Умножитель частоты следования импульсов
УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий последовательно соединенные генератор тактовБвс импульсов, первый и второй счетчики импульсов, установочные входы которых соединены с первым входом первого злемента ИЛИ и с выходом .злемента задержки, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов и управляющему входу первого регистра, информационные входы которого соединены с.информационными выходами второго счетчика импульсов , а информационные выходы с информационными входами третьегр счетчика импульсов, выход которогЬ соединен с первьлл входом элемента И, второй вход которого подключен к шине управления, и с вторым -; входом первого элемента ИЛИ,выход которого подключен к управляющему входу третьего счетчика импульсов, вычитающий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов , отличающийся тем, что, с целью повышения точности умножения, в него введен 1 второй элемент ИЛИ,н дополнительных элементов И, ti дополнительных формирователей импульсов, четвертый счетчик импульсов и второй регистр, информационные входы которого соединены с информацион1 ЕЛ4и выходами первого счетчика импульсов, управляю щий вход - с выходом формирователя е импульсов , а информационные выходы с первыми входанш соответствующих дополнительных элементов И, вторые входы которых соединены с информационными выходами четвертого счетчика импульсов, а выходы - с входами Соответствующих дополнительных формирователей импульсов, выходы «оторых подключены к соответствующим входам второго элемента ИЛИ; выход которого соединен с суммир5тощим входсм третьего счетчика импульсов, 4 41ib при этом установочный вход четвертого счетчика импульсов соединен с выходом элемента задержки, а счет вход - с выходом третьего счетчика импульсов. Л
СОК)З СОВЕТСКИХ
Н
РЕСПУБЛИК.уды Н 03 К 23/00
ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТЕНИЯ """
Н А В ТО В О НОНН CCWIKTECCC TBV
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3433126/18-21 (22) 12.03.82 (46) 30.12.83. Вюл. 9 48 (72) A.Í. Морозевич, (71) Минский радиотехнический ин.ститут (53) 621.374.44 (088.8) . (56) 1. Смеляков В.В. Цифровая измерительная аппаратура инфранизких частот. М., "Энергия", 1975, с. 42, рис. 2-2.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3398064/18-21, клВ Н 03 К 23/00, 26.08.82. (54) (57) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛВСОВ, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики импульсов, установочные входы которых соединены с первым входом первого элемента ИЛИ и с вы-. ходом .элемента задержки, вход кото- рого подключен к выходу формирователя импульсов и управляющему входу первого регистра, информационные входы которого соединены с.информационными выходами второго счетчика .: импульсов, а информационные выходы— с информационными входами третьего счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к шине управления, и с вторым
„„Su„„1064476 А входом первого элемента ИЛИ,выход . которого подключен к управляющему входу- третьего счетчика импульсов, вычитающий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью повыаения точности умножения, в него введенй второй элемент ЙЛИ, ь дополнительных элементов И, н дополнительных формирователей импульсов, четвертый счетчик импульсов и второй регистр, информационные входы которого соединены с информационными выходами первого счетчика импульсов, управляющий вход - с выходом формирователя импульсов, а информационные выходы — PQ с первыми входами соответствующих дополнительных элементов И, вторые входы которых соединены с информационными выходами четвертого счетчи- С, ка импульсов, а выходы — с входами соответствующих дополнительных Я формирователей импульсов, выходы которых подключены к соответствующим входам второго элемента ИЛИ; вы- ( ход которого соединен с суммирующим входом третьего счетчика импульсов, при этом установочный вход четвер- yah того счетчика импульсов соединен с . .выходом элемента задержки, а счет-ный вход — с выходом третьего счетчика импульсов ° . Cb
1064476
Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в качестве блока управлен::.:.-.: †..пециализированных цифровых устройств, занятых обработкой (в"=1числением интегральных характернсти.:с аналоговых сигналов, а также в качестве измерительного прибора, поз воля яцего измерять период входных сигналов и вырабатывать последовательность импульсов с частотой следования, обратно пропорциональной периоду входного сигнала, причем коэффициент пропорциональности может меняться в широких пределах.
Известен умножитель частоты следования импульсов, содержащий гене,ратор тактовых импульсов,формирукщее устройство, блок управления, два управляющих вентиля, два делителя частоты, первый регистр, схему переноса, распределитель импульсов, содержащий второй регистр,,цва делителя частоты, схему переноса, схему И, два вентиля, два элемента HJIH,òðèãгер управления и триггер задержки f1 j.
Известное устройство характеризуется недостаточно высокой точностью умножения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является умножитель частоты следования импульсов, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых им- пульсов, первый и второй счетчики импульсов, установочные входы которых соединены с первым входом первого элемента ИЛИ и с выходом элемента задержки, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов и управляющему входу первого регистра, информационные входы которого соединены с информационными выходами второго счетчика импульсов, а информационные выходы с информационными входами третьего счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к шине управления, и с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу третьего счетчика импульсов, вычитающий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов!2).
Недостаток известного устройства — невысокая точность умножения.
Цель изобретения .— повышение точности умножения.
