Claims (2)
Дл этого в умножитель частоты, содержащий последовательно соединенные фильтр нижних частот, управл емый генератор, делитель частоты и импульсно-фазовый детектор, первый и второй выходы которюго подключены соответственно к входам первого и второго генераторов тока, выходы которых объединены и подключены к входу фильтра нижних частот, а также преобразователь периода в напр жение , сигнальный вход которого объединен с другим входом импульсно-фазового детектора и вл етс входом умножаемой частоты, введены последовательно соединенные индикатор рассогласовани и ключ, а также последовательно соединенные преобразователь напр жени в период и счетчик, выход которого соединен с входом предварительной записи делител частоты , первый и второй выходы -преобразовател периода в напр жение подключены соответственно к входу преобразовател напр жени в период и к другому входу ключа, выход которого соединен с дополнительным входом фильтра 1ШЖНИХ частот, первый, второй и третий выходы индикатора рассогласовани соединены соответственно с входом синхронизации делител частоты, с управл ющим входом преобразовател периода в напр жение ис входом сброса импульсно-фазового детектор вход синхронизации счетчика соединен с сигнальным входом преобразовател периода в напр жение, а первый-и второй входы 1шдика тора рассогласовани подключены соответствен но к первому и второму выходам импульснофазового детектора. Кроме того, индикатор рассогласовани выполнен в виде последовательно соединенных второго фильтра нижних частот, одновибратора и элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход третьего фильтра нижних частот, при этом первым и вторым входами индикатора рассогласовани вл ютс соответственно входы второго и третьего филь тра нижних частот, а первым, вторым и третьим выходами индикатора рассогласовани вл ютс соответственно выходы элемента ИЛИ, третьего фильтра нижних частот и одновибратора . На фиг. 1 приведена структурна электрическа схема предлагаемого умножител ; на фиг. 2 - принципиальна электрическа схема индикатора рассогласовани ; на фиг. 3 диаграммы , по сн ющие работу устройства. Умножитель частоты содержит импульснофазовьгй детектор 1, первый и второй генераторы 2 и 3 тока, первый фильтр нижних частот (ФНЧ)4, управл емый генератор 5, делитель 6 частоты, преобразователь 7 периода в напр жение , преобразователь 8 напр жени в период, ключ 9, счетчик 10, индикатор 11 рассогласовани , состо щий из второго ФНЧ 12 одновибратора 13, третьего ФНЧ 14 и элемент ИЛИ 15. Устройство работает следующим образом. В установившемс режиме при отсутствии девиации входной частоты фронты импульсов входной частоты (фиг. 2а) и частоты обратной св зи (фиг. 26), снимаемые с вь1хода делител 6 частоты, совпадают . На выходах импульс но-фазового детектора 1 при этом присутствуют короткие одинаковые по. длительнос-щ импульсы , воздействующие на управл емые разнопол рные генераторы 2 и 3 тока. При один ковых токах генераторов 2 и 3 их действие взаимно компенсируетс и на конденсаторе ФНЧ 4, изменени установившегос значени напр жени не происходит. Управл емый генератор 5 выдает сигнал посто нной частоты, большей, чем входна частота в число раз, определ емое коэффициентом делени делител 6 частоты. При наличии девиации входной частоты, импульсно-фазовый детектор 1 вы вл ет соответствующее рассогласование частот, однако выходна частота управл емого генератора 5 оказываетс слабо подверженной паразитной частотной модул ции входным сигналом , так как ФНЧ 4 сглаживает высокочастотные пульсации напр жени , обусловленные девиацией входной частоты. При резком уменьшении входной частоты в момент времени tj (фиг. 2) на выходе импульсно-фазового детектора 1 в момент t2, где интервал i времени t2-ti равен предшествующему периоду входной частоты, по вл етс сигнал, поступающий на вход индикатора 11 рассогласовани . В момент 1з на втором выходе индикатора 11 рассогласовани возникает сигнал (фиг. 2в), воздействующий на преобразователь 7 периода в напр жение таким образом, что с выхода последаего, подключаемого к 9 (фиг. 2г), снимаетс линейно измен ющеес напр жение (пунктирна лини на фиг. 2г) генератора пилообразного напр жени , вход щего в состав преобразовател 7. Одновременно, сигнал с первого выхода индикатора 11 рассогласовани открывает ключ 9, и с момента Чз напр жение на конденсаторе ФНЧ 4 начинает измен тьс , повтор форму линейно измен ющегос напр жени генератора пилообразного напр жени , вход щего в состав преобразовател 7. Этим достигаетс форсирование перезар да емкости ФНЧ 4. В этом режиме система ожидает по влени импульса входной частоты и с его приходом в момент t исчезает с выхода импульсно-фазового детектора 1, а в момент s исчезает сигнал, снимаемый с первого выхода индикатора 11 рассогласовани . Ключ 9 закрываетс . К этому моменту на конденсаторе ФНЧ 4 фиксируетс напр жение, при котором частота управл емого генератора 5 соответствует новому значению периода входной частоть (фиг. 2а). Таким образом осуществл етс коррекци системы по частоте. Дл коррекции по фазе предусмотрены линейный преобразователь 8 напр жени в период , подключаемый к выходу преобразовател 7 периода в напр жение, и счетчик 10, на счетньш вход которого подаютс импульсы преобразовател 8 напр жени в период, а на вход сброса импульсы входной частоты. Задним фронтом импульса с первого выхода индикатора 11 рассогласовани (фиг. 2в) в момент t; происходит перепись содержимого счетчика 10 в