Умножитель частоты

 

1. УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий первый счетчик, регистр переноса, формирователь синхронизирующих импульсов, генератор импульсов и преобразователь код - временной интервал, установочные входы которого подключены к роответствующим выходам регистра переноса, вход синхронизации объединен со счетным входом первого счетчика и подключен к выходу генератора импульсов, выход которого является выходом умножителя частоты, при этом вход синхронизации регистра переноса соединен с первым выходом формирователя синхрон и ЗИРУЮ1ДИХ импульсов, второй выход которого соединен с входом установки О первого счетчика, вход формирователя синхронизирующих импульсов является входом умножителя частоты, отлич ающи и с я тем, что, с целью повышения точности умножения, введены комбинационный сумматор, второй и третий счетчики , преобразователь кода, блок определения длительности временных интервалов и элемент И, при этом второй счетчик включен между выходом преобразователя код - временной интервал и первым входом блока определения длительности временных интервалов , .второй вход которого объеди- О нен с входом установки третье го счетчика и подключен к второму выходу формирователя синхронизирующих импульсов, выходы третьего счетчика подключены к установочным входам преобразователя кода, выход которого соединен с первой группой входов комбинационного сумматора, вторая группа входов комбинационного сумматора подключена к выходам первого счетчика, а выходы соединены с установочными входами регистра переноса , первый выход блока определения длительности временных интервалов соединен с входом управления преобразователя кода, а второй выход подклюi чен к первому входу элемента И, выход которого соединен со счетным вхо (Л дом третьего счетчика, другой вход элемента И подключен к .выходу генератора импульсов. 2. Умножитель по п. 1,отличающийс я тем, что блок определения длительности временных интервалов содержит первый, второйи третий триггеры, элемент И и элемент ИЛИ, при этом первый вход установки первого триггера и первыйвход устаО1 новки О второго триггера объеди00 нены и являются первым входом блока о определения длительности временных интервалов, первый вход установки IsD О первого триггера и первый вход установки второго триггера объединены и являются вторым входом . .блока определения длительности временных интервалов, неинверсный выход первого триггера соединен с вхо|дом . установки О третьего триггера , первым входом элемента ИЛИ и первым входом элемента И, неинверсный выход второго триггера соединен с входом установки третьего триггера, вторым входом элемента ИЛИ и вторым входом элемента И, инверсный выход первого триггера соединен с вторим входом установки i втр

СОЮЗ COBETCHHX

СО).(ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК..SU„„1058021 А

3@9 Н 0 «В 19 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, «" ««

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

>, (21) 3364230/18-09 (22) 08. 12. 81 (46) 30.11.83. Бюл. Р 44 (72) И.П.Гринберг, В.Е.Ефремов, О.Л.Карасинский и Р.Б.Хусид (71) Институт электродинамики

AB УССР (53) 621.374.4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 346721, кл. Н 03 В 19/10, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР 9 765818, кл. С1 06 W 7/52, 1980 (прототип). (54)(57) 1. УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, со держащий первый счетчик, регистр переноса, формирователь синхронизирующих импульсов, генератор импульсов и преобразователь код — временной интервал, установочные входы которого подключены к соответствующим выходам регистра переноса, вход синхронизации объединен со счетным входом первого счетчика и подключен к выходу генератора импульсов, выход которого является выходом умножителя частоты, при этом вход синхронизации регистра переноса соединен с первым выходом формирователя синхронизирующих импульсов, второй выход которого соединен с входом установки 0 первого счетчика, вход формирователя синхронизирующих импульсов является входом умножителя частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности умножения, введены комбинационный сумматор, второй и третий счетчики, преобразователь кода, блок определения длительности временных интервалов и элемент И, при этом второй счетчик включен между выходом преобразователя код - временной интервал и первым входом блока определения длительности временных интервалон,,второй вход которого обьединен с входом установки 0 третьего счетчика и подключен к второму выходу формирователя синхронизирующих импульсов, выходы третьего счетчика подключены к установочным входам преобразователя кода, выход которого соединен с первой группой входов комбинационного сумматора, вторая группа входов комбинационного сумматора подключена к выходам первого счетчика, а выходы соединены с установочными входами регистра переноса, первый выход блока определения длительности временных интервалов соединен с входом управления преобразователя кода а второй выход подклюI

С2 чен к первому входу элемента И, вы- @ ход которого соединен со счетным вхо дом третьего счетчика, другой вход элемента И подключен к выходу генератора импульсов.

