Cyfrowa przetwornica częstotliwości. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia cyfrowa

 Komentarze do artykułu

Impulsy o stabilnej częstotliwości powtarzania są zwykle tworzone z sygnału oscylatora kwarcowego za pomocą dzielnika, który obniża jego częstotliwość o wymaganą (przeważnie liczbę całkowitą) liczbę razy. Często jednak zdarzają się przypadki, gdy ze względu na brak wymaganego rezonatora kwarcowego stosunek częstotliwości początkowej do wymaganej nie jest liczbą całkowitą i wówczas konieczne jest zastosowanie dzielników z ułamkowym współczynnikiem konwersji [1, 2]. To prawda, że ​​okres drgań, które tworzą, nie jest stały, ale w niektórych urządzeniach nie ma to znaczenia.

Czytelnicy są zaproszeni do innej wersji takiego urządzenia, którego zasada działania jest następująca. Jeżeli częstotliwość sygnału generatora f przedstawimy jako sumę wartości wymaganej fo i błędu bezwzględnego dt, to do uzyskania częstotliwości fo wystarczy wykonać operację odejmowania: fo=f-df. W praktyce sprowadza się to do wyeliminowania z ciągu impulsów o częstotliwości f każdego impulsu o liczbie n=f/df, zaokrąglonej w górę do najbliższej liczby całkowitej. Np. jeśli f=10147 kHz, a fo=10000 kHz, to df=147 kHz i n=10147/147=69,27, czyli 69. Zatem wyłączając co 69 impuls z oryginalnej sekwencji, otrzymujemy fo= ff/69 ==10147-10147/69=9999,943 kHz. W tym przypadku błąd względny spowodowany zaokrągleniem liczby wyeliminowanego impulsu wynosi -5,7 * 10-6 i można go łatwo wyeliminować, regulując generator.

Schemat blokowy przemiennika częstotliwości realizującego tę metodę pokazano na ryc. 1. Licznik D1, dekoder D2 oraz generator impulsów zerujących i blokujących G2 tworzą dzielnik częstotliwości ze współczynnikiem konwersji n. Gdy impuls o numerze n przychodzi z oscylatora kwarcowego G1, na wyjściu dekodera D2 pojawia się sygnał, który włącza oscylator G2. Wygenerowany przez nią pojedynczy impuls trafia na jedno z wejść klawisza D3 blokując je i jednocześnie ustawia licznik D1 na zero. Linia opóźniająca DT1 opóźnia impulsy oscylatora kwarcowego G1 o czas równy lub nieco większy od opóźnienia w działaniu węzłów dzielnika. Zapewnia to równoczesny odbiór sygnałów na wejściach przełącznika D3, a jeśli czas trwania impulsu generatora G2 jest wystarczający, impuls o numerze n jest wykluczany z sekwencji. Następnie rozpoczyna się nowy cykl pracy konwertera.

Schemat ideowy przetwornika impulsów oscylatora kwarcowego o częstotliwości powtarzania f = 10143,57 kHz przy n = 68 pokazano na ryc. 2. Oscylator kwarcowy jest wykonany na elemencie DD1.1 według schematu opisanego w [3]. Element DD1.2 - bufor. Licznik jest wykonany na mikroukładach DD2, DD3, dekoder - na elemencie DD4. Opóźnienie w przejściu impulsów oscylatora kwarcowego do klucza DD1.4 zapewnia obwód R2C2. Czas opóźnienia (t=R2С2) przy wartościach wskazanych na schemacie wynosi w przybliżeniu 16 ns. Nie ma wyraźnego resetu i generatora impulsów blokujących. Jego funkcję pełni odpowiednio podłączony element DD1.3 oraz mikroukłady DD2 - DD4.