делитель 6 частоты. С этого момента частота и фаза выходных колебаний управл емого генератора 5 соответствуютновому значению периода входной частоты. Аналогично происходит переходный процесс при резком увеличении входной частоты (момент tg), с той лишь разницей, что сигнал рассогласовани , образующийс на выходе импульсно-фазового детектора 1 (момент t,) и вы вленный индикатором 11 рассогласовани , вызывает по вление на первом выходе индикатора 11 рассогласовани импульса, длительность которого соответствует времени, необходимому дл перезар да конденсатора ФНЧ 4 от максимального напр жени , соответствующего максимальному периоду входной частоты, до минимального, соответствующего минимальному периоду входной частоты. По заднему фронту названного :импульса (момент tg) происходит перепись содержимого счетчика 10 в делитель 6 частоты. В этот же момент времени сигналом с третьего выхода индикатора 11 рассогласовани осуществл етс сброс выходного сигнала импульсно-фазового детектора 1. С момента ±9 частота и фаза выходного сигнала умножител соответ . ствуют новому значению входной частоты. Посто нные времени элементов, вход щих в индикатор 11 рассогласовани и определ ющие порог его срабатывани , выбираютс с учетом точности преобразователей 7, 8 период в напр жение, напр жени в период и управл емого генератора 5, либо задаютс исход из максимально допустимой девиации входной частоты. И так, на основании временной диаграммы (фиг. 2), врем переходного процесса tn в системе определ етс следующим образом: TH + 1ф при резком уменьщении входной частоты (отрицательный скачок), Гн+Тф t при резком увеличении входной частоты, (положительный скачок), где TH - новое значение периода входной час тоты, 1ф, 1ф (, - времена задержки, вносимы элементами индикатора 11 рассогласовани иопредел ющие его инерционность срабатывани од длительность выходного импульса индикатора И рассогласовани при вы вленном положительном скачке входной частоты. При малых по отнощению к TH значени х фп и врем переходного процесса приблизительно соответствует одному периоду нового значени входной частоты TH. В установивщемс режиме дополнительно введенные элементы ие оказывают возмущающего действи на систему и паразитна частотна модул ци выходного сигнала имеет незначитель ный уровень, определ емый соотношением де виации входной частоты и посто нной времен ФНЧ 4. Предлагаемый умножитель частоты имеет высокие качествеШ1ые показатели: широкополосиость , высокую точность умножени и боль шое быстродействие. По сравнению с наиболе прогрессивными высокоточными и liiHpoKono1 лосными астатическими умножител ми частоты с импульсной фазовой автоподстройкой частоты , предлагаемый умножитель обладает значительно более высоким быстродействием. Использование предлагаемого технического решени в измерительной аппаратуре (например , дл измерени низких частот, при измерени х в услови х сильных помех) и пре . образовательной технике (например, при синтезе частот) позвол ет, в сравнении с традиционным решением,-создавать более быстродействуюцдае высокоточные устройства, вьшолненные на базе или с использованием предлагаемых умножителей частоты. Формула изобретени 1. Умножитель .частоты, содержащий поспедовательно соединенные фильтр нижних частот, управл емый генератор, делитель частоты и импульсно-фазовый детектор, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входам первого и второго генераторов тока, выходы которых объединены и подключены к входу -фильтра нижних частот, а также преобразователь периода в напр жение, сигнальный вход которого объединен с другим входом импульсно-фазового детектора и вл етс входом умножаемой частоты, отличаюШ и и с тем, что, с целью уменьшени паразитной частотной модул ции выходной частоты в установившемс режиме, введены последовательно соединенные индикатор рассогласовани и ключ, а также последовательно соединенные преобразователь напр жени в период и счетчик, выход которого соединен с входом предварительной записи делител частоты, первый и второй выходы преобразовател периода в напр жение подключены соответственно к входу преобразовател напр жени в период и к другому входу ключа,, выход которого соединен с дополнительным входом фильтра нижних частот, первый второй И третий выходы индикатора рассогласовани соединены соответственно с входом синхронизации делител частоты, с управл ющим входом преобразовател периода в напр жение и с входом сброса импульсно-фазового детектора, вход синхронизации счетчика соединен с сигнальным входом преобразовател периода в напр жение, а первый и второй входы индикатора рассогласовани подключены соответственно к первому и второму выходам импульсно-фазового детектора. To do this, the first and second outputs are connected to the inputs of the first and second current generators, the outputs of which are combined and connected to the input of the low-pass filter, to a frequency multiplier containing a series-connected low-pass filter, a controlled oscillator, a frequency divider and a pulse-phase detector. and a period to voltage transducer whose signal input is combined with another input of a pulse phase detector and is a multiply frequency input is entered in series The error indicator and key, as well as a series-connected voltage converter in the period and a counter whose output is connected to the pre-recording input of the frequency divider, the first and second outputs of the period-to-voltage converter are connected