Цифровой умножитель частоты

 

ЦИФРОВОЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержс1щий счетчик импульсов, выход которого через буферный каскад соединен с входом первого счетчика обратного Счета, генератор тактовых илтульсов, выход которого соеданен с входом делтителя частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходной шиной и с выходом первого счетчика обратного счета, а выход - с входом записи этого счетчика, формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной умножителя частоты, а выход - с входом записи буферного MZ3 каскада и входом элемента задержки, выход подключен к входу сброса счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности умножения, в него введены второй счетчик обратного счета, информационный вход которого соединен с информационным выходом делителя частоты, вход записи - с выходом формирователя импульсов, а счетзйлй вход - с выходом первого счетчика обратного счета, элемент сравнения, информационный вход которого соединен с информационным выходом второго счетчика обратного счета , а вход синхронизации - с выхоi дом первого счетчика обратного счета , одновибратор, вход которого под (Л ключен к выходу элемента сравнения, элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй - с выходом-одновибратора , выход - со счетным входом первого счетчика обратного счета, а вход элемента ИЛИ и вход сброса делителя частоты соединены с выходом элемента задержки. сд м ,00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 315Ц Н 03 К 5/156

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ. И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3560529/18-21

f22) 22.12.82 (46) 30.05.84. Бюл. 9 20 (72) В.И.Болдин (53) 621 ° 374(088 ° 8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

М 799146, кл. Н 03 К 23/00 //

Н 03 В 19/00, 04.04.79.

2. Авторское свидетельства СССР

Р 843201, кл. Н 03 К 5/01, 04.04. 79. (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий счетчик импульсов, выход которого через буферный каскад соединен с входом первого счетчика обратного счета, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходной шиной и с выходом первого счетчика обратного счета, а выход †. с входом записи этого счетчика, формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной умножителя частоты, а выход — с входом записи буферного каскада и входом элемента задержки, выход которого подключен к входу сброса счетчика импульсов, о т л ич а ю щ и и сятем,,что, с целью повышения точности умножения, в него введены второй счетчик обратного счета, информационный вход которого соединен с информационным выходом делителя частоты, вход записи — с выходом формирователя импульсов, а счетный вход - с выходом первого счетчика обратного счета, элемент сравнения, информационный вход которого соединен с информационным выходом второго счетчика обратного счета, а вход синхронизации — с выходом первого счетчика обратного счета, одновибратор, вход которого подключен к выходу элемента сравнения, элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй - с выходом одновибратора, выход — со счетным входом первого счетчика обратного счета а вход элемента ИЛИ и вход сброса делителя частоты соединены с выходом элемента задержки.

1095381

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах измерительной и вычис— лительной техники.

Известен цифровой умножитель час5 тоты, содержащий последовательно соединенные счетчик импульсов, буферный каскад и счетчик обратного счета, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом записи счетчика обратного счета, а второй вход — с входом записи буферного каскада, первым входом второго элемента ИЛИ, выходом формирователя импульсов и входом элемента задержки,>> выход которого соединен с входом установки счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второи вход которого через последовательно соединенные формирователь прямоугольных импульсов и делитель частоты соединен с выходом генератора тактовых импульсов и счетным входом счетчика обратного счета (1).

Недостаток известного устройства заключается в низкой точности умно-. жения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является циф- 30 ровой умножитель частоты, содержащий счетчик импульсов, выход которого через буферный каскад соединен с входом первого счетчика обратного счета, генератор тактовых импульсов, вы-35 ход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого 4g счетчика обратного счета и выходной шиной устройства, а выход — с входом записи этого счетчика, формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной устройства, а выход — 45 с входом записи буферного каскада и с входом элемента задержки, выход которого подключен к входу сброса счетчика импульсов, а также последовательно соединенные второй счетчик импульсов, второй буферный каскад и второй счетчик обратного счета, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго счетчи ка обратного счета и третьим входом первого элемента ИЛИ, а выход — co счетным входом второго Счетчика обратного счета, второй вход — с входом записи второго буферного каскада и выходом генератора тактовых импульсов, причем счетный вход второго счетчика 60 импулЬсов соединен с вторым выходом делителя частоты, а вход установки с выходом элемента задержки (2).