Działanie konwertera wyjaśnia schemat czasowy pokazany na rys. 3. Zanim 2. impuls generatora dotrze do wejść licznika DD4 i dekodera DD68 (rys. 3, a), poziom 1 jest ustawiany na wszystkich wejściach dekodera (rys. 3, c-e) i z opóźnieniem na obrót -on time (tz.DD4) na jego wyjściu ma poziom 0 (rys. 3, e), wpływający na jedno z wejść klucza DD1.4. Z powodu opóźnienia dla czasu t, w przybliżeniu równego tz.DD4, 68. impuls generatora jednocześnie dociera do drugiego wejścia klucza (ryc. 3, b), jednak nie przechodzi na wyjście urządzenia , ponieważ klucz jest zamknięty (rys. 3, h) .

Po załączeniu czasu opóźnienia ts.DD1.3 i pojawieniu się elementu DD1.3 na wejściach RO liczników DD2, DD3 poziom 1 (rys. 3, g) i po czasie ts.reset liczniki zostają wyzerowane. W rezultacie po czasie przełączania ts.DD4 poziom 4 pojawia się ponownie na wyjściu dekodera DD1 (rys. 3, f) i otwiera się klucz.

Czas trwania impulsu blokującego klawisz jest określony przez całkowity czas opóźnienia td.DD1.3+td.reset+td.DD4 iw opisanym przypadku wynosi około 60 ns. To wystarcza, aby wykluczyć z sekwencji impuls o czasie trwania około 50 ns.

Wartości częstotliwości sygnału wyjściowego uzyskane z impulsów oscylatora kwarcowego o częstotliwości powtarzania f = 10 · 143,57 kHz dla czterech opcji podłączenia wejść dekodera do wyjść licznika, odpowiadające n = 67, 68, 70, 71 , podsumowano w tabeli, gdzie dt jest częstotliwością powtarzania impulsów blokujących na wyjściu dekodera (do pomiarów wykorzystano miernik częstotliwości Ch3-33). Jak widać, wartość częstotliwości najbliższą wymaganej (10000 kHz) uzyskuje się przy n = 71 (dalsze zmniejszenie częstotliwości uzyskuje się poprzez dobór kondensatora C1).

Przy dłuższym czasie trwania impulsów oscylatora kwarcowego niż blokujące, wykluczone impulsy częściowo przejdą na wyjście urządzenia i zakłócą proces uzyskiwania sygnału o wymaganej częstotliwości. Najłatwiejszym sposobem wyeliminowania tej wady jest zwiększenie cyklu pracy impulsów pochodzących z generatora. Przetwornica cyklu pracy może być wykonana według schematu przedstawionego na rys. 4 i opisanego w [4]. Schemat czasowy jego działania pokazano na rys.5. Urządzenie podłącza się pomiędzy elementy DD1.1 i DD1.2 przemiennika częstotliwości. Impulsy na wyjściu elementu DD1.2 w tym przypadku będą miały czas trwania równy całkowitemu czasowi opóźnienia elementów DD5.1-DD5.3 (45...55 ns) przy dowolnej częstotliwości oscylatora kwarcowego.

Ris.4

Ris.5

Opisywana przetwornica częstotliwości posiada szereg dodatkowych funkcji. Korzystając z pełnego licznika i dekodera można blokować co 2-256 impuls, czyli zmieniać współczynnik podziału z 2 na 1'/256, a zmieniając pojemność licznika i szeregując kilka przetworników uzyskać dokładne wartości i niższe częstotliwości przy najniższych kosztach.

Urządzenie może służyć jako „rozdzielacz” częstotliwości wejściowej na dwa składowe: fo i df. W takim przypadku impulsy pobrane z wyjścia dekodera będą miały stały okres powtarzania, a współczynnik podziału częstotliwości sygnału oscylatora kwarcowego będzie równy f / df. Ustawiając klucze logiczne pomiędzy wyjściami licznika a wejściami dekodera, można bezpośrednio sterować współczynnikiem podziału urządzenia za pomocą sygnałów kodu binarnego i używać go w przetwornikach kod-częstotliwość, w modulatorach częstotliwości itp.