2. Умножитель по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок опреде- Я ления длительности временных интервалов содержит первый, второй и третий триггеры, элемент И н элемент ИЛй, при этом первый вход установки 1 С 0 первого триггера и первый вход уста- (т1 новки 0 второго триггера объединены и являются первым входо« блока 00 определения. длительности временных интервалов, первый вход установки 0 первого триггера и первый вход установки 1 второго триггера объединены и являются вторым входом .блока определения длительности временных интервалов, неинверсный выход первого триггера соединен с входом, установки 0 третьего триггера, первым входом элемента ИЛИ и первым входом элемента И, неинверсиый выход второго триггера соединен с входом установки 1 третьего триггера, вторым входом элемента ИЛИ и вторым входом элемента И, инверсный выход первого триггера соединен с вторым входом установки 1 вто1058021

50 рого триггера, инверсный выход второго триггера соединен с вторым входом установки 1 первого триггера, выход элемента И подключен к вторым входам установки 0 перво с го и второго триггеров, выход третье;

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для деления повторяющихся временных интервалов на целое число равных частей. S

; Известен умножитель частоты, который содержит генератор импульсов, советчики, регистр, блок задержки выходных импульсов и формирователь fl) .

Яедсстаток умножителя частоты состоит в том, что в его. выходном сигнале присутствует паразитная частотная модуляция.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является умножитель частоты, содержащий первый счетчик, регистр переноса формирователь синхронизирующих им пульсов, генератор импульсов и преобразователь код - временной интервал, 20 установочные входы подключены к выходам регистра переноса, вход син хронизации объединен со счетным входом первого счетчика и подключен к выходу генератора импульсов, а 25 выход является выходом умножителя частоты, при этом вход синхрониза- . ции регистра переноса соединен с первым выходом формирователя синхро" низирующих импульсов, второй выход формирователя синхронизнрующих импульсов соединен с входом установки 0 первого счетчика, вход формирователя синхронизирующих импульсов является входом умножителя -часто " ты $2) .

Недостатком данного умножителя, частоты является низкая точность ,умножения, обусловленная тем, что выходы первого счетчика непосредст" венно подключены к установочным вхо- 4О дам регистра переноса, вследствие чего при колебаниях частоты входного сигнала число выходных импульсов за фиксированный интервал времени не равно произведению числа периодов 4$ входного сигнала на коэффициент умножения частоты.

Цель изобретения - повышение точности умножения.

Поставленная цель достигается тем что в умножитель частоты, со7 держащий первый счетчик, регистр го триггера является первым выходом блока определения длительности временных интервалов,. выход,элемента ИЛИ является вторым выходом блока определения длительности временных интервалов. переноса, формирователь синхронизирующих импульсов, генератор импульсов и преобразователь код - временной интервал, установочные входы которого подключены к соответствующим выходам регистра переноса, вход синхронизации объединен со счетным входом первого счетчика и подключен к выходу генератора импульсов, выход которого является выходом умножителя частоты, при этом вход синхронизации регистра переноса соединен с первым выходом формирователя синхронизирующих импульсов, второй выход которого соединен с входом установки 0 первого счетчика, вход формирователя синхронизирующих импульсов является входом умножителя частоты, введены комбинационный сумматор, второй и третий счетчики, преобразователь кода, блок определения длительности вре- менных интервалов и элемент и, при этом второй счетчик включен между выходом преобразователя кодвременной интервал и первым входом блока определения длительности временных интервалов, второй вход которого объединен с входом установки 0 третьего счетчика и подключен к второму выходу формирователя синхронизирующих импульсов, выходы третьего счетчика подключены к установочным входам преобразователя кодов, выход которого соединен с первой группой входов комбинационного сумматора, вторая группа входов комбинационного сумматора подключена к выходам первого счетчика, а выходы соединены с установочными входами регистра переноса, первый выход блока определения длительности временных интервалов соединен с входом управления преобразователя кода, а второй выход подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика, другой вход элемента И подключен к выходу генератора импульсов.