Для достижения цели в умножитель частоты следования импульсов, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики импульсов, установочные входы кото60
65 дами третьего счетчика 8 импульсов,выход которого соединен с первым входом элемента И 9, и с вторыМ входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему. входу третьего счетчика 8 импульсов, вычитающий вход которого соединен с выходом генератора 1, второй элерых соединены с первым входом первого элемента ИЛИ и с выходом элемента задержки, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов и управляющему входу первого
5 регистра, информационные входы которого соединены с информационными выходами второго счетчика импульсов, а информационные выходы — с информационными входами третьего счетчика
)0 импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И., второй вход которого подключен к шине управления, и с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу третьего счетчика импульсов, вычитающий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, введены второй элемент ИЛИ, и дополнительных элементов И, и дополнительных формирователей импульсов, четвертый счетчик импульсов и второй регистр, информационные входы которого соединены с информационными выходами первого счетчика импульсов, управляющий вход — с выходом формирователя импульсов, а информационные выходы — с первыми входами соответствующих дополнительных элементов И, вторые входы которых соединены с информационными выходами четвертого счетчика импульсов, а выходы — с входами соответствующих дополнительных формирователей импульсов, выходы которых подключены к соответствую35 щим входам второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим, входом третьего счетчика импульсов, при этом установочный вход четвертого счетчика импульсов соединен с"
40 выходом элемента задержки, а счетный вход — с выходом третьего счетчика импульсов.
На чертеже представлена структурная схема устройства.
45 Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 тактовых импульсов, первый и второй счетчики 2 и 3 импульсов, установочные входы которых соединены с первым входом первого элемента ИЛИ 4 и с выходом элемента 5 задержки, вход которого подключен к выходу формирователя б импульсов и управляющему входу первого регистра 7, информационные входы которого соединены с информационными выходами второго счетчика 3 импульсов,а,информационные выходы — с информационными вхомент ИЛИ 10, дополнительные элементы И 11-1-11-и дополнительные формирователи 12-1-12-и импульсов, четвертый счетчик 13 импульсов и второй регистр 14, информационные входы которого соединены с информационными выходами первого счетчика 2 импульсов, управляющий вход — с выходом формирователя б импульсов, а информационные выходы — с первыми входами соответствующих дополнительных элемен- тов И 11-1-11-п, вторые. входы которых соединены с информационными выходами. четвертого счетчика
13 имйульсов,.а выходы — с входами соответствующих дополнительных формирователей 12-1-12-п импульсов., выходы которых подключены к соответствующим входам второго элемен- та ИЛИ 10, выход которого соединен с суммирующим входом третьего счетчика 8 импульсов, при этом установочный вход четвертого счетчика 13 импульсов соединен с выходом элемента 5 задержки, а счетный вход— с выходом третьего счетчика 8 импульсов, шину 15 входную и шину 16 управления.
Устройство работает следующим образом.
Входной периодический сигнал с периодом Т,» поступает на формирователь б, формирующий короткие прямоугольные импульсы, период которых равен Tz. Генератор 1 вырабатываЕт стабильные импульсы с периодом следования То, которые поступают на вход счетчика 2, на его выходе формируется импульсная последовательность с периодом Т K (К вЂ” коэффициент деления счетчика 2, равный заданному коэффициен- . ту умножения частоты). Эти импульсы поступают на вход счетчика 3.
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 Т ыу = Тэ)(/< для блокировки данных сигналов использован один элемент 9, включенный на выходе устройства. с
Первый импульс с выхода формирователя б осуществляет перезапись кодов из счетчиков 2, и 3 в регистры
14 и 7; Однако во время первого периода входного сигнала их состояние не отражается на выходном сигнале . (выход заблокирован). Этот же сигнал, но задержанный на элементе 5, на время перезаписи кодов, устанавливает в счетчике 3 код 1...1, в счетчиках 2 и 13 — код 0...0, а s счетчике 8 — код, равный коду реги1064476 стра 7, но не оказывающих влияния на первый период входного сигнала.
За период времени Т> на вход счетчика 2 поступит Т, „/То импульсов ° Следовательно, на вход счетчика 3 за то же время поступит
»» = "jTS / Г К импульсов, где - целая часть. С учетом того, что исходным состоянием счетчика 3 является код 1...1, в этом счетчике за
10 T будет код я 1, так как первый импульс с выхода счетчика 2 установит в счетчике 3 код 0...0. Следую щий импульс с выхода формирователя б также осуществляет перезапись ко15 дов из счетчиков 2 и 3 в Регистры 14 и 7 соответственно. T.o. в регистре
14 будет храниться код остатка от деления Тв„ /Т на К, а в регистре
7 — код Н-1. Задержанный сигнал с
20 выхода элемента 5 задержки опять устанавливает в исходное состояние счетчики 2, 3 и 13, а в счетчик 8 переписывает код Н-1 (со"тояние регистров 14 и 7 не изменяется до
25 прихода следующего импульса с формирователя 6). Импульсы с генератора 1 с периодом следования То про-должают поступать на вычитающий вход счетчика 8 и вход счетчика 2.
