплитуде входного сигнала и сумматор сигналов, входы которого соединены с входом делителя частоты и источником постоянного напряжения, а выход соединен с входом блок извлечения квадратного корня, выход которого соединен с входами пермножителя сигналов непосредственно и через последовательно соединенные дискриминатор нулевого уровня и счетный триггер.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Устройство позволяет существенно снизить уровень паразитных гармонических составляющих выходного сигнала. Однако недостатком данного делителя частоты является невысокая его точность, обусловленная тем, что он не обеспечивает равенства амплитуд входного и выходного напряжений в рабочем диапазоне значений входного сигнала. Кроме того, в нем амплитуда входного сигнала задается источником постоянного напряжения, а не измеряется автоматически. Это ограничивает работоспособность делителя частоты только амплитудой входного сигнала, равной заданной.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности делителя частоты гармонического сигнала.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный делитель частоты гармонического сигнала, содержащий счетчик периодов входного колебания, перемножитель, сумматор и источник постоянного напряжения, выход которого подключен к первому входу сумматора, дополнительно введены управляемый фазовращатель, компаратор, усилитель-ограничитель, интегратор, преобразователь частота-напряжение и управляемый усилитель, причем вход делителя частоты соединен с входом управляемого фазовращателя и входом компаратора, выход которого через счетчик периодов входного колебания соединен со вторым входом сумматора, выход которого через усилитель-ограничитель соединен с первым входом перемножителя, второй вход которого соединен с выходом преобразователя частота-напряжение, вход которого соединен с выходом компаратора, выход перемножителя соединен с входом интегратора, выход которого соединен с входом управляемого усилителя, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, выход которого соединен с выходом делителя частоты, а управляющий вход управляемого усилителя соединен с выходом счетчика периодов входного колебания.
Существенными отличиями предлагаемого устройства являются введение управляемого фазовращателя, компаратора, усилителя-ограничителя, интегратора, преобразователя частота-напряжение, управляемого усилителя и организация новых связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение точности делителя частоты гармонического сигнала.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема делителя частоты, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений Uвх, u1, u2, u5, u8, u9 и uвых.
Делитель частоты (фиг. 1) содержит управляемый фазовращатель 1, компаратор 2, счетчик периодов входного колебания 3, сумматор 4, усилитель-ограничитель 5, источник постоянного напряжения 6, преобразователь частота-напряжение 7, перемножитель 8, интегратор 9 и управляемый усилитель 10.
Делитель частоты работает следующим образом. Входное синусоидальное напряжение uвх=Umsinωt с частотой ω=2πf подается на входы управляемого фазовращателя 1 и компаратора напряжения 2. Компаратор 2 преобразует входное синусоидальное напряжение uвх=Umsinωt в напряжение u1 прямоугольной формы (фиг. 2). Счетчик периодов входного колебания 3 делит частоту этого напряжения u1 на четыре, и на его выходе формируется напряжение u2 прямоугольной формы с частотой ω/4 (фиг. 2).
В сумматоре 4 напряжение u2 суммируется с отрицательным напряжением из от источника постоянного напряжения 6, величина которого выбирается около половины амплитуды u2. В результате на выходе сумматора формируется переменное напряжение u4 прямоугольной формы с амплитудой близкой к 2,5 В, которое поступает на вход усилителя-ограничителя 5. Инвертирующий усилитель-ограничитель 5 формирует на своем выходе переменное напряжение u5 прямоугольной формы с фиксированным значением амплитуды, равным ±5 В. Это напряжение поступает на первый вход перемножителя 8, на второй вход которого поступает напряжение с выхода преобразователя частота-напряжение 7, пропорциональное частоте входного сигнала делителя частоты f. При этом коэффициент передачи Kп1=U6/f преобразователя частота-напряжение 7 выбирается таким образом, чтобы при максимальной рабочей частоте fmax делителя частоты, максимальное напряжение на втором входе перемножителя 8 не превышал 10 В, т.е. Кп1=10/fmax.
