Делитель частоты с переменным коэффициентом деления

 

ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С ПЕРЕЖННЫМ КОЭФ«№ЩЕНТОМ ДЕЛЕНИЯ, содержащий счетчик импульсов, вентили управления , элемент совпадения и D-триггер , информационный вход которого соединен с выходом элемента совпадения , первый вход которого подклкяен к прямому выходу второго триггера счетчика импульсов, а остальные к инверсным выходам третьего и последующих триггеров счетчика импульсов, вход синхронизации первого триггера счетчика импульсов подключен к шине входного тактового сигнала, вход установки в нуль второго и входы установки в единицу четвертого и после .дующих триггеров счетчика импульсов соединены с выходами соответствующих -вентилей управления, первые входы ,-- -- -- -Т .-j Ч.ГЬ1..;Й,:,М я ..; if... -« W и -;.,,,: :,,.,j3 ii&ilB,(A которых соединены с соответствующими шинами кода управления, отличающийся тем, что, с целью повьшеиия быстродействия, в него введены дополнительный D-триггер и два инвертора, причем вход синхронизации дополнительного D-триггера соединен с входом синхронизации первого триггера счетчика.импульсов, вход установки в нуль г с naiHoft кода управления первого триггера счетчика импульсов, а инверсный выход - с входом установки в нуль первого триггера счетчика импульсов, пряь«е выходы первого триггера счетчика импульс сов и D-триггера подключены к инфор S мационному входу дополнительного (Л D-триггера, инверсный выход первого с триггера счетчика импульсов соединен с входом первого инвертора, выход которого подключен к входам синхронизации второго триггера счетчика импульсов и D-триггера, инверсный выход которого соединен с входом второго инвертора, выход которого подключен к вторым входам вентилей X X) управления и выходной шине, а вход установки в нуль третьего триггера счетчика импульсов соединен с выходом соответствующего вентиля управ ления .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19г (11) 04 A

3(5D Н 03 К 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3508588/18-2! (22) 03 ° 11. 82 (46) 23.03. 84. Бюп. 11р 11 (72) Т.И. Кремнева и В.И. Кремнев (53) 621 374. 32(088. 8) (56) 1. Лейнов И.Л. и др. Цифровые делители частоты на логических элементах. N., "Энергия", 1975, с. 107.

2. Авторское свидетельство СССР

И 851781, кл. Н 03 К 21/36, 25.10.79 (йрототип). (54) (57) делитель чАстоты с иегеиенНЫК КОЭФФ1ЩИЕНТОИ ДЕЛЕНИЯ, содержащий счетчик импульсов, вентили управления, элемент совпадения и 0-триггер, информационный вход которого соединен с выходом элемента совпадения, первый вход которого подключен к прямому выходу второго триггера счетчика импульсов, а остальные - к инверсным выходам третьего и последующих триггеров счетчика импульсов, вход синхронизации первого триггера счетчика импульсов подключен к шине входного тактового сигнала, вход установки в нуль второго и входы установки в единицу четвертого и после дукп1их триггеров счетчика импульсов соединены с выходами соответствующих . вентилей управления, первые входы которых соединены с соответствующими шинами кода управления, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены дополнительный 0-триггер и два инвертора, причем вход синхронизации дополнительного D-триггера соединен с входом синхрониэации первого триггера счетчика. импульсов, вход установки в нуль вЂ, с шиной кода управления первого триггера счетчика импульсов, а инверсный выход — с входом установки в нуль первого триггера счетчика импульсов, пряиае выходы первого триггера счетчика импульсов и D"òðèããåðà подключены к инфор- @

С2 мационному входу дополнительного

D-триггера, иивероиый выход иервого Q) триггера счетчика импульсов соединен с входом первого инвертора, выход которого подключен к входам синхро- р ниэации второго триггера счетчика импульсов и D-триггера, инверсный выход которого соединен с входом второго инвертора, выход которого подключен к вторым входам вентилей управления и выходной шине, а вход установки в нуль третьего триггера счетчика импульсов соединен с выхо" дом соответствующего вентиля управления.

