SU382059A1 - Преобразователь интервалов времен-и - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к устройствам ДЛЯ измерени  малых отрезков времени и может быть использовано дл  построени  цифровых измерителей инфервалов времени, в измериteльныx системах  дерной физики, в еистема.х, измер ющих скорости и рассю ни , и т. п.

Известен преобразователь интервалов вреМени , содержащий основной ударно возбуждаемый генератор затухающих синусоидальных колебаний е кварцевым резонатором в качестве звен щего конТура, опорный reiieратор непрерывных синусоидальных колебаний , стабилизированный кварцем, смеситель, один из входов которого соединен с выходом основного генератора затухающих синусоидальных колебаний, а второй вход - с выходом опорного генератора непрерывных синусоидальных колебаний, формирователь выходных импульсов, систему след щей селекции, состо щую из формировател  опорных импульсов , соединенного входом с выходом опорного генератора непрерывных синусоидальных Колебаний, генератора след щего строб-импульса , соединенного первым входом со входом преобразовател  интервалов времени, вторым - с выходом формировател  опорных импульсов и третьим - с выходом формировател  выходных импульсов, клапана, соединенного управл ющим входом с выходом генератора след щего строб-импульса, а сигнйЛЬным входом - с выходом формировател  выходных импульсов.

Недостатком известного Преобразовател   вл етс  нелинейность характеристики преобразовани , причиной Которой  вл етс  немоночастолйость кварцевого резо.Натора;

С целью уменьшени  ошибки преобразовани , вызнанной немоНочйсТоТНосТью осйовНогб кварцевого резонатора, в предлагаемом преобразователе между выходом смесител  И входом формировател  выходных и.мпульсов включены последовательно соединенные дополнительный ударно возбуждаемый генератор затухающих синусоидальных колебаний с кварцевым резонатором в качестве звен щего контура (дополнительный резонатор) и усилитель-ограничитель , а вход основного ударно возбуждаемого генератора затухаюн1их синусоидальных колебаний соединен с выходом специального формируюо1,его устройства, запускаемого входным интервальным импульсом . Кроме того, специальное формирующее устройство состоит из звен щего колебательного контура, формировател  строб-импульсов , вход которого соединен со входом звен щего контура и со входом преобразовател  интервалов времени, управл емого формировател  коротких видеоимпульсов, управл ющий вход которого соединен с выхо.аом формировател  строб-импульса, а сигнальный

вход - с выходом звен щего контура, второго звен щего колебательного контура, соединенного входом с выходом управл емого формировател  коротких видеоимпульсов, а выходом - со входом основного ударно возбуждаемого генератора затухающих синусоидальных колебаний.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы , по сн ющие работу устройства; на фиг. 3 - блок-схема специального входного формирующего устройства.

Преобразователь содержит дополнительный ударно возбуждаемый генератор /, который включен после смесител  2 и возбуждаетс  его выходными колебани ми (фиг. 1), основной ударно-возбуждаемый генератор 3. Дополнительный генератор / выполнен с кварцевым резонатором в качестве звен щего контура .

Резонансна  частота резонатора должна быть равна абсолютной величине разности между частотой опорного генератора 4 и поминальной резонансной частотой основного кварцевого резонатора. Резонатор может быть моночастотным, поскольку его разностна  частота составл ет сотни килогерц, и немолочастотным , но при этом частоты его побочных резонансов не должны совнадать с побочными частотами в спектре выходного сигнала смесител .

Преобразователь интервалов .времени содержит также специальное формирующее устройство 5, возбуждающее генератор 3. Особенностью этого устройства  вл етс  форма его выходных колебаний, спектральный состав которых таков, что максимум спектральной плотности 1пр(иходи,тс  на .резопанспую частоту генератора 3, а минимум - па :резоп анспую частоту генератора /. Кроме того, спектральпа  плотность быть также достаточно мала на частотах, соответствующих низшим механическим -обертонам осиов.ного кварцевого .резонатора, так как при высоких ча.стотах основной резонансной частоте кварцевого резонато.ра соответствует частота одного из механических обертонов.

