Умножитель частоты следования импульсов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (19) SU 01) 3(sg Н 03 К 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I

Н ABTOPCHO5hY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3398064/18-21 (22) 17.02.82 (46) 07.07.83. Бюл. И 25 (72) A.Н. Иорозевич (7l) Иинский радиотехнический институт (53) 621.374(088.8) (56) 1. Смеляков В.В. Цифровая измерительная аппаратура инфранизких частот. И. "Энергия", 1975, с. 37, рис. 2-1.

2. Демченко В.Е. Способы уменьшения погрешности умножения цифровых умножителей частоты. - В кн. . Метрологическое обеспечение измерительных и управляющих систем. Львов, 1980, с. 25, рис. 1. (54)(57) УИНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИИПУЛЬСОВ, содержащий формирователь импульсов, вход которого является входом устройства, а выход подключен к управляющему входу регистра и входу элемента задержки, выход которого подключен к установочному входу первого счетчика импульсов, выходы которого подключены к информационным входам регистра, а счетный вход - к выходу второго счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к входу генератора импульсов и счетному входу третьего счетчика импульсов, информационные входы которого подключены к выходам регистра, а выход является выходом устройства и подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу третьего счетчика импульсов, . отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности умноЯ жения частоты следования импульсов, в него введен дополнительный элемент задержки, вход которого подключен к входу элемента задержки, а выход подключен к второму входу элемента ИЛИ, причем установочный вход второго счетчика импульсов подключен к выходу элемента задержки.

1027830 2.Устройство относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в качестве блока управления специализированных цифро вых устройств, занятых обработкой (вычислением интегральных характеристик) аналоговых сигналов, а также в качестве измерительного прибора, позволяющего измерять период входных сигналов и вырабатывать последователь-10 ность импульсов с частотой следования, пропорциональной периоду входного сигнала, причем коэффициент пропорциональности может меняться в широких пределах. 15

Известно устройство, содержащее генератор эталонной частоты, форми-.. рующее устройство, блок управления, управляемые вентили, делители частоты, регистр и схему переноса. Уст- 20 ройство позволяет формировать выход ной сигнал сразу же после окончания одного периода входного сигнала 1 1 ).

Недостатком данного устройства яв-. ляется то, что при изменении частоты 25 входного сигнала оно должно быть остановлено и запущено снова. Кроме того, погрешность преобразования частоты в таком устройстве велика и достигает аеличины Т0(То - период следования тактовых импульсов).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ум" ножитель частоты, содержащий формирователь импульсов, вход которого является входом устройства, а выход подключен к управляющему входу регистра и входу элемента задержки, выход которого подключен к установочно му входу первого счетчика импульсов, выходы которого подключены к информационным входам регистра, а счетный вход - к выходу второго счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к входу генератора импульсов и счетному входу третьего счетчика импульсов, информационные входы которого подключены к выходам регистра, а выход является выходом устройства и подключен к первому входу элемента

ИЛИ, выход которого подключен к уп 50 равляющему входу третьего счетчика импульсов.

Известное устройство позволяет формировать выходные импульсы сразу же

rloclle окончания первого периода вход- 55 ного сигнала, т.е. обладает малой инерционностью и может работать в непрерывном режиме (2).

Недостатком известного устройства является относительно большая величина погрешности умножения частоты, которая складывается из погрешности от нестабильности и асинхронности частоты тактовых импульсов, погрешности вследствие квантования периода Т < и погрешности, возНикающей из-эа потери незначительной части периода умножаемой частоты на перезапись информации из первого счетчика в регистр и затем в третий счетчик, что существенно снижает область применения устройства преобразования частоты.

Цель изобретения - уменьшение погрешности умножения частоты следования импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в умножитель частоты следования импульсов, содержащий формирователь импульсов, вход которого является входом устройства, а выход подключен к управляющему входу регистра и входу элемента задержки, выход которого подключен к установочному входу первого сметчика импульсов, выходы которого подключены к информационным входам регистра, а счетный вход — к выходу второго счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к входу генератора импульсов и счетному входу третьего счетчика импульсов информационные входы которого подключены к виходам регистра, а выход является выходом устройства и подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляю1. щему входу третьего счетчика импульсов, введен дополнительный элемент задержки, вход, которого подключен к входу элемента задержки, а выход подключен к второму входу элемента

ИЛИ, установочный вход второго счетчика импульсов. подключен к выходу элемента задержки.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит формирователь