1081804

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является делитель частоты с переменным коэффициентом деления, содержащий счетчик импульсов, вентили управления, элемент совпадения, D-триггер, шину входного тактового сигнала, шины кода управления и выходную шину, причем прямой выход каждого предыдущего триггера счетчика импульсов соединен с входом синхронизации последующего триггера, входы установки в нуль первого и второго триггеров счетчика импульсов подключены к выходам перво- го и второго вентилей управления, а входы установки в единицу третьего 50 и последующих триггеров счетчика им-. пульсов — к выходам третьего и последующих вентилей управления, первые входы вентилей управления соединены с шинами кода управления, а вторые — с прямым выходом 0-триггера, информационный вход которого подключен к выходу элемента совпаде55

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам автоматики, телемеханики, вычислительной и измерительной техники, и может быть использовано в синтезаторах частот, в цифровых системах автоподстройки частоты, в измерительной аппаратуре.

Известен делитель частоты с переменным коэффициентом деления, содер- 10 жащий синхронный счетчик импульсов на IK-триггерах, тактовые входы кото. .рых соединены с шиной входных тактовых импульсов, а установочные входы (R-входы) — с вентилями управления, 15 первые входы которых соединены с соответствующими шинами кода управления, а вторые входы — с выходом инвертора, вход которого соединен с выходом элемента совпадения, первый 20 и второй входы которого соединены соответственно с прямым выходом последнего и инверсным выходом предпоследнего триггеров счетчика импульсов (1) .

Недостаток данного устройства состоит в том, что он имеет ограниченное быстродействие, определяемое временными задержками элементов совпадения и управления и быстродействием IK-триггеров, которое (при прочих равных условиях) ниже, чем у Э-триггеров, имеющих более простую структуру. ния, а вход синхронизации — к шине входного тактового сигнала и к входу синхронизации первого триггера счетчика импульсов, прямой выход которого и инверсные выходы последующих триггеров счетчика импульсов подключены к входам элемента совпадения. Известный делитель частоты с переменным коэффициентом деления позволяет путем выбора соответствующего кода управления установить любой целочисленный коэффициент деления в пределах 2-2 +1, где и-число триггеров

A в счетчике (2) .

Однако быстродействие известного устройства ограничено и ниже быстродействия автономного триггера счетчика импульсов (практически в 1,3—

1,5 раза).

Цель изобретения - повышение быстродействия делителя частоты с переменным коэффициентом деления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее счетчик импульсов, вентили унравления, элемент совпадения и Э-триггер, информационный вход которого соединен с выходом элемента совпадения, первый вхоц которого подключен к прямому выходу второго триггера счетчика импульсов, а остальные — к инверсным выходам третьего и последующих триггеров счетчика импульсов, вход синхронизации первого триггера счетчика импульсов подключен к шине входного тактового сигнала, вход установки в нуль второго и входы установки в едичицу четвертого и последующих триггеров счетчика импульсов соединены с выходами соответствующих вентилей- управления, первые входы которых соединены с соответствующими шинами кода управления, введены дополнительный D-триггер и два инвертора, причем вход синхронизации дополнительного

D-триггера соединен с входом синхронизации первого триггера счетчика импульсов, вход установки в нуль — с шиной кода управления первого триггера счетчика импульсов, а инверсный выход — с входом установки в нуль первого триггера счетчика импульсов, прямые выходы первого триггера счетчика импульсов и D-триггера подключены к информационному входу дополнительного

D-триггера, инверсный выход первого триггера счетчика импульсов соединен

1081804

25 с входом первого инвертора, выход которого подключен к входам синхронизации второго триггера счетчика импульсов и Э-триггера, инверсный выход которого соединен с входом 5 второго инвертора, выход которого подключен к вторым входам вентилей управления и выходной шине, а вход установки в нуль третьего триггера счетчика импульсов соединен с выходом соответствующего вентиля управления.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы при коде установки 00. ° .0,1 (младший разряд слева) Делитель частоты с переменным коэффициентом деления содержит счетчик 1 импульсов, выполненный на триггерах 2-1, ° ..,2-N и первом инверторе 3, вентили 4-1,...,4-(N-I) управления, элемент 5 совпадения, 0-триггер 6, дополнительный D-триггер 7, второй инвертор 8, шину 9 входного тактового сигнала шины 10-1 . ° .,IО-N кода управления и выходную шину 11. ИнверсньпЪ выход триггера

