CS265760B1 - Zapojenie mikropočttačom naděného obvodu číslicovej regulácie a stabilizécie frekvencie - Google Patents

Abstract

Riešeie patří do oboru rádioelektroniky a rieši zapojenie mikropočítačom riadeného obvodu číslicovej regulácie a stabilizácie a stabilizácie frekvencie, hlavně pre oscilátory s nelineárnou riadiacou charekteristikou. Zapojenie je tvořené vstupným obvodom s riadeným preddeličom frekvencie vstupného signálu fo, programovo ovládaným čítačom, ktorý spracováva výstupný signál preddeliča, programovatelným deličom frekvencie generujúcim referenčný interval načítavania z časovej základné mikropočítače, ktorý programovým spósobom zisťuje odychýlku skutočnej hodnoty frekvecie od hodnoty prednastavovanej na nastavovacích vstupech predeliča a čítača a v závislosti od frekvenčněj dochýlky a nelinearity riadiacej charakteristiky oscilátora mění napatie na výstupe číslicovo-analógového prevodníka, ktoré je filtrované a přivedené na výstup prispósobovacieho obvodu. Okrem uvedených znakov predmetu vynálezu existujú i dalšie možné varianty. Riešenie je znázorněné na priloženom výkrese na obr. 1.

Description

Vynález se týká zapojenia mikropočítačem riadeného obvodu čfslicovej regulácie a stabilizácie frekvencie číslicovo riadených oscilátorov.

Doterajšie zapojenie podlá československého AO č. 243 792 pre číslicová stabilizáciu frekvencie pracuje tak, že binárně číslo z čítača je přivedené na vstup pamStového obvodu, výstupy z pamStového obvodu sú připojené na prednastavovaoie vstupy čítača. V případe zapnutia stabilizačnej slučky sa načítaný údaj s požadovanou hodnotou frekvencie f zapíše do tohto údaja odpočítává meniaca sa skutočná hodnota frekvencie f_QS- Podlá okamžitéj hodnoty znamienka rozdielu frekvenci! f a f_Qg vyhodnocovací obvod určí směr odchýlky a zpone příslušný prúdový zdroj. Časový interval zapnutia prúdového zdroja je úměrný velkosti odchýlky skutočnej hodnoty frekvencie od požadovanej. Prúdové zdroje zaistia zvSčšenie, resp. zmenšenie náboja na integračnom člene, a tým zmenia hodnotu regulačného napatia na výstupe obvodu čfslicovej stabilizácie frekvencie proporcionálně k velkosti frekvenčnej odchýlky.

Dynamická hodnota změny výstupného regulačného napatia je obmedzená pomerom maximálnej a minimálnej dlžky časového intervalu zopnutia prúdových zdrojov (připojených na vstup integrátora) a nie je ju možné měnit bez zmien obvodového riešenia. Obmedzuje teda regulačný rozsah diskrétnych hodnůt regulačného napatia, a teda aj frekvencií číslicovo riadeného osoilátora. Programovým spůsobom nie je možné měnit požadovaná hodnotu frekvencie, zároveň nie je možné programovo měnit rozlišovaciu schopnost, teda přesnost systému. Regulačný obvod změní hodnotu výstupného regulačného napatia vždy proporcionálně k velkosti frekvenčnej odchýlky, čo je nevyhovujúce pre reálne vo všeobecnosti nelineárně riadiace charakteristiky riadených oscilátorov, a tým predlžuje čas preladenia. Na indikovanie nastavenej a stabilizovanéj hodnoty frekvencie je nutné používat externý čítač so zobrazovacou jednotkou.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojenie mikropočítačom riadeného obvodu číslicovej regulácie a stabilizácie frekvencie číslicovo riadených oscilátorov, podle vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že vstupná svorka je připojená na signálový vstup vstupného obvodu, ktorého signálový výstup je připojený na vstup programovo ovládaného čítača obvodu časovacej logiky, zároveň výstup programovatelného deliča frekvencie obvodu časovacej logiky, ktorý generuje referenčný interval načítavania odvodený z časovej základné mikropočítača, je připojený na riadiaci vstup vzorkovania vstupného obvodu. Výstupy mikropočítača sú připojené na riadiace a dátové vstupy preddeliča vstupného obvodu, na riadiace a dátové vstupy obvodu časovacej logiky a na příslušné vstupy číslicovo-analógového prevodníka, ktorého výstup je připojený na vstup prispůsobovacieho obvodu. Výstup prispůsobovacieho obvodu je připojený na výstupná svorku, zároveň může byť připojený na vstup analógovo-číslicového prevodníka, ktorého výstupy sú připojené na testovacie vstupy mikropočítača.

