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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Convertidor de frecuencia digital. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología digital Los pulsos con una tasa de repetición estable generalmente se forman a partir de una señal de oscilador de cristal que utiliza un divisor que reduce su frecuencia en el número de veces requerido (en su mayoría enteros). Sin embargo, son frecuentes los casos en que, por falta del resonador de cuarzo requerido, la relación de las frecuencias inicial y requerida no es entera, y entonces es necesario utilizar divisores con factor de conversión fraccionario [1, 2]. Es cierto que el período de las oscilaciones que forman no es constante, pero en algunos dispositivos esto no importa. A los lectores se les ofrece otra versión de dicho dispositivo, cuyo principio de funcionamiento es el siguiente. Si representamos la frecuencia de la señal del generador f como la suma del valor requerido fo y el error absoluto dt, entonces para obtener la frecuencia fo basta con realizar la operación de resta: fo=f-df. En la práctica, se trata de eliminar de la secuencia de pulsos con tasa de repetición f de cada pulso con el número n=f/df, redondeado al entero superior. Por ejemplo, si f=10147 kHz, a fo=10000 kHz, entonces df=147 kHz y n=10147/147=69,27, es decir, 69. Por lo tanto, excluyendo cada pulso número 69 de la secuencia original, obtenemos fo= ff/69 ==10147- 10147/69=9999,943 kHz. En este caso, el error relativo debido al redondeo del número del pulso eliminado es -5,7 * 10-6 y puede eliminarse fácilmente ajustando el generador. El diagrama de bloques del convertidor de frecuencia que implementa este método se muestra en la fig. 1. El contador D1, el decodificador D2 y el generador de pulsos de reinicio y bloqueo G2 forman un divisor de frecuencia con un factor de conversión n. Cuando llega un pulso con el número n del oscilador de cuarzo G1, aparece una señal en la salida del decodificador D2, que enciende el oscilador G2. El pulso único generado por él llega a una de las entradas de la tecla D3, bloqueándola y, al mismo tiempo, pone a cero el contador D1. La línea de retardo DT1 retarda los pulsos del oscilador de cristal G1 por un tiempo igual o ligeramente superior al retardo en el funcionamiento de los nodos divisores. Esto asegura la recepción simultánea de señales en las entradas del interruptor D3, y si la duración del pulso del generador G2 es suficiente, el pulso con el número n se excluye de la secuencia. Después de eso, comienza un nuevo ciclo de operación del convertidor.
En la fig. 10143,57. El oscilador de cristal está hecho en el elemento DD68 de acuerdo con el esquema descrito en [2]. Elemento DD1.1 - búfer. El contador está hecho en los microcircuitos DD3, DD1.2, el decodificador, en el elemento DD2. El circuito R3C4 proporciona la demora en el paso de los pulsos del oscilador de cristal a la tecla DD1.4. El tiempo de retardo (t=R2С2) en las clasificaciones indicadas en el diagrama es aproximadamente igual a 2 ns. No hay un generador de impulsos de bloqueo y restablecimiento explícito. Su función la realiza el elemento DD2 debidamente conectado y los microcircuitos DD16 - DD1.3.
El funcionamiento del convertidor se explica mediante el diagrama de tiempo que se muestra en la Fig. 3. En el momento en que el pulso generador 2 llega a las entradas del contador DD4 y el decodificador DD68 (Fig. 3, a), el nivel 1 se establece en todas las entradas del decodificador (Fig. 3, c-e) y con un retraso para el giro -on time (tz.DD4) en su salida es nivel 0 (Fig. 3, e), afectando una de las entradas de la tecla DD1.4. Debido al retraso del tiempo t, aproximadamente igual a tg.DD4, el pulso 68 del generador llega simultáneamente a la otra entrada de la tecla (Fig. 3, b), sin embargo, no pasa a la salida del dispositivo. , ya que la llave está cerrada (Fig. 3, h) .