respectively to the input of the voltage converter in the period and to another the key input, the output of which is connected to the auxiliary input of the 1Hz frequency filter, the first, second and third outputs of the error indicator are connected respectively to the synchronization input of the divider Frequencies with the control input of the period converter to the voltage source of the reset input of the pulse-phase detector The counter clock input is connected to the signal input of the period converter to the voltage, and the first and second inputs of the variable error trigger are connected respectively to the first and second outputs of the pulse phase detector . In addition, the error indicator is made in the form of a serially connected second low-pass filter, a one-shot and an OR element, to the other input of which the output of the third low-pass filter is connected, while the first and second inputs of the error indicator are respectively the inputs of the second and third low-pass filter And the first, second and third outputs of the error indicator are respectively the outputs of the OR element, the third low-pass filter and the one-shot. FIG. 1 shows the structural electrical circuit of the proposed multiplier; in fig. 2 - basic electrical diagram of the error indicator; in fig. 3 diagrams on the operation of the device. Frequency multiplier 1, pulse-phase detector 1, first and second current generators 2 and 3, first low-pass filter (LPF) 4, controlled oscillator 5, frequency divider 6, period-to-voltage converter 7, period-to-voltage converter 8, key 9 , the counter 10, the error indicator 11, consisting of the second low pass filter 12 of the one-shot 13, the third low pass filter 14 and the element OR 15. The device operates as follows. In the steady state mode, in the absence of input frequency deviation, the edges of the input frequency pulses (Fig. 2a) and the feedback frequencies (Fig. 26), taken from the output of the splitter 6, coincide. At the outputs of the pulse of the phase detector 1, there are also short ones in the same way. durable pulses affecting controlled alternating current generators 2 and 3. With one current of the generators 2 and 3, their action is mutually compensated for on the low-pass filter 4, the change in the steady-state value of the voltage does not occur. The controlled oscillator 5 generates a signal of a constant frequency greater than the input frequency by a factor of several times, determined by the division factor of frequency divider 6. If there is an input frequency deviation, the pulse-phase detector 1 detects a corresponding frequency mismatch, however, the output frequency of the controlled oscillator 5 becomes weakly affected by the input signal, as the LPF 4 smoothes the high-frequency voltage pulsations due to the input frequency deviation. With a sharp decrease in the input frequency at time tj (Fig. 2) at the output of the pulse-phase detector 1 at time t2, where the interval i of time t2-ti is equal to the previous period of the input frequency, a signal appears at the input of the error indicator 11. At the moment 1c, a signal arises at the second output of the error indicator 11 (Fig. 2c), which acts on the converter 7 of the period to voltage in such a way that from the output of the last connected to 9 (Fig. 2d), the linearly varying voltage is removed (dotted line the line in Fig. 2d) of the sawtooth voltage generator included in converter 7. At the same time, the signal from the first output of the error indicator 11 opens the key 9, and from the time of Chz the voltage on the capacitor of the low-pass filter 4 begins to change, repeating the shape of the linearly varying the voltage of the sawtooth voltage generator included in converter 7. This achieves a boost of overcharging of the low-pass filter 4. In this mode, the system waits for the input frequency pulse and with its arrival at time t disappears from the output of the pulse-phase detector 1, at time s, the signal removed from the first output of the error indicator 11 disappears. Key 9 closes. At this point, the capacitor of the low-pass filter 4 detects a voltage at which the frequency of the controlled oscillator 5 corresponds to the new value of the period of the input frequency (Fig. 2a). In this way, the system is corrected in frequency. For phase correction, a linear voltage converter 8 is provided in the period, connected to the output of the period converter 7 to voltage, and a counter 10, to the county input of which the pulses of the voltage converter 8 are supplied in the period, and to the reset input the input frequency pulses. The trailing edge of the pulse from the first output of the error indicator 11 (Fig. 2c) at the time t; there is a census of the contents of the counter 10 in the frequency divider 6. From this point on, the frequency and phase of the output oscillations of the controlled oscillator 5 correspond to the new value of the period of the input frequency. Similarly, a transient process occurs with a sharp increase in the input frequency (time tg), with the only difference that the error signal generated at the output of the pulse-phase detector 1 (time t,) detected by the error indicator 11 causes the appearance at the first output of the indicator 11 pulse mismatch, the duration of which corresponds to the time required for the capacitor LPF 