Časová základňa mikropočítača může byt piadená z externého frekvenčného normálu. Komunikácia s mikropočítačovým systémom je zabezpečená pomocou obvodu styku, ktorý obsahuje klávesnicu a zobrazovaciu jednotku, připadne výstupy na komunikáciu s vyšším riadiacim systémom. Mikropočítačový systém může byt rozšířený o externú pamat programu, připadne zálohovaná pamať dát.

Výhodou zapojenia je, že umožní programovým spůsobom zisťovat skutočnú hodnotu frekvencie riadeného oscilátora s programovatelné zvolenou presnosťou a podlá velkosti frekvenčnej odchýlky měnit výstupné regulačně napHtie v požadovanom dynamickom rozsahu, a tým riadit a stabilizovat sledovaná hodnotu frekvencie. Mikropočítačový obvod sa může programovým spůsobom prispůsobovať riadenému oscilátoru s nelineárnou riadiacou charakteristikou a volit tak optimálny režim preladovania. Pomocou obvodu styku je možné programové nastavenie požadovanej hodnoty frekvencie a jej spatné zobrazovanie, zároveň zabezpečí dlhodobú stabilitu nastavenej hodnoty frekvencie, ktorá odpovedá stabilitě časovej základné mikropočítača, připadne stabilitě časovej základné použitého externého frekvenčného normálu.

Na priloženom výkrese obr. 1 je nakreslený ptíklad zapojenia mikropočítačom riadeného obvodu čísličovej regulácie a stabilizácie frekvencie podlá vynálezu.

Zapojenie mikropočítačom riadeného obvodu číslicovej regulácie a stabilizácie frekvencie pozostáva zo vstupného obvodu 1, ktorý obsahuje vstupný zosilňovač a tvarovač, vzorkovací obvod, a riadený preddelič; riadiaceho mikropočítača 2; programovatelného obvodu 2 časovacej logiky, ktorý obsahuje programovo ovládaný čítač, programovatelný dělič frekvencie a programovatelný generátor časového intervalu. Vstupná svorka A je připojená na signálový vstup 11 vstupného obvodu 1_, signálový výstup 14 z preddeliča vstupného obvodu 1_ je připojený na vstup 31 čítača obvodu 2 časovacej logiky. Výstup 32 z deliča frekvencie obvodu 3 časovacej logiky je připojený na riadiaci vstup 13 vzorkovania vstupného obvodu JL. Výstupy 21 mikropočítača 2 sú připojené na riadiace a dátové vstupy 12 preddeliča vstupného obvodu 2* Výstupy 22 mikropočítača 2 sú připojené na riadiace a dátové vstupy 33 obvodu 2 časovacej logiky a na příslušné vstupy číslicovo-analo^gového prevodníka ktorého výstup je připojený na vstup prispósobovacieho obvodu J5. Výstup z prispósobovacieho obvodu je připojený na výstupnú svorku B, zároveň móže byť připojený na vstup analogovo-číslicového prevodníka ktorého výstupy sú připojené na testovacie vstupy 23 mikropočítača 2.

Příslušné vstupy 26 časovej základné mikropočítača 2. móžu byť napojené na výstupy externého frekvenčného normálu 2· Mimkropočítač 2 móže byť cez výstupy 25 připojený k obvodu 2 styku, ktorý obsahuje klávesnicu a zobrazovaciu jednotku, připadne komunikačné linky s vyšším riadiacim systémom, zároveň mikropočítač 2 móže byť cez výstupy 24 připojený na externú pamSť 9.