Блок определения длительности временных интервалов содержит первый, второй и третий триггеры, элемент И и элемент ИЛИ, при этом пер1058021

H Вод„(+ &1{1 >

55 65 вый вход установки 1 первого триггера и первый вход установки 0 второго триггера объединены и являются первым входом блока определения длительности временных интервалов, первый вход установки 0 первого триггера и первый вход установки 1 второго триггера объединены и являются вторым входом блока определения длительности временных интервалов, неинверсный выход первого триггера соединен с входом установки 0 ; третьего триггера, первым входом элемента ИЛИ и первым входом элемента И, неинверсный выход второго триггера соединен с входом установки 1 третьего триггера, вторым входом элемента ИЛИ и вторым входом элемента И, инверсный выход первого триггера соединен с вторым входом установки 1 второго триггера, инверсный выход второго триггера соединен с вторым входом .установки 1 первого триггера, выход элемента И подключен к вторым входам установки 0 первого и второго триггеров, выход третьего триггера является первым выходом блока опре-. деления длительности временных интервалов, выход элемента ИЛИ является вторым выходом блока определения длительности временных интервалов.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого умножителя частоты. умножитель частоты содержит генератор 1 импульсов, первый счетчик 2, комбинационный сумматор 3, регистр 4 переноса, преобразователь 5 код — временной интервал, формирователь 6 синхронизирующих импульсов, второй счетчик 7, блок 8 определения длительности временных интервалов, элемент И 9, третий счетчик 10, преобразователь ll кода. Преобразователь 5 включает в себя вычитающий счет чик 12, накапливающий сумматор 13, формирователь 14 одиночного импульса, элемент И 15. Блок 8 содержит первый триггер 16, второй триггер 17, третий триггер 18, элемент ИЛИ 19, элемент И 20.

Умиожитель частоты работает следующим образом.

На вход формирователя 6 поступает входной сигнал, имеющий период Т„ . При переходе входного сигнала через определенный уровень на выходе формирователя 6 формируются два коротких импульса. Первый из этих импульсов используется для записи кода в регистр 4, а второйдля установки первого счетчика 2 и третьего счетчика 10 в нулевое состояние.

За период Т входного сигнала в первый счетчик 2, емкость которого, равна g, поступает М импульсов с генератора 1, период следования

Ico1 opHx T °

М= — х (О

{о

Выходной код {{ первого счетчика 2 суммируется в комбинационном сумматоре 3 с выходным кодом &H преобразователя ll и заносится в регистр 4.

Если частота входного сигнала постоянна, то код &Й равен нулю. !

5 Так как в младшие разряды регистра 4 заносится код из младших разрядов первого счетчика 2, которые образуют счетчик с емкостью и то в млад:ших разрядах регистра 4 хранится код

20 а в старших разрядах регистра 4 -- код! где и - коэффициент умножения часто {) . ты °

Код {{д поступает на установочные входы вычитающего счетчика 12. После того, как на вход вычитающего счетчика 12 поступит М импульсов генератора 1, код в нем становится равным нулю, а на его выходе вырабатывается импульс переполнения, который поступает на выход устройства, на счетный вход второго счетчика 7, на входы синхронизации записи кодов вы40 читающего счетчика 12 и накапливающего сумматора 13. При этом в счетчик 12 опять заносится код {{,, а содержимое накапливающего сумматора 13 и младших разрядов регистра 4

45 суммируются °

Если наступает переполнение накапливающего сумматора 13, то сигнал на его выходе запускает формирователь 14, при этом элемент 15 закрывается на один период колебаний генератора 1, Тогда импульс переполнения вычитающего счетчика 12 появляется через время

{,=(Н, {)Т, (4),после того, как в него был записан код.

В общем виде интервал времени между моментом появления t -го выходного импульса умножителя частоты и началом периода равен

1058021

Следовательно, последний импульс умножителя частоты появится в момент времени

Сд.И То (в 1 1 а, (6) 5 т.е. через определенный интервал времени после момента записи кода в регистр 4, Емкость второго счетчика 7 равна и, поэтому импульсы на его выходе переполнения будут следо вать с интервалом равным Т> и совпадать с моментом появления импульсов на втором выходе формирователя б, если частота входного сигнала постоянна.

Если частота входного сигнала изменяется во времени, то в этом случае выходные импульсы формирователя б и второго счетчика 7 посту- 20 пают на входы первого и второго триггеров 16 и 17 неодновременно и в зависимости от того, какой из этих импульсов появится раньше, первый триггер 16 или второй триг- . 25

rep 17 будет находиться в состоянии 1 в интервале времени между выходными импульсами формирователя б. и второго счетчика 7. При этом выход-. ные коды третьего счетчика 10 и пре- 30 образователя 11 будут отличны от нуля.