2-1 через инвертор 3 соединен с входами синхронизации триггеров 2-2 и

6, прямые выходы триггера 2-2 и последующих соединены соответственно с входами синхронизации триггера 2-3 и последующих,информационный вход D-триггера 6 соединен с 35 выходом элемента 5, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера 2-2, а остальные — с инверсными выходами последующих триггеров счетчика I, инверсный выход П-триг- 40 гера 6 через инвертор 8 соединен с шиной 11 и с входами вентилей

4-1...4-(N-l), выходы которых под ключены к входам установки в нуль (для триггеров 2-2 и 2-3 счетчика 45

1) и к входам установки в единицу (для триггеров 2-4, 2-5 и т.д.), прямой выход D"òðèããåðà 6 соединен с прямым выходом триггера 2-1 счетчика 1 и с информационным входом допоп« 50 нительного 9-триггера 7, вход синхронизации которого соединен с входом синхронизации триггера 2-1 счетчика и с шиной 9, вход установки в нуль дополнительного Э-триггера 7 соеди- ss . нен с шиной 10-1, а инверсный выходс входом установки в нуль триггера

2-.1 счетчика l.

Инверторы 3 и 8 предназначены для реализации дополнительных выходов соответственно первого триггера

2-1 счетчика 1 и D-триггера 6, прямые выходы которых монтажно объединены для выполнения логической функ" ции ИЛИ (для нулевых сигналов)

При построении делителя частоты с переменным коэффициентом деления предполагается, что единичный сигнал соответствует высокому уровйю напряжения, а нулевой — низкому независимо от полярности напряжения.

Устройство работает следующим образом. ,1

При поступлении на шину 9 входного тактового сигнала (фиг. 2 а} счетчик 1 считывает импульсы до тех пор, пока его триггеры, начиная с второго, ие установятся в состояние

10,...,0. До этого момента на выходе элемента 5 и на прямом выходе D-триггера 6 присутствует нулевой сигнал, а на выходах вентилей управления— сигналы, не оказывающие влияние на работу счетчика 1. Выходной сигнал триггера 2-1 (фиг. 2 б), время срабатывания которого t поступает на вход синхронизации триггера 2-2 через время, определяемое задержкой

2эА сигнала в инверторе 3 (фиг. 2 в), Сигнал управления первого (младшего) разряда счетчика I с шины 10-1 (фиг. 2 r) в первые моменты времени имеет нулевой уровень, в результате которого на инверсном выходе дополнительного D-триггера 7 присутствует единичный сигнал (фиг. 2 д) незави-. симо от сигнала на информационном входе этого триггера. По заднему фронту первого импульса с выхода инвертора 3 (фиг. 2 в) второй и последующие триггеры счетчика 1, которые находятся в единичных состояниях, начинают последовательно друг за другом переходить в нулевые состояния. Последний, шестой триггер 2-0 счетчика

1 переходит в нулевое состояние по истечении времени, равного временным задержкам (.1-2) .„ автономного триггера относительно заднего фронта выходного сигнала второго триггера

2-2 (фиг. 2 е и ж). Все триггеры имеют равные временные задержки (фиг. 2). По заднему фронту второго импульса с выхода инвертора 1 (фиг. 2 в).второй триггер 2-2 вновь переходит в единичное состояние

1081 804 (фиг. 2 e), происходит опознание состояния 10000 счетчика 1, начиная с второго триггера 2-2, и на выходе элемента 5 через время, определяемое задержкой сигнала в элементе, появляется единичный сигнал (фиг. 2).

По заднему фронту третьего импульса с выхода инвертора 3 (фиг. 2 в)

D-триггер 6 переходит в единичное состояние (фиг. 2 и), так как на его информационном входе присутствует единичный сигнал с выхода элемента 5. В результате сигнал на информационном входе дополнительного

D-триггера 7 начинает повторять выходной сигнал триггера 2-1 счетчика

1 (фиг. 2 б и к). Сигнал управления первого разряда счетчика (фиг. 2 r) имеет единичное значение и не оказывает влияния на работу дополнительного D-триггера 7. После перехода 9-триггера 6 в единичное состояние через время, определяемое задержками сигнала в инверторе 8 .и вентиле управления, с выходов вентилей управления при наличии на их входах с шин 10-2,...,10-N единичных сигналов управления выдаются сигналы (фиг. 2 л) на уста" новочные входы соответствующих триггеров счетчика. Первый и второй триггеры счетчика 1 устанавливаются в нулевые состояния, а последний