Przetwornik można z powodzeniem zastosować także do ułamkowego mnożenia częstotliwości (a nie całkowitej liczby razy), realizując operację dodawania fo=f+df. W tym celu należy „przeciąć” każdy impuls o liczbie n=f/df na dwie części, dodając w ten sposób dodatkowe impulsy do pierwotnej sekwencji. Uzyskanie pożądanego trybu pracy jest bardzo proste: wystarczy przenieść obwód opóźnienia R2C2 do obwodu, przez który impulsy z wyjścia dekodera DD4 podawane są na pin 12 elementu DD1.4. W takim przypadku impuls blokujący musi być krótszy od impulsu generatora o co najmniej 70 ... 100 ns (dla mikroukładów serii K155). Przy krótkim czasie trwania impulsów generatora zamiast elementu DD1.2 zastosowano konwerter współczynnika wypełnienia (ryc. 4). Schemat czasowy pracy urządzenia w tym przypadku pokazano na ryc. 6. Przetwornik w trybie mnożenia badano z rezonatorem kwarcowym dla częstotliwości f = 1014,36 kHz: przy n = 68 uzyskano częstotliwość fo = 1029,277 kHz.

Rys.. 6

Należy pamiętać, że dla niezawodnej pracy konwertera może być konieczne dobranie czasu opóźnienia t w zakresie 10...30 ns.

literatura

1. Biryukov S. A. Radioamatorskie urządzenia cyfrowe.- M .: Radio i komunikacja, 1982, s. 16.
2. Iliodorov V. Dzielniki ułamkowe i mnożniki częstotliwości.- Radio, 1981, nr 9, s. 59.
3. Bashkankov P. Generator kwarcowy.- Radio. 1981, nr 1, s. 60.
4. Batushev V. A., Veniaminov V. N., Kovalev V. G. i wsp. Microcircuits i ich zastosowanie, - M .: Energy, 1978, s. 292

Autor: A. Samoilenko, Noworosyjsk; Publikacja: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

Zobacz inne artykuły Sekcja Technologia cyfrowa.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Energia z kosmosu dla Starship 08.05.2024

Wytwarzanie energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej staje się coraz bardziej wykonalne wraz z pojawieniem się nowych technologii i rozwojem programów kosmicznych. Szef startupu Virtus Solis podzielił się swoją wizją wykorzystania statku kosmicznego SpaceX do stworzenia orbitalnych elektrowni zdolnych zasilić Ziemię. Startup Virtus Solis zaprezentował ambitny projekt stworzenia elektrowni orbitalnych przy użyciu statku Starship firmy SpaceX. Pomysł ten mógłby znacząco zmienić dziedzinę produkcji energii słonecznej, czyniąc ją bardziej dostępną i tańszą. Istotą planu startupu jest obniżenie kosztów wystrzeliwania satelitów w przestrzeń kosmiczną za pomocą Starship. Oczekuje się, że ten przełom technologiczny sprawi, że produkcja energii słonecznej w kosmosie stanie się bardziej konkurencyjna w stosunku do tradycyjnych źródeł energii. Virtual Solis planuje budowę dużych paneli fotowoltaicznych na orbicie, wykorzystując Starship do dostarczenia niezbędnego sprzętu. Jednak jedno z kluczowych wyzwań ... >>

Nowa metoda tworzenia potężnych akumulatorów 08.05.2024

Wraz z rozwojem technologii i coraz większym wykorzystaniem elektroniki, kwestia tworzenia wydajnych i bezpiecznych źródeł energii staje się coraz pilniejsza. Naukowcy z Uniwersytetu w Queensland zaprezentowali nowe podejście do tworzenia akumulatorów cynkowych o dużej mocy, które mogą zmienić krajobraz branży energetycznej. Jednym z głównych problemów tradycyjnych akumulatorów wodnych było ich niskie napięcie, co ograniczało ich zastosowanie w nowoczesnych urządzeniach. Ale dzięki nowej metodzie opracowanej przez naukowców udało się pokonać tę wadę. W ramach swoich badań naukowcy zajęli się specjalnym związkiem organicznym – katecholem. Okazało się, że jest to ważny element, który może poprawić stabilność akumulatora i zwiększyć jego wydajność. Takie podejście doprowadziło do znacznego wzrostu napięcia akumulatorów cynkowo-jonowych, czyniąc je bardziej konkurencyjnymi. Zdaniem naukowców takie akumulatory mają kilka zalet. Mają b ... >>