Недостаток — низкая точность умножения. :S

Цель изобретения — повышение точности умножения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой умножитель частоты, содержащий счетчик импульсов, выход которого через буферный каскад соединен с входом первого счетчика об-. ратного счета, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходной шиной и с выходом первого счетчика обратного счета, а выход — с входом записи этого счетчика, формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной умножителя частоты, а выход — с входом записи буферного каскада и входом элемента задержки, выход которого подключен к входу сброса счетчика импульсов, введены второй счетчик обратного счета, информационный вход которого соединен с информационным выходом делителя частоты, вход записи — с выходом формирователя импульсов, а счетный вход — с выходом первого счетчика обратного счета, элемент сравнения, информационный вход которого соединен с информационным выходом второго счетчика обратного счета, а вход синхронизации — с выходом первого счетчика обратного счета, одновибратор, вход которого подключен к выходу элемента сравнения, элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй — с выходом одновибратора, выход — со счетным входом первого счетчика обратного счета, а вход элемента ИЛИ и выход сброса делителя частоты соединены с выходом элемента задержки.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Цифровой умножитель частоты содержит счетчик 1 импульсов, выход которого через буферный каскад 2 соединен с входом первого счетчика 3 обратного счета, генератор 4 тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делителя 5 частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика 1 импульсов, элемент 6 ИЛИ, 1 первый вход которого соединен с выходной шиной 7 и выходом первого счетчика 3 обратного счета, а выход — с входом записи этого счетчика, формирователь 8 импульсов, вход которого соединен с входной шиной 9 устройства, а выход — c входом записи буферного каскада 2 и с входом элемента

10 задержки, выход которого подключен к входу сброса счетчика 1 импульсов, второй счетчик 11 обратного счета, информационный вход которого

1895381 соеднне»«с н нформационным выходом делителя 5 частоты, вход записи — с

@Op MH p O B c3 T t 3 I R 8 а счетный н ход — с выходом первого счетчика 3 обратного счета, элемент

1 2 сравнения, н и формационный вход 5 которого соединен с информационным выходом вто . о счетчика 11 обратного счета, а вход синхронизациис выходом первого счетчика 3 обратного счета, одновибратор 13, вход )0 которого подключен к выходу элемента 12 сравнения, элемент 14 И, первый вход которого соединен с выходом генератора 4 тактовых импульсов, второй — с выходом одновибратора 13, выход — со счетным входом первого счетчика 3 обратного счета, а вход элемента 6 ИЛИ и вход сброса делителя 5 частоты соединены с выходом зле ме н та 10 з адер жк и.

Устройство работает следующим

20 образом.

Формирователь 8 из входного периодического входного сигнала формирует короткие прямоугольные импульсы, период повторения которых равен периоду входного сигнала. Эти импульсы оступают на входы записи буферного каскада 2 и счетчика 11, а также на вход элемента 10, с выхода .которого задержанные импульсы подаются на вхо -З0 ды сброса делителя 5 и счетчика 1, а также через элемент 6 ИЛИ на вход записи счетчика 3, синхронизируя их работу с входным сигналом. Импульсы с выхода делителя 5 с частотой повто- 35 рения равной 1 =1 /n, где 5 -частота повторения импульсов генератора 4; и — коэффициент деления делителя 5, равный коэффициенту умножения цифрового умножителя частоты, 40 поступают на счетный вход счетчика 1.