В результате перемножения напряжений u5 и u6 в перемножителе 8, на его выходе и на входе интегратора 9 формируется прямоугольное напряжение, амплитуда которого U7m пропорциональна текущей частоте f входного сигнала делителя частоты:
Figure 00000001
где Кп1=10/fmax - коэффициент передачи преобразователя частота-напряжение 7;
Кп2=0,1 - коэффициент передачи перемножителя 8;
U5m=5 В - амплитуда выходного напряжения усилителя-ограничителя 5.
Интегратор 9 преобразует его входное напряжение u2 прямоугольной формы в переменное напряжение треугольной формы, амплитуда которого определяется выражением:
Figure 00000002
где Т=1/f - период входного сигнала делителя частоты.
Так как амплитуда входного напряжения u7 интегратора 9 пропорциональна частоте f, то выходное напряжение u8 интегратора треугольной формы имеет стабильную амплитуду u8m=5 В и не зависит от частоты f входного сигнала делителя частоты.
Отсюда следует, что для выбора параметров времязадающих элементов схемы интегратора 9 R и С необходимо выдержать следующее соотношение:
Figure 00000003
Выходное напряжение u8 интегратора 9 треугольной формы с частотой f/4 подается на вход управляемого усилителя 10, на управляющий вход которого подается напряжение u2 прямоугольной формы с выхода счетчик периодов входного колебания 3. Это напряжение приводит к переключению полярности выходного напряжения u9 управляемого усилителя 10. Причем положительная полярность напряжение u2 приводит к изменению полярности выходного напряжения u8 интегратора 9 на противоположную, а отрицательная полярность - не изменяет полярность напряжения u8. Коэффициент передачи управляемого усилителя 10 выбран, равным единице, поэтому в первый полупериод выходного напряжения u2 счетчика периодов входного колебания 3 он работает как инвертор, а во второй -как повторитель (фиг. 2).
В результате на выходе управляемого усилителя 10 формируется переменное пилообразное напряжение амплитудой равной U9m=5 В и частотой f/2. Это напряжение u9 подается на управляющий вход управляемого фазовращателя 1 (фиг. 2).
В устройстве применен управляемый фазовращатель 1, который позволяет линейно изменять фазу ϕ входного сигнала от -180° до +180° при изменении величины управляющего напряжения от -5 В до +5 В (фиг. 2). Это пилообразное управляющее напряжение u9, воздействуя на управляемый фазовращатель 1, изменяет фазу ϕ и его входного сигнала от -180° до +180° с частотой f/2 в два раза меньшей частоты f входного сигнала делителя частоты (фиг. 2).
В результате на выходе управляемого фазовращателя 1 и на выходе делителя частоты, в соответствии с известными тригонометрическими тождествами, формируется выходное напряжение uвых:
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Из полученного выражения и временных диаграмм (фиг. 2) видно, что частота выходного напряжения uвых делителя частоты равна ω/2, то есть имеет место деление частоты ω входного сигнала uвх на два. При этом амплитуда выходного напряжения uвых делителя частоты равна амплитуде входного сигнала Um вх.
Таким образом, применение в делителе частоты гармонического сигнала управляемого фазовращателя 1, компаратора 2, одновибратора 4, интегратора со сбросом 5, преобразователя частота-напряжение 6 и инвертора 10 позволяет добиться требуемого технического результата - повышение точности делителя частоты.
При практической реализации предлагаемого делителя частоты управляемый фазовращатель 1 можно выполнить по схеме (Патент на изобретение №2303326 РФ. Широкополосный фазовращатель с управляемым углом фазы, МПК Н03В 7/12, Н03Н 11/16, опубл. 10.09.2006 г.). Компаратор 2 можно выполнить на микросхеме К554СА3. В качестве счетного триггера 3 можно использовать обычный двоичный счетчик импульсов. Сумматор 4 представляет собой неинвертирующий сумматор на ОУ. Усилитель-ограничитель 5 может быть выполнен по схеме (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 267, рис. 11.10). Источник постоянного напряжения 6 представляет собой обычный источник стабильного напряжения. В качестве преобразователя частота-напряжение 7 можно использовать преобразователь на микросхеме КР1108ПП1. Перемножитель 8 можно выполнить на микросхеме КР525ПС3. Интегратор 9 можно выполнить по известной схеме на ОУ с времязадающей RC-цепью. Управляемый усилитель 10 можно выполнить по схеме управляемого усилителя (Патент на ПМ №168550 РФ, МПК G01R 25/00, опубл. 8.02.2017 г.).