Усилитель-ограничитель 6 предлагаемого преобразовател  устран ет вли ние изменени  амплитуды сигнала на выходе генератора /; система след щей селекции состоит из формировател  7 опорных импульсов, генератора 8 след п1.его стробо-импульса и клапана 5 и обеспечивает выбор нужного импульса из последовательности и.мпульсов па выходе формировател  10 выходных импульсов.

На фиг. 2 в произвольном масштабе изображены эпюры 1апр жений в узлах блок-схемы, причем индекс у напр жени  соответствует номеру блока на фиг. 1, выходцым си1налом которого  вл етс  данное напр жение. Входной интервальный имнульс обозначен символом L/O. С приходом И тервального импульса запускаетс  схема формирующего ycTpoiicTBa 5, его выходное панр жение представл ет собой суперпозицию нескольких (пор дка двадцати п ти) экспоненциально-затухающих радиоимпульсов с частотой несущей, равной резонансной частоте кварцевого фильтра в генераторе 3. При этом период следовани  радиоимпульсов кратен периоду их несущей частоты , а количество их выбрано таким, что длительность результирующего радиоимпульса на выходе формирующего устройства 5 (фиг. 2, L/s) примерно равна длительности периода колебани  генератора /. При таких параметрах выходного колебани  нанр жепи  Us его спектр соответствует требуемому.

Выходпые колебани  напр жени  бз воз ,буждают кварцевый резонатор в геператоре 3 (основной резонатор), который свободно колеблетс , создава  на выходе (Us) экспоненциально-затухающий радиоимпульс. Выходное колебание напр жени  /7з поступает на смеситель 2, где смешиваетс  с колебани ми опорного генератора 4. Па выходе смесител  возникают нродукты смешени , представл ющие собой экспонепциальпо затухающие радиоимпульсы с комбинационными частотами. Вс  эта совокупность колебаний воздействует на кварцевый резонатор генератора / (донолнительный резонатор). Однако весомый энергетический вклад в свободные колебани  последнего смогут внести лищь те компоненты напр жени  (/а, спектральна  плотность которых составл ет существенную величину на частоте резонанса дополнительного резонатора . Такой компонентой  вл етс  основна  компонента с разностной частотой в составе напр жени  U.

Погрешность нелинейности характеристики преобразовани  Бц, приведенна  ко входу преобразовател  и отнесенна  к периоду опорного генератора, в этом случае оказываетс  примерно равной следующему выражению

Ко

S

Claims (2)

1 +а

it I

е Ко - коэффициент преобразовани ;

QI - добротность основного кварцевого

резонатора;

а - некотора  посто нна , завис ща  от отпоснтелыюй частотной расстройки основного разностного колебани  по отношению к резонансной частоте дополнительного резонатора и близка  к единице; Y( - величина относительной интенсивностн (-ГО побочпого резонанса в основном резонаторе;

bi - некотора  посто нна , завис ща  от относительной частотной расет ройки f-ro побочпого разностного колебани  по отнощению к резонансной частоте дополнительного резонатора п также близка  к единице .

Собственный же вклад дополнительного реонатора в пелипейность составл ет пор дка

Ko/Qi, что  вл етс  достаточно малой величиной . Таким образом, выходные колебани  генератора / представл ют собой моночастотный экспоненциально затухающий радиоимпульс , фаза несущей которого  вл етс  линейной функцией измер емого интервала т. Поскольку амплитуда пакета напр жени  Ll измен етс  во времени, а порог срабатывани  формировател  10 неточно равен нулю, то дл  уменьщени  вли ни  величины амнлитуды на момент возникновени  выходного имнульса формировател  10 иснольз}етс  )силитель-ограничитель 6, преобразующий амплитудно модулированный пакет напр жени  11 в пакет пр моугольной волны (меандра) на значительном участке длительности нанр жени  Ll. Напр жение U становитс  мопочастотным лишь после того, как затухнет нанр жение 62, так как в нротивном случае на выходе генератора 1 нрисутствует кака -то дол  входного возбуждающего сигнала, а следовательно , выходной импульс нреобразовател  выбираетс  среди выходных импульсов напр жени  t/io, довольно далеко отсто щих от начала пакета.