Funkcia zapojenia podlá vynálezu je nasledujúca: po inicializácii mikropočítač 2 naprogramuje dělič frekvencie (deliacim pomerom N ) , ktorý z referenčného signálu ^fre^ odvodeného z časovej základné mikropočítača 2 generuje periodický vzorkovací signál s frekvenciou = ^ref/^Nr' ^{so vzor}^^ovacou periodou T_v = 1/f^, intervalem počítania a intervalem vyhodnocovania T_v2, pričom + T^₂ = T_v· Počas intervalu počítania sa privedie zosilnený a tvarovaný vstupný signál s frekvenciou f cez vzorkovacie hradlo na vstup riadeného preddeliča vstupného obvodu 2/ ^a potom na vstup 31 čítača obvodu 2 časovacej logiky. Po ukončení načítavacieho intervalu T mikropočítač 2 programovým spósobom zistí odchýlky frekvencie Δ f θ strednej hodnoty frekvencie vstupného signálu fQ od požadovanej hodnoty frekvencie fQp/ na ktorú je riadený preddelič a čítač nastavovaný před začiatkom intervalu počítania. Počas vyhodnocovacieho intervalu Tv2 ^v závislosti od frekvenčnej odchýlky fQ mikropočítač 2 zopne příslušné prúdové zdroje číslicovo riadenej nábojovej pumpy číslicovo-analdgového prevodníka 4 integračného typu. Počas programovo generovaného časového intervalu Δ τ , ktorý je tiež úměrný frekvenčnej odchýlke Δf_Q sa pripoja prúdové zdroje na vstup aktívneho integrátora, ktorý je súčasťou číslicovo-analógového prevodníka £. Změnou náboja na integračně j kapacitě sa změní výstupné regulačně napátie o hodnotu Δ u:

Au = ίΣι, kde: Au - velkosť změny regulačného napatia na výstupe číslickovo-analogového prevodníka 4^ úměrná frekvenčnej odchýlke;

í Σ-k - výsledná hodnota prúdov nábojovej pumpy číslicovo-analógového prevodníka 4^ závislá od rádovej velkosti frekvenčnej odchýlky Δ f ;

C - hodnota integračnej kapacity aktívneho integrátora číslicovo-analogového prevodníka 4;

Δτ= ^N2^,Tref P^ro9^ramovo generovaný časový interval generátorom časového intervalu (obvodu 3 časovacej logiky), ktorého výstup je připojený na příslušný vstup číslicovo-analogového prevodníka £ cez spoločnú zbernicu, ^Tref referenčný signál odvodený z časovej základné mikropočítača 2, N₂ je kód pre generátor časového intervalu úměrný hodnotě frekvenčnej odchýlky Δίθ;

Z dalších alternatívnych riešení je možnost použit klasický číslicovo-analogový převodník so sieťou R, 2R ovládaný mikropočítačom 2, pričom změna výstupného napStia číslicovo-analogového prevodníka je úměrná frekvencnej odchýlkeáf_Q.

Výstup číslicovo-analogového prevodníka 4. je připojený na vstup prispósobovacieho obvodu 5, v ktorom sa dolnopriepustným filtrom potlačia nežiadúce zložky vzorkovania a zároveň sa impedančně príspósobí výstup obvodu číslicovej regulácie a stabilizácie frekvencie podlá požiadaviek riadeného oscilátora.

SpStná vSzba z výstupu prispósobovacieho obvodu 5 cez analogovo-číslicový převodník 6 na testovacie vstupy 23 mikropočítača 2 umožní zísťit okamžítú hodnotu regulačného napStia U_r a pri známej strmosti riadiacej charakteristiky oscilátora, připadne známej hodnoty napStia pre novů frekvencie mikropočítač 2 určí optimálny prírastok regulačného napStia +iu a jemu odpovedajúce hodnoty ±Σΐχ ^a * τ pre každý krok preladenia. Zapojenie sa tak stává adaptívnym a umožní v optimálnom režime preladovat oscilátory s nelineárnou riadiacou charakteristikou.