30 IIpH этом каждый импуль» поступив. ший на вычитающий вход счетчика 8, уменьшает его содержимое на единицу. Следовательно, через время (»»-1) Т код в счетчике 8 станет
35 его отрицательное переполнение и на его выходе возникает сигнал (им. пульс .Импульс переходя через элемент
ИЛИ 4,осуществляет запись в счетчик 8 код И-1. Этот же сигнал увеличивает
40 код счетчика 13 на единицу.
Как следует из изложенного выше, период следования выходных импульсов
Равен Тэь»„— — Н То Т „/ К, что и
45 требовалось получить . Однако ошибка места положения (во времени) выходного импульса при этом может достигать Тб и должна была бы накапливаться, если бы ие импульсы, посту50 пающие на су иру щ и вход счетчика
8. Коррекция (устранение) ошибки накопления основана на том, что в счетчике .2 осуществляется усечение
{уменьшение) кода Т„ до величины N. Ошибка усечения однозначно определяется кодом, хранящимся в течение периода входного сигнала в регистре
14. Следовательно, если за время Т в счетчик 8 добавить такое колиМ чество импульсов, которое равнялось
60 бы коду регистра 14, то величина ошибки места положения (во времени) К -го иМпульса 6Т< будет равна Т<,. естественно, что увеличение кода в счетчике должно быть посте$5 пенным и, по возможности, равномерс
1064476
Р Состояние Сигналы коррекции на выходе
Sb« pe H T 14,счетчика 13 12-1 12-2 12-3 12-4 10
1000 О
0100 О
О О
О
О.
1100
О
О
О
0010
1010
О
О
0110
О
О
1110
О
О
0001 О
1001 О
О.О
О
0101 О
О
11 . 0011
12 0011
1101
О
0011
О
1011
13 0011
14 0011
О
0111
О
О
15 0011
16 0011
О
О
0000 О
О.
55 ным во времени Т„ . Указанную коррекцию в устройстве осуществляют счетчик 13, элементы И 11-1-11- s формирователи 12-1-12-h и элемент 10.
Эаметим, что в соответствии с представленной структурной схемой устрой- 5 ства код в регистре 14 соответствует коду счетчика 2, но имеет при этом обратный порядок записи. Например, если код в счетчике 2 имеет вид
1100, то в регистре 14 — 0011. Рас- 10 сматриваемый пример указывает на то, что счетчик 2 состоит в примере нэ четырех триггеров и, следовательно, К = 16. Код 1100 (слева . ,младшие разРяды) указывает на то, 15 что в устройстве Тэ„ усечен при
1 0011
2 0011
3 0011
4 0011
5 0011 б 0011
7 0011
8 0011
9. 0011
10 0011
Как следует из приведенной таблицы, сигнал на выходе элемента 10 появляется только в момент появле-. ния единицы в i-м разряде счетчика
13, если в i-м разряде регистра Ц хранится единица. Сравнение состояний (наличие единицы) в одноимен- 60 ных разрядах счетчика 13 и регистра 14 осуществляют элементы 11-1-11-п, а формирователь импульса в момент сравнения — Формирователи
12-1-12 h. 65 представлении его кодом N на величину 3 То .То есть только три раза по одному импульсу необходимо добавлять в содержимое счетчика 8.
Моменты формирования импульсов коррекции однозначно .определяются регистром 14, счетчиком 13, элементами 11-1-11-h, формирователями
12-1-12-п, элементом ИЛИ 10, работа которых поясняется таблицей, где N = T « порядковый номер о выходного сигнала счетчика 8 с момента прихода импульса с элемента 5 и формирователей, 12-1-12-4— выход первого - четвертого формирователей. Причем первый соответствует перво». му младшему разряду счетчика 13.
Таким образом, введение новых функциональных блоков и связей обеспечивает повышение верхнего предела частотного диапазона, так как он будет определяться с учетом частоты генератора тактовых импульсов, а не импульсов с выхода .делителя частоты, как это имеет место в прототипе, а также повышение точности (уменьшение погрешности места положения на временной оси выходных импульсов), так
1064476
Составитель О. Кружилина
Редактор Б. Кривина Техред H.метелева Корректор О е Билак
Заказ 10361/59 Тираж 936 .. Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 как независимо от соотношения T
Т и Т все К импульсов будут
Senex равномерйо распределены внутри интервала Т „.
Предлагаемое устройство отличается отсутствием накопления ошибок. 5
В устройстве-прототипе погрешность положения во времени выходных импульсов накапливается и в конце, например, m-ro периода входного сигнала при постоянной его частоте может становиться равной „ еде.
g — коэ ффицие нт умножения частоты следования импульсов, Т вЂ” период тактовых импульсов. В данном устройстве осуществляется коррекция положения во времени выходных импульсов внутри каждого периода входного сигнала. Таким образом погрешность положения во времени выходных импульсов в этом устройстве в конце in --ro периода равна погрешности в конце первого периода, т.е. примерно значению Т„.