Después de que se cambia el tiempo de retardo td.DD1.3 y el elemento DD1.3 en las entradas RO de los contadores DD2, aparece DD3 nivel 1 (Fig. 3, g) y después del tiempo td.reset los contadores se ponen a cero . Como resultado, después del tiempo de conmutación ts.DD4, el nivel 4 aparece nuevamente en la salida del decodificador DD1 (Fig. 3, f) y la tecla se abre. La duración del pulso de bloqueo de teclas viene determinada por el tiempo de retardo total td.DD1.3+td.reset+td.DD4 y en el caso descrito es de aproximadamente 60 ns. Esto es suficiente para excluir de la secuencia un pulso con una duración de aproximadamente 50 ns. Los valores de frecuencia de la señal de salida obtenidos de los pulsos de un oscilador de cuarzo con una frecuencia de repetición f = 10 kHz para cuatro opciones para conectar las entradas del decodificador a las salidas del contador, correspondientes a n = 143,57, 67, 68, 70, se resumen en la tabla, donde dt son los pulsos de frecuencia de repetición de bloqueo en la salida del decodificador (para las mediciones se utilizó un frecuencímetro Ch71-3). Como puede ver, el valor de frecuencia más cercano al requerido (33 kHz) se obtiene en n=10000 (se logra una reducción adicional de la frecuencia seleccionando el condensador C71).
Con una duración de los pulsos del oscilador de cuarzo que es más larga que los de bloqueo, los pulsos excluidos pasarán parcialmente a la salida del dispositivo e interrumpirán el proceso de obtención de una señal de la frecuencia requerida. La forma más fácil de eliminar este inconveniente es aumentar el ciclo de trabajo de los pulsos provenientes del generador. El convertidor de ciclo de trabajo se puede realizar de acuerdo con el esquema que se muestra en la Fig. 4 y se describe en [4]. El diagrama de tiempo de su operación se muestra en la Fig.5. El dispositivo se conecta entre los elementos DD1.1 y DD1.2 del convertidor de frecuencia. Los pulsos a la salida del elemento DD1.2 en este caso tendrán una duración igual al tiempo de retardo total de los elementos DD5.1-DD5.3 (45...55 ns) a cualquier frecuencia del oscilador de cristal.
El convertidor de frecuencia descrito tiene una amplia gama de características adicionales. Usando el contador y el decodificador en su totalidad, es posible bloquear cada pulso 2-256, es decir, cambiar el factor de división de 2 a 1'/256 y, variando la capacitancia del contador e incluyendo varios convertidores en serie, para obtener valores precisos y frecuencias más bajas al menor costo. El dispositivo se puede utilizar como un "divisor" de la frecuencia de entrada en dos componentes: fo y df. En este caso, los pulsos tomados de la salida del decodificador tendrán un período de repetición constante, y el factor de división de frecuencia de la señal del oscilador de cristal será igual a f/df. Al configurar claves lógicas entre las salidas del contador y las entradas del decodificador, puede controlar directamente el factor de división del dispositivo con señales de código binario y usarlo en convertidores de código a frecuencia, en moduladores de frecuencia, etc. El convertidor también se puede utilizar con éxito para la multiplicación de frecuencia fraccionaria (no un número entero de veces) implementando la operación de suma fo=f+df. Para hacer esto, es necesario “cortar” cada pulso con número n=f/df en dos partes, agregando así pulsos adicionales a la secuencia original. Es muy sencillo obtener el modo de funcionamiento deseado: basta con transferir el circuito de retardo R2C2 al circuito a través del cual se suministran los pulsos de la salida del decodificador DD4 al pin 12 del elemento DD1.4. En este caso, el impulso de bloqueo debe ser más corto que el impulso del generador en al menos 70...100 ns (para microcircuitos de la serie K155). Cuando la duración del pulso del generador es corta, se enciende un convertidor de ciclo de trabajo en lugar del elemento DD1.2 (Fig. 4). El diagrama de tiempos del funcionamiento del dispositivo en este caso se muestra en la Fig. 6. En modo multiplicación, el convertidor se probó con un resonador de cuarzo a una frecuencia de f = 1014,36 kHz: con n = 68 se obtuvo una frecuencia fo = 1029,277 kHz.
Debe tenerse en cuenta que para un funcionamiento fiable del convertidor, puede ser necesario seleccionar el tiempo de retardo t en el rango de 10...30 ns. Literatura 1. Biryukov S. A. Dispositivos digitales de radioaficionados.- M .: Radio y comunicación, 1982, p. dieciséis.
Autor: A. Samoilenko, Novorossiysk; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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