Такой выбор осуществл етс  с помощью системы след щей селекции. Принцип действи  этой системы состоит в том, что интервал времени между входным интервальным импульсом и первым следующим за ним опорным импульсом на выходе формировател  7 опорных импульсов преобразуетс  с помоп1ью преобразовател  масштаба времени типа «врем - амплитуда - врем , вход щего в состав генератора 8, с коэффициентом преобразовани , примерно равным Ко (особой точности преобразовани  при этом не требуетс ). Таким образом, выходной имнульс нреобразовател  с онределенной точностью следит за выходными имнульсами формировател  10.

Последующими устройствами, вход щими в состав генератора 8, этот импульс задерживаетс  на необходимый носто нный интервал времени и вырабатывает строб-имнульс, поступающий па клапан 9.

Основными узлами специального формирующего устройства 5  вл ютс  звен щий колебательный контур // с нериодом колеба.чий, кратным периоду основного резонатора, формирователь 12 строб-импульса, длительность импульса которого равна периоду колебаний дополпителыюго резонатора, управл емый формирователь 13 коротких видеоимпульсов и звен щий колебательный контур 14 с периодом колебаний, равным периоду основного резонатора.

Формирующее устройство 5 работает следующим образом.

Входной интервальный импульс возбуждает контур //, колебани  которого ностунают на формирователь 13. Одновременно запускаетс  генератор 12 строб-импульса, в результате действи  строб-импульса формирователь 13 оказываетс  чувствительным к колебани м контура //; на выходе формировател  возникают короткне видеоимпульсы, возбуждающие контур 14. По окончании строб-импульса формирователь 13 перестает запускатьс , а колебани  в контурах // и 14 экспоненциальнозатухают .

Предмет изобретени 

Преобразователь ннтервалов времени, содержащий основной ударно возбуждаемый генератор затухающнх синусоидальных колебаний с кварцевым резонатором в качестве звен щего KOirrypa (основной резонатор), опорный генератор непрерывных синусоидальных колебаний, стабилизированный кварцем, смеситель , один из входов которого соединен с выходом основного генератора затухающих синусоидальных колебаний, а второй вход - с выходом опорного генератора непрерывных синусоидальных колебаний, формирователь выходных импульсов, систему след щей селекции , состо щую из формировател  опорных импульсов, соединенного входом с выходом опорного генератора непрерывных синусоидальных колебаний, генератора след щего строб-и 11н льса, соединенного нервым входом со входом преобразовател  интервалов времени , вторым - с выходом формировател  онорных импульсов и третьим - с выходом формировател  выходных импульсов, клапана, соединенного унравл ющнм входом с выходом генератора след щего строб-импульса, а сигнальным входом - с выходом формировател  выходных нмпульсов, отличающийс  тем, что, с целью уменьщепи  ощибки преобразовани , вызванной немоночастотностью основного кварцевого резонатора, между выходом смесител  и входом формировател  выходиых импульсов включены носледовательно соединенные дополнительный ударно возбуждаеемый генератор затухаюн нх еннхтоидальных колебаний с кварцевым резонатором в качестве звен п1,его контура (дополнительный резонатор ) и усилитель-ограничитель, а вход основного ударно возбуждаемого генератора затухающих синусоидальных колебаний соединен с выходом специального формирующего устроГ|ства, запускаемого входным интервальным импульсом.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что специальное формнруюн 1,ее устройство состоит из звен ндего колебательного контура , формировател  строб-импульсов, вход которого соединен со входом звен щего контура и со входом преобразовател  интервалов времени, унравл емого формировател  корот ких видеоимпульсов, управл юпип вход кото рого соединен с выходом формировател  строб-импульса, а сигнальный вход - с выходом звен щего контура, второго звен щего колебательного контура, соединенного входом с выходом управл емого формировател  коротких видеоимпульсов, а выходом - со входом основного ударно возбуждаемого генератора затухающих синусоидальных колебаний.

1

ff

-иедшншйвдмлт

ю

1 и и 111

и.

il.