За время, равное длительности периода Т „, в счетчик 1 поступает число импульсов N = f /« Тs< . В конце периода это число перезаписывается в 45 буферный каскад 2 и в счетчик 3. Так как в большинстве случаев чаотота повторения импульсов генератора 4 за время периода входного сигнала не делится на.целое число импульсов,й то в конце периода в делителе 5 окажется некоторое число "лишних" импульсов частоты 4, причем их количество может достигать величины п -1. Эти импульсы (их числоt в конце периода

Т gr записываются в счетчик 11. На 55 счетный вход счетчика 3 через открытый элемент 14 И поступают импульсы с выхода генератора 4, в результате число и считывается из счетчика 3 через промежуток времени, равный 60

Т= Й/f, . На выходе счетчика 3 образуется импульс, который через элемент 6 ИЛИ поступает на вход управления записью счетчика 3, а информация перезаписывается из буферного каскада 2 в счетчик 3. И, если в счетчике

11 не записано "лишних" импульсов, то период выходных импульсов принимает вид Т щ —— Т „ /и = М /, При наличии в счетчике 11 импульсов последнее выражение не является. точным равенством. Коррекция выходного периода осуществляется следующим образом.

Первый импульс с выхода счетчика 3 поступает на счетный вход счетчика 11, уменьшая число записанных в нем импульсов на один, и на вход элемента 12, осуществляя синхронизацию его работы (опрос). Так как импульсы в счетчике 11 есть, то импульс с выхода счетчика 3 проходит через элемент 12, запуская одновибратор 13 задним фронтом. Импульс. с выхода од- новибратора 13 закрывает элемент 14

И на время прохождения одного импульса с генератора 4. Поэтощ следующий импульс с выхода счетчика 3 появляется через

Я 1 т

Импульс с выхода счетчика 3 уменьшает число импульсов в счетчике 11 на один. Вновь запускается одновибратор 13 и "заграждается" импульс с генератора 4. Время появления нового импульса и последующих с выхода счетчика 3 определяется последним выражением. Это происходит до тех пор, пока в счетчике 11 не останется один импульс. При этом закрывается эле.мент 12 для прохождения очередного . импульса с выхода счетчика 3, хотя счетчик.11 и обнуляется. Тем самым предотвращается совпадение последнего и -го импульса с импульсом на выходе формирователя 8. Так осуществляется коррекция Ты .

В известном устройстве (21 к концу периода входного сигнала в счетчике обратного счета может накопиться и -1 "лишних" импульсов. Поэтом с приходящий импульс входногО сигнала через элемент ИЛИ переписывает из буферного каскада число И, т.е. время между предыдущим импульсом на выходе счетчика обратного счета и последующим составляет

H n-<

Т- + т 4т

Это является значительной погрешностью умножения. В то же время при большом коэффициенте умножения, т.е. при n > 4, возникает возможность уве личения коэффициента умножения, так как число "лишних" импульсов может достигнуть величины Й, 2 Й и т.д., что является также значительной погрешностью умножения.

В предлагаемом устройстве время

"лишних" импульсов как бы усредняется в периоде входного сигнала и искаСостаЪитель A. Соколов

Редактор М. Келемеш Техред С.Мигунова Корректор Н.Лазарева

Заказ 3621/41 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 жение коэффициента умножения отсутствует, так как в счетчике 3 не образуется"лишних" импульсов, поскольку при отсутствии корректирующей цепи, но при одновременной синхронизации делителя 5 и счетчика 3, число "лишних" импульсов в них к концу периода входного сигнала одинаково, а поскольку введены элементы коррекции, то в счетчике 3 нет и "лишних" импульсов. На выходе данного устройст- о ва импульсы появляются через время, равное Т ы = Т /и + ЬТ, где а Тпогрешность умножения, которая не превышает +1/E °

Элемент 10 йредназначен для фор- 15 мирования импульсов сброса делителя 5 и счетчика 1, а также импульса записи счетчика 3 в конце каждого периода после перезаписи числа, подсчитанного счетчиком 1 за период ТЬ», в буферный каскад 2, и числа "лишних" импульсов из делителя 5 в счет« чик 11 °

Таким образом, введение второго счетчика обратного счета, элемента сравнения, одновибратора и элемента

И позволяет повысить точность и периодичность умножения цифрового умножителя частоты путем усреднения ошибки умножения по периоду входного сигнала, что выгодно отличает предлагае мое устройство от известного.