1шестой) — в единичное состояние (фиг. 2 б, е и ж). При наличии единичных сигналов управления на шине

10-1 (фиг. 2 г) и на выходе D-триггера 6 {фиг. 2 и) первый триггер

2-T счетчика 1 устанавливается в нулевое состояние, так как по заднему фронту импульса входного тактового сигнала дополнительный

D-триггер 7 переходит в единичное состояние, и нулевой сигнал с его инверсного выхода (фиг, 2 д), постулающий на вход установки в нуль триг гера 2-1 счетчика 1, блокирует переход этого триггера по заднему фронту импульса входного тактового сигнала, находящегося внутри интервала нулевого сигнала с инверсного восхода дополнительного D-триггера

7 (фиг. 2 а и д), в единичное состояние. При нулевом сигнале управления на шине 10-1 триггер 2- -1 счетчика 1 устанавливается в единичное состояние, Продолжая работать в режиме счета, так как на инверсном выходе дополнительного 11-триггера 7 посто5

5S янно присутствует единичный сигнал, не оказывающий влияние на работу триггера 2-1 счетчика 1 °

Минимальный период Т„„„„ импульсов входного тактового сигнала (фиг. 2 a)

1 определяющий быстродействие всего устройства, равен минимальному периоду Т импульсов сигнала, поступаю" щего йа вход синхронизации первого триггера 2-1 счетчика 1 и определяющего быстродействие автономного триггера т е Тмин =Тт =2гтр где — время срабатыьания триггера (время перехода иэ одного состояния в другое). Цикл работы триггера 2-1 счетчика 1 осуществляется автономно от циклов работы последующих триггеров счетчика 1 и без дополнительных вентилей в цепях его опознавания и установки, хотя и согласованно с циклом работы остальных триггеров счетчика 1, и при минимальной нагрузке на его выходах, что позволяет достичь реального предельного быстродействия делителя частоты с переменным коэффициентом деления в целом.

Таким образом, при сохранении простой структуры счетчика импульсов, цепей опознавания и установки за счет введения одного дополнительного

D-триггера и двух инверторов устройство имеет реальное быстродействие, практически равное быстродействию входного (первого) триггера счетчика импульсов, выполненного на триггере разнообразных серий элементов, в т.ч. и самых быстродействующих.

Триггеры счетного тракта устройства, начиная с второго, работают на частотах в два и более раз меньших входной частоты, что позволяет почти в два раза снизить требования к быстродействию этих. триггеров относительно входного (первого) триггера счетчика импульсов. При этом введение до-. полнительных логических элементов в схеме совпадения для расширения числа входов в цепи опознавания не оказывает влияния на быстродействие устройства в целом. В известном делителе быстродействие устройства менее быстродействия автономного триггера в I 3 раза и более, а введение дополнительных логических элементов в цепях установки и опознавания для расширения логических возможностей и увеличения нагрузочной способности

{например, на выходе D-триггера в це1l)81804 1 пи опознананшя). снижают его еще более значительно. Так, при быстродействии первого триггера счетчика им-, пульсов в 200 МГц быстродействие известного устройства составляет 5

)40 МГц и менее, в то время как быстродействие пред, гаемого делителя частоты с переменным коэффициентом деления остается практически равным

200 МГц. Диапазон коэффициентов деления 10 составляет 4-2 (2 +1)+1 ãäå и - число триггеров счетного тракта устройства.

Делитель частоты с переменным коэффициентом деления отличается от известных серийно выпускаемых делителей частоты Ч6-63 и Ф5093 более простой структурой и более высоким быстродействием. Диапазон входных частот прибора Чб-63 составляет 5 МГц, а прибора Ф5093 — 10 МГц. При применении быстродействуницих элементов (например, серии к 100) устройство позволяет работать на частотах до

200 МГц.

1081 804

1081804

ВНИИПИ Заказ 1565/52 Тираж 862 Подписное

Филиал ППЛ "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4