Ak mikropočítač 2 neobsahuje interný frekvenčný normál pre generovanie vlastnej časovej základné, alebo ak tento nevyhovuje, je na mikropočítač 2 připojený externý frekvenčný normál 7_, ktorý zaručí dlhodobú stabilitu časovej základné mikropočítača 2, z ktorej je generovaný referenčný interval načítavania, a tým zabezpečí dlhodobú stabilitu sledovanej hodnoty frekvencie f_Q.

Měnit hodnotu frekvencie f_Q, připadne indikovat ju, je možné pomocou obvodu 2 styku, ktorý obsahuje klávesnicu a zobrazovaciu jednotku, připadne komunikačně linky na komunikáciu s vyšším riadiacim systémom. Pomocou obvodu 2 styku může mikropočítač 2 ovládat aj ine funkcie napr. prepínanie frekvenčných rozsahov, riadenia amplitúdy, automatické preladovanie atd.

Mikropočítačový systém je dalej možné rozšířit o externú pamSť 2 programu, připadne dát, ktorá sa móže využiť ako pamSť pevných (kanálových) frekvencii alebo ako pamSť volitelných frekvenci! frekvenčněj předvolby.

Pri riadení osoilátorov s vysokou hodnotou frekvencie je potřebné vo vstupnom obvode 1 použit preddelič s požadovanou hornou medznou frekvenciou, připadne zmiešavaním superponovat sledované pásmo frekvencie na takú hodnotu frekvencie, ktorú je schopný spracovat vstupný obvod 1 a na něho napojený čítač obvodu časovacej logiky 2*

Mikropočítačom riadený systém číslicovej regulácie a stabilizácie frekvencie je možné využit ako přídavný číslicový spStnovSzobný systém v rádioelektronických zariadeniaoh ako sú napr. rozhlasové a televízne přijímače, vysielače, signálně generátory, ktoré obsahujú riadený oscilátor s lineárnou alebo nelineárnou riadiacou charakteristikou, u ktorých je nutné zabezpečit vysokú dlhodobú stabilitu frekvencie a možnost preladovania frekvencie v požadovanom rozsahu s malým krokom změny frekvencie porovnatelným s hodnotou krátkodobého drivtu riadeného oscilátora.

Claims (5)

1. Zapojenie mikropočítačom riadeného obvodu číslicovej regulácie a stabilizácie frekvencie číslicovo riadených oscilátorov pozostávajúce z mikropočítača, vstupných, výstupných a podporných obvodov vyznačuje sa tým, že vstupná svorka (A) je připojená na signálový vstup (11) vstupného obvodu (1) , ktorého signálový výstup (14) je připojený na vstup (31) čítača obvodu (3) časovacej logiky, zároveň výstup (32) deliča frekvencie obvodu (3) časovacej logiky je připojený na riadiaci vstup (13) vstupného obvodu (1) , výstupy (21) mikropočítača (2) sú připojené na riadiace a dátové vstupy (12) vstup ného obvodu (1), výstupy (22) mikropočítača (2) sú připojené na riadiace a dátové vstupy (33) obvodu (3) časovacej logiky a na příslušné vstupy číslicovo-analo'gového prevodníka (4) spoločnou zbernicou, výstup číslicovo-analogového prevodníka (4) je připojený na vstup prispósobovacieho obvodu (5), ktorého výstup je připojený na výstupnú svorku (B).

2. Zapojenie podlá bodu 1, vyznačuje sa tým, že výstup prispósobovacieho obvodu (5) je připojený na vstup analogovo-číslicového prevodníka (6), ktorého výstupy sú připojené na testovacie vstupy (23) mikropočítača (2).

3. Zapojenie podlá bodu 1, vyznačuje sa tým, že výstupy externého frekvenčného normálu sú připojené na příslušné vstupy (26) časovej základné mikropočítača (2).

4. Zapojenie podlá bodu 1, vyznačuje sa tým, že výstupy (25) mikropočítača (2) sú připojené na vstupy obvodu (8) styku.

5. Zapojenie podlá bodu 1, vyznačuje sa tým, že výstupy (26) mikropočítača (2) sú připojené na vstupy pamate (9) .