1 импульсов, вход которого является входом устройства, а выход подключен. к управляющему входу регистра 2 и входу первого элемента 3 задержки, выход которого подключен к установочному входу первого счетчика 4 импульсов, выходы которого подключены к информационным входам регистра 2, а счетный вход - к выходу второго счетчика 5 импульсов, счетный вход которого подключен к входу генератора 6

1027830 сигнала уменьшится в два раза, так

3 импульсов и счетному входу третьего счетчика 7 импульсов, информационные входы которого подключены к выходам регистра 2, а выход является выходом устройства в целом и подключен к.первому входу элемента ИЛИ 8, выход которого подключен к управляющему входу третьего счетчика 7 импульсов, а второй вход - к выходу дополнительного элемента 9 задержки, вход которого >0 подключен к входу первого элемента 3 задержки., выход которого подключен к установочному входу второго счетчика 5 импульсов.

Устройств0 работает следующим образом.

Входной периодический сигнал с периодом Тв поступает на формирователь.

1, формирующий короткие прямоугольные импульсы, период повторения которых равен ТВх . На счетный вход первого счетчика 4 подаются импульсы с выхода второго счетчика 5, период следования которых равен Т4 =KT>, где То - период

-следования тактовых импульсов на выходе генератора 6, К - коэффициент деления второго счетчика 5, равный заданному коэффициенту умножения частоты.

3а первый (после включения устройства) период входного сигнала осуществляется автоматическая настройка устройства на работу. В этот период времени выходные сигналы не будут отражать требуемую зависимость T Tx .

К

Первый импульс с выхода формирователя 1, задерживаясь на первом элементе 3 задержки, устанавливает в первом счетчике 4 код 111...1, а во

40 втором счетчике 5 - код, равный половине значения К,(заметим, что именно. такое исходное состояние счетчиков 4 и 5 обеспечивает повышение точности преобразования в два раза по сравне45 нию с прототипом).

За период времени ТВХ на вход счетчика 5 поступит импульсов, следоХ

1о 50 вательно, с учетом начального состояния счетчика 5, на вход счетчика 4 поступит

1 =1 Т т )1 "С=3 д. т 55 импульсов. Следовательно, максимальная ошибка измерения периода входного как в прототипе й=) Т . Здесь .(озтвх т,к начает целую часть. С учетом того, что исходным состоянием счетчика 4 является код 111...1 в этом счетчике за период Т будет код М-1, так как первый импульс с выхода счетчика 5 установит код 00...0 в счетчике 4.

Следующий импульс с вь хода формирователя 1 поступает на управляющий вход регистра 2. По этому сигналу в регистр 2 переписывается код

N-1 из счетчика 4. Этот же сигнал с выхода формирователя 1 поступает на элементы 3 и 9 задержек, величина задержки которых определяется временем установления переходных процессов в регистре 2. Задержанный сигнал с выхода элемента 3 задержки опять устанавливает в исходное состояние счетчики 4 и 5, а с выхода элемента 9 задержки (через элемент ИЛИ 8)осуществляет запись кода й-1 в счетчик 7 из регистра 2 (состояние регистра при этом не изменяется).

Импульсы с генератора 6 с периодом следования Та продолжают поступать на счетный (вычитающий) вход счетчика 5 и на счетный вход счетчика 7. При этом каждый импульс, поступивший на счетный вход счетчика 5, уменьшает его содержимое на единицу.

Следовательно, через время (й-1)Т код в счетчиКе 7 станет нулевым, а следующий импульс вызовет его отрицательное переполнение и на выходе счетчика 7:; возникает сигнал. Таким образом, период следования выходных импульсов равен Т Ь!Х = N - То= ТВХ/ причем точность воспроизведения за- . висимости Т = Т /К в среднем в два раза выше.

Каждый сигнал с выхода счетчика 7 поступает через элемент ИЛИ 8 на управляющий вход счетчика 7, куда опять запишется код N-1. Дальнейшая работа устройства протекает аналогично описанному выше.

Таким образом введение новых связей и элемента задержки позволяет повысить точность преобразования час-. тоты, а именно уменьшить максимальное значение абсолютной ошибки в два раза, что особенно ярко проявляется при использовании устройства в качестве блока управления специализиСоставитель М. Фирстова

Редактор Ю. Ковач Техред И.Гайду Корректор Г. Orap

Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4755/59

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

S 1027830 Ь рованных устройств, занятых обработ- менты дискретизации входного сигнала. кой периодических сигналов, так как Эта погрешность накапливается и в при этом погрешность умножения выли- концеу например, m-го периода стано" вается в погрешность положения во вится равной m К" Тр, а в предлагаемом времени места импульса, задающего мо- 5 устройстве (m К То)/2.