178684. lajstromszámú szabadalom • Frekvenciastabilizált vezérlőgenerátor
7 178684 8 egyenfeszültség-forrásból jövő stabil egyenfeszültséget kapcsolja a 8 töltéstárolóra és az 1 változtatható oszcillátor frekvenciavezérlő bemenetére. Az egyenfeszültség nagyságát úgy választjuk meg, hogy hatására az 1 változtatható oszcillátor kapacitásdiódája kivezérelhetőségi tartományának közepén legyen. Ha tetszőleges frekvencia beállítása után a 9 stabilizálókapcsoló kinyit, akkor a 7 elektronikus kapcsolón megjelenő minden egyes tárolóimpulzus alatt a 8 töltéstároló feszültsége megváltozik. Ez a folyamat mindaddig tart, amíg a 4 integrátorból, illetve a 3 referencia feszültségforrásból jövő töltőáramkomponensek egyforma nagyok nem lesznek és egymást kölcsönösen ki nem egyenlítik. Ebből következik, hogy az 1 változtatható oszcillátor frekvenciája addig változik, amíg az számlálási kapuidő vége és a következő számlálási eredmény közötti idő olyan nagy, hogy az integrátorban feszültség jön létre, amelynek hatására az 5 töltőellenálláson keresztül áram folyik, és ez az áram a 6 töltőellenálláson átfolyó árammal azonos nagyságú, de ellentétes előjelű. Optimális szabályozási tartomány megvalósítására törekedve a 3 referencia feszültségforrást és a 6 töltőellenállást célszerűén úgy méretezzük, hogy a két töltőáramkomponens egyforma nagyságú legyen, amikor a számlálási kapujel vége és az ezt követő számlálási eredmény megjelenése közötti idő az 1 változtatható oszcillátor közepes frekvenciájának fél periódusidejével egyenlő. Ekkor az 1 változtatható oszcillátor frekvenciájának egy számlálási kapujelen belüli megengedett rövididejű instabilitása 0,5 digit nagyságú. A megengedhető hosszidejű instabilitást a 8 töltés tároló kiszabályozási tartománya és az 1 változtatható oszcillátor feszültségérzékenysége határozzák meg, és több nagyságrenddel nagyobb lehet. Ebben az esetben az 1 változtatható oszcillátor valós frekvenciája 1/2 digittel nagyobb, mint az a szám, amit a számláló által számlált digitek adnak meg. Ha azonban a 13 számláló lefutásvezérlőt, például a számlálólánc késleltetési idejének célzatos kihasználásával mégis úgy méretezzük, hogy a számlálási időjelet a mérési frekvencia félperiódusnyi idejével meghosszabbítjuk, akkor a valós frekvencia pontosan azonos a számlálón leolvasható frekvenciával. Ekkor a vezérlőgenerátor 0,1 s-os számlálási idővel minden n x 10 Hz frekvenciát nagyobb hosszidejű stabilitással tud szolgáltatni. Amennyiben az oszcillátor frekvenciája a közepes frekvenciától eltér, akkor az oszcillátor valós frekvenciája is bizonyos mértékben eltérő lesz. Ha a frekvencia értéke 1,25-ös tényezővel megnő (például 5 MHz-ről 6,25 MHz-re), akkor a periódusidő 0,8-es tényezővel fog csökkenni (a példában 200 ns-ről 160 ns-re). Mivel a szabályozás a közepes frekvencia fél periódusára történik (a példában tehát 100 nsra), ez a legkisebb helyiértékű számlálópozíció egy digitjének 0,1 tényezőjű, azaz 10%-os hibáját jelenti (a példában 20 ns-ot). Egy 0,1 s-os számlálóidővel működő számláló digit szél essége 10 Hz. Ebben az esetben tehát az oszcillátor szabályozása nem n x 10 Hz-re történne, hanem n x(10 Hz + 1 Hzj-re, ami a legtöbb esetben elhanyagolható lesz. A 9 stabilizálókapcsoló automatikus működtetéséhez a kiviteli példát úgy lehet kiegészíteni, hogy a 9 stabilizálókapcsolót elektronikus kapcsolóval valósítjuk meg, amelyet 23 monostabil multivibrátorfokozat kimenőjelével zárunk. A 23 monostabil multivibrátorfokozatot 24 küszöbértékkapcsolóval működtetjük. Ez utóbbit működtető küszöbérték úgy van beállítva, hogy a 24 küszöbértékkapcsoló akkor jön működésbe, amikor a 4 integrátor bemenetén megjelenő impulzus nagyobb, mint az 1 változtatható oszcillátor által kiadott frekvenciák közül a legnagyobb frekvencia periódusidejének 90%-a. Ezt azzal biztosítjuk, hogy ha az oszcillátor frekvenciáját kézzel 10%-nál nagyobb valószínűséggel változtatjuk (azaz 0,1 s-os órajelidő esetében körülbelül minden másodpercben egyszer), akkor a számláló kapujel vége és az ezt követő számlálási eredmény megjelenése közötti időkülönbség olyan nagy lesz, hogy a 24 küszöbértékkapcsoló működni kezd és a szabályozást a 23 monostabil multivibrátorfokozaton keresztül néhány másodpercre — a 23 monostabil multivibrátorfokozat stabil idejének megfelelően - megszakítja. Ezen idő alatt lehet a frekvenciát a szabályozástól függetlenül beállítani. Ezenkívül a 8 töltéstároló feszültségét automatikusan közepes értékre hozzuk, és ezzel szimmetrikus szabályozási tartományt biztosítunk, ami a hosszúidejű stabilitás szempontjából egyértelműen ideális körülményt jelent. A 2. kiviteli példában a kapcsolást úgy változtattuk meg, hogy a számlálási idő késleltetését az 1 változtatható oszcillátor legalacsonyabb frekvenciájának 0—1 periódusában változtatható stabil idejű 16 monostabil multivibrátorfokozattal és 15 VAGY-kapuval valósítjuk meg. Az így előállított változtatható (dinamikus) számlálási időintervallumot a 14 ËS-kapun és a 2 bistabil multivibrátorfokozaton kívül a 13 számláló lefutásvezérlő „f” bemenetére is elvezetjük, mivel ennek végéről a további vezérlőimpulzusokat a számlálódekádra adjuk. A második kiviteli példában még 17 nulláramindikátor is van, amelyről fel lehet ismerni, hogy a két 5 és 6 töltőellenálláson átfolyó töltőáram összege nulla, pozitív vagy -negatív. Az 1 változtatható oszcillátor tetszőlegesen beállított frekvenciáját úgy stabilizáljuk, hogy a változtatható stabil idejű 16 monostabil multivibrátorfokozat stabil idejének kézzel történő változtatásával a 17 nulláram-indikátoron „összáram = 0” kijelzést állítunk be. Ezután a kétpólusú 9 stabilizálókapcsoló működtetésével a szabályozási kört az „a” érintkezőn keresztül záijuk, és a frekvenciát a beállított értéken tartjuk. A 9 stabilizálókapcsoló „b” érintkezője választja le a 17 nulláram-indikátort a 7 elektronikus kapcsolóról arra az esetre, ha a 17 nulláram-indikátor ohmos bemeneti impedanciája nem elég nagy. Ahhoz, hogy a szabályozásnál optimális munkapontot lehessen betartani, mely munkapont adott, 5 10 15 20 2'5 30 35 40 45 50 55 60 65 4