Claims (1)

  1. Делитель частоты гармонического сигнала, содержащий счетчик периодов входного колебания, перемножитель, сумматор и источник постоянного напряжения, выход которого подключен к первому входу сумматора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены управляемый фазовращатель, компаратор, усилитель-ограничитель, интегратор, преобразователь частота-напряжение и управляемый усилитель, причем вход делителя частоты соединен с входом управляемого фазовращателя и входом компаратора, выход которого через счетчик периодов входного колебания соединен со вторым входом сумматора, выход которого через усилитель-ограничитель соединен с первым входом перемножителя, второй вход которого соединен с выходом преобразователя частота-напряжение, вход которого соединен с выходом компаратора, выход перемножителя соединен с входом интегратора, выход которого соединен с входом управляемого усилителя, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, выход которого соединен с выходом делителя частоты, а управляющий вход управляемого усилителя соединен с выходом счетчика периодов входного колебания.
RU2021114844U 2021-05-24 2021-05-24 Делитель частоты гармонического сигнала RU206323U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114844U RU206323U1 (ru) 2021-05-24 2021-05-24 Делитель частоты гармонического сигнала

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114844U RU206323U1 (ru) 2021-05-24 2021-05-24 Делитель частоты гармонического сигнала

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU206323U1 true RU206323U1 (ru) 2021-09-06

Family

ID=77663397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021114844U RU206323U1 (ru) 2021-05-24 2021-05-24 Делитель частоты гармонического сигнала

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU206323U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU212993U1 (ru) * 2022-05-31 2022-08-17 Евгений Борисович Колесников Управляемый гармонический умножитель частоты

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU668062A1 (ru) * 1975-10-10 1979-06-15 Предприятие П/Я А-7306 Делитель частоты гармонического сигнала
SU1322405A1 (ru) * 1985-04-02 1987-07-07 Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Делитель частоты на два
SU1510065A1 (ru) * 1987-06-02 1989-09-23 Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Делитель частоты на два
US7109762B2 (en) * 2002-11-06 2006-09-19 Infineon Technologies Ag Frequency-dividing circuit arrangement and phase locked loop employing such circuit arrangement
US8552770B2 (en) * 2011-01-28 2013-10-08 Coherent Logix, Incorporated Frequency divider with synchronous range extension across octave boundaries
RU197065U1 (ru) * 2019-12-12 2020-03-27 Евгений Борисович Колесников Делитель частоты гармонического сигнала

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU668062A1 (ru) * 1975-10-10 1979-06-15 Предприятие П/Я А-7306 Делитель частоты гармонического сигнала
SU1322405A1 (ru) * 1985-04-02 1987-07-07 Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Делитель частоты на два
SU1510065A1 (ru) * 1987-06-02 1989-09-23 Казанский Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Делитель частоты на два
US7109762B2 (en) * 2002-11-06 2006-09-19 Infineon Technologies Ag Frequency-dividing circuit arrangement and phase locked loop employing such circuit arrangement
US8552770B2 (en) * 2011-01-28 2013-10-08 Coherent Logix, Incorporated Frequency divider with synchronous range extension across octave boundaries
RU197065U1 (ru) * 2019-12-12 2020-03-27 Евгений Борисович Колесников Делитель частоты гармонического сигнала

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU213672U1 (ru) * 2022-04-11 2022-09-21 Евгений Борисович Колесников Управляемый делитель частоты гармонического сигнала
RU212993U1 (ru) * 2022-05-31 2022-08-17 Евгений Борисович Колесников Управляемый гармонический умножитель частоты

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2565509C1 (ru) Утроитель частоты
RU197065U1 (ru) Делитель частоты гармонического сигнала
RU206323U1 (ru) Делитель частоты гармонического сигнала
RU167707U1 (ru) Измеритель частоты гармонического сигнала
RU206322U1 (ru) Делитель частоты гармонического сигнала
RU206287U1 (ru) Утроитель частоты
RU196044U1 (ru) Устройство сдвига фазы на 90 градусов
RU215007U1 (ru) Преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока
RU2520409C2 (ru) Преобразователь периодического сигнала в частоту и период
RU212274U1 (ru) Фазочувствительный измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное
RU187664U1 (ru) Измеритель частоты гармонического сигнала
RU213672U1 (ru) Управляемый делитель частоты гармонического сигнала
RU211821U1 (ru) Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное
RU205166U1 (ru) Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное
RU211214U1 (ru) Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное
RU206703U1 (ru) Утроитель частоты
RU225928U1 (ru) Измерительный преобразователь переменного тока в постоянный
RU226073U1 (ru) Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное
RU206321U1 (ru) Гармонический удвоитель частоты
RU212993U1 (ru) Управляемый гармонический умножитель частоты
RU212189U1 (ru) Управляемый умножитель частоты гармонического сигнала
RU206669U1 (ru) Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения
RU204713U1 (ru) Аддитивный формирователь сигнала треугольной формы
RU2625555C1 (ru) Функциональный генератор
RU168550U1 (ru) Устройство сдвига фазы на 90 градусов