4 to recharge from the maximum voltage corresponding to the maximum period of the input frequency to the minimum corresponding to m minimality period of the input frequency. On the falling edge of the named: pulse (moment tg), the contents of counter 10 are recorded in a frequency divider 6. At the same time, the signal from the third output of the error indicator 11 resets the output signal of the pulse-phase detector 1. From the moment of ± 9, the frequency and phase of the output signal of the multiplier correspond. New value of input frequency. The time periods of the elements included in the error indicator 11 and determining its threshold are chosen taking into account the accuracy of the converters 7, 8 period to voltage, voltage to period and controlled oscillator 5, or are set based on the maximum allowable deviation of the input frequency . And so, based on the time diagram (Fig. 2), the transition time tn in the system is determined as follows: TH + 1f with a sharp decrease in the input frequency (negative jump), H + Tf t with a sharp increase in the input frequency, (positive jump ), where TH is the new value of the input frequency period, 1ф, 1ф (, are the delay times introduced by the elements of the error indicator 11 and the inertia of the response that determine its duration; the duration of the output pulse of the AND indicator when the input frequency jump is positive At low TH values and the transition time approximately corresponds to one period of the new input frequency TH. In the steady state, the additionally introduced elements do not have a disturbing effect on the system and the parasitic frequency modulation of the output signal has a negligible level, the ratio of the input frequency variation and the constant time of the low-pass filter 4. The proposed frequency multiplier has high quality characteristics: broadband, high multiplication accuracy and More speed. Compared with the most progressive high-precision and liiHpoKono1 supersonic astatic frequency multipliers with a pulsed phase-locked loop, the proposed multiplier has a much higher speed. The use of the proposed technical solution in measuring equipment (for example, for measuring low frequencies, when measuring in conditions of strong interference) and pre. educational technology (for example, in the synthesis of frequencies) allows, in comparison with the traditional solution, to create more high-speed devices with high-precision devices made on the basis of or using the proposed frequency multipliers. Claim 1. Frequency multiplier containing a low-pass filter connected in series, controlled oscillator, frequency divider and pulse-phase detector, the first and second outputs of which are connected respectively to the inputs of the first and second current generators, the outputs of which are combined and connected to the input - a low-pass filter, as well as a period-to-voltage converter, the signal input of which is combined with another input of the pulse-phase detector and is the input of the frequency to be multiplied, is distinguished by the fact that, In order to reduce the parasitic frequency modulation of the output frequency in a steady state, the serially connected error indicator and key, as well as serially connected voltage converter in the period and a counter, the output of which is connected to the pre-recording input of the frequency divider, are entered, the voltage is connected respectively to the input of the voltage converter in the period and to another input of the key, the output of which is connected to the auxiliary input of the filter or The first, second, and third outputs of the error indicator are connected respectively to the synchronization input of the frequency divider, to the control input of the period to voltage converter, and to the reset input of the pulse-phase detector, the synchronization input of the counter is connected to the signal input of the period to voltage converter, and the first and second inputs of the error indicator are connected respectively to the first and second outputs of the pulse-phase detector.
2. Умножитель частоты по п. 1, о т л и ч аю ш -и и с тем, что индикатор рассогласовани выполнен в виде последовательно соединенных второго фильтра нижних частот, одновибратора и элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход третьего фильтра нижних частот, при этом первым и вторым входами индикатора рассогласовани вл ютс соответственно входы второго и третьего фильтра нижних частот, а первым, вторым и третьим выходами индикатора рассогласовани 2. The frequency multiplier according to claim 1, that is, and that the mismatch indicator is made in the form of a series-connected second low-pass filter, a one-shot and an OR element, to the other input of which the output of the third low-pass filter is connected , the first and second inputs of the error indicator are respectively the inputs of the second and third low-pass filter, and the first, second and third outputs of the error indicator
вл ютс соответственно выходы элемента ИЛИ, третьего фильтра нижних частот и одновибратора .the outputs of the OR element, the third low-pass filter and the one-shot are respectively.
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №295178, кл. Н 03 В 19/10, 1971 (прототип).Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate №295178, cl. H 03 B 19/10, 1971 (prototype).