Если частота входного сигнала увеличилась, то зто приведет к уменьшению длительности периода входного сигнала на величину at по сравнению с предыдущей длительностью периода, которая зафиксирована в виде кода и в регистре 4. Тогда раньше придет импульс с второго выхода формирова- 40 теля б„ третий счетчик 10 установится в 0, второй триггер 17 установится в 1 и подтвердится состояние 0 первого триггера 16.

При этом вход установки в 1 пер- 45 вого триггера 16 заблокируется низ. ким потенциалом инверсного выхода второго триггера 17. Высокий потенциал на неинверсном выходе второго

Ъ триггера 17 устанавливает третий триггер 18 в состояние 0, и на

его инверсном выходе будет сигнал логической 1,а через элемент 19 открывает элемент 9. Импульсы генератора 1 через элемент 9 поступают на счетный вход третьего счетчи55 ка 10 до тех пор, пока элемент 9 открыт. Через время b4 после момента появления импульса на втором выходе формирователя б на выходе переполнения второго счетчика 7 60 появится импульс, который установит второй триггер 17 в состояние 0 .

Установить первый триггер 16 в состояние 1 в .э том случае э тот импульс не MozeTp так как вход уста- А5

l новки 1 первого триггера 16 заранее заблокирован низким потенциалом на инверсном выходе второго. триггера 17. Элемент 9 закроется, а в третьем счетчике 10 будет храниться код

Ы

aN=—

То (7)

Код hN с выхода третьего счетчика 10 поступает в преобразователь 11 кода, и так как на его входе управления сигнал логической . 1, то он преобразует код Ь Й в дополнительный кодМ -aN где М вЂ” емкость третьего счетчика 10. Следовательно, на входы комбинационного суммато-. ра 3 поступает код Ь-hN с выхода преобразователя ll и код М с выхода первого счетчика 2. В комбинационном сумматоре 3 эти коды суммируются по модулю,И. Выходной код комбинационного сумматора 3 равный

Я-ЬН заносится в регистр 4. Тогда период следсвания выходных импуль- сов умножителя частоты несколько уменьшится, вследствие чего сократится практически до нуля длительность временного интервала между выходыми импульсами формирователя б и второго счетчика 7.

Если частота входного сигнала уменьшилась, то это приведет к увеличению длительности периода входного сигнала на величину h4 по срав-, нению с предыдущей длительностью периода. Тогда раньше придет импульс с выхода переполнения первого счетчика 7, первый. триггер 16 установится в 1, а в интервале времени 1 на счетный вход третьего счетчика 10 будут поступать импульсы генератора 1., Третий счетчик 10 установлен в нуль ранее выходным импульсом формирователя 6 в начале .периода входного сигнала, а к моменту появления следующего импульса на выходе формирователя б в нем будет код Ь М . В рассматриваемом случае, когда частота входного .сигнала уменьшилась, на вход управления преобразователя 11 поступает сигнал логического 0, поэтому выходной код преобразователя 11 равен ЬМ . Этот код в комбинационном сумматоре 3 суммируется с кодом Я, а в регистр 4 заносится код и +ЬЙ.

Это приведет:к тому, что период следования выходных импульсов умножителя частоты несколько увеличится, вследствие чего сократится практически до нуля длительность временного интервала между выходными импульсами второго счетчика 7 и формирователя б.

Для предотвращения случайной установки первого триггера 16 и второго триггера. 17 в состояние 1 используется элемент 20. ВыходноЦ сигнал элемента 20 постунает на входы

1058021

Составитель В. Рудай

Редактор О.Сопко Техред A. Бабинец Корректор В. Дзятко

Заказ 9592/55 Тираж 936 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПНП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 установки в О первого триггера 16 и второго триггера 17, если оба этих триггера находятся в состоянии 1 .

Таким образом, благодаря введению новых узлов удается повысить точность умножнтеля частоты. Так как каждому периоду входного сигнала всегда соответствует ровно и выходных импульсов, то в любом интервале времени число выходных импульсов умножителя частоты равно пронэведенню количества периодов входного сигнала в этом интервале времени и коэффициента умножения частоты.

1 ю