Zawartość alkoholu w ciepłym piwie 07.05.2024

Piwo, jako jeden z najpopularniejszych napojów alkoholowych, ma swój niepowtarzalny smak, który może zmieniać się w zależności od temperatury spożycia. Nowe badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców wykazało, że temperatura piwa ma znaczący wpływ na postrzeganie smaku alkoholu. Badanie prowadzone przez naukowca zajmującego się materiałami Lei Jianga wykazało, że w różnych temperaturach cząsteczki etanolu i wody tworzą różnego rodzaju skupiska, co wpływa na postrzeganie smaku alkoholu. W niskich temperaturach tworzą się bardziej piramidalne skupiska, co zmniejsza ostrość smaku „etanolu” i sprawia, że ​​napój ma mniej alkoholowy smak. Wręcz przeciwnie, wraz ze wzrostem temperatury grona stają się bardziej łańcuchowe, co skutkuje wyraźniejszym alkoholowym posmakiem. To wyjaśnia, dlaczego smak niektórych napojów alkoholowych, takich jak baijiu, może zmieniać się w zależności od temperatury. Uzyskane dane otwierają nowe perspektywy dla producentów napojów, ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Bilion klatek na sekundę kamery 06.02.2020 Naukowcy z Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego wynaleźli ultraszybką kamerę zdolną do nagrywania wideo z prędkością do 1 biliona klatek na sekundę, w której zaangażowane są przezroczyste obiekty. Zasada działania tego aparatu nosi nazwę ultraszybkiej fotografii skompresowanej fazowo (pCUP) i jest rozwinięciem zasady fotografii, opracowanej około dekadę temu i używanej do uchwycenia ruchu światła w zwolnionym tempie. Połączenie technologii pCUP z technologią tzw. średnie i wewnętrzne kryształy, przechodzenie sygnałów przez neurony tkanek nerwowych i wiele innych. Mikroskopia kontrastu fazowego została opracowana specjalnie w celu poprawy jakości obrazu przezroczystych i półprzezroczystych obiektów, takich jak żywe komórki. Aby przechowywać dane otrzymane przez nową ultraszybką kamerę, opracowano technologię ultraszybkiego kodowania i kompresji LLE-CUP, która eliminuje utratę i jakość danych. W tej technologii wykonywany jest pojedynczy obraz referencyjny, a następnie opisany jest cały ruch uchwycony podczas fotografowania. Po przechwyceniu obrazu referencyjnego LLE-CUP jest tak szybki, że wychwytuje propagację światła, co nie jest możliwe w przypadku innych wolniejszych metod pozyskiwania i kodowania. Aby zademonstrować możliwości tego wszystkiego, naukowcy sfilmowali proces propagacji fali uderzeniowej w wodzie i propagacji impulsu światła laserowego przez część przezroczystego materiału. Należy zauważyć, że ta technologia jest wciąż na bardzo wczesnym etapie rozwoju, jednak już teraz jest w stanie przynieść ogromne korzyści w niektórych dziedzinach nauki, w tym w fizyce, chemii i biologii. Kamera pCUP pozwoli naukowcom obserwować w czasie rzeczywistym propagację sygnałów i komunikację między neuronami, propagację frontu płomienia w komorze spalania silnika i wiele więcej.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Sztuczne zarodki powodujące ciążę

▪ Technologia formowania fizycznych klawiszy na wyświetlaczach dotykowych

▪ Samsung wypuścił pierwszy telefon komórkowy z dyskiem twardym

▪ MSP430FR6989 - nowy mikrokontroler do samodzielnych mierników

▪ Trwała bateria z ciekłymi elektrodami

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Bezpieczeństwo pracy. Wybór artykułów

▪ artykuł o zarządzaniu finansami. Kołyska

▪ artykuł Jak rosną drzewa? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Samooscylujący multiwibrator. Radio - dla początkujących

▪ artykuł Anteny VHF. Informator

▪ artykuł Zabezpieczenie podnapięciowe. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024