Многоканальный микропрограммный умножитель частоты

 

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ МЖРОПРОГРАММНЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий генератор импульсов, нуль-орган, счетный триггер, счетчик полупериода, элемент И и первый регистр, информационные входы которого соединены с выходами разрядов счетчика полупериода , счетный вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с единичным выходом счетного триггера, счетный вход которого соединен с выходом нуль-ор .гана, вход которого является входом умножителя, отличающийся тем, что, с целью расшире.ния его функциональных возможностей путем возможности умножения на произвольный коэффициент, в него введены ге-. нератор одиночных импульсов, регистр адреса, блок памяти микропрограмм, второй регистр, группы счетчиков и группы счетных триггеров, выходы . торых соедине21ы с выходами умножителя а счетные входы счетных триггеров группы соединены с выходом переполнений и входом управления записью соответствующего счетхшка группы, входы параллельной записи которых объединены jj подключены к информационным выходам первого регистра, счетные входы счетчиков группы подключены к выходам, начиная с второго, разрядов второго регистра , первый выход которого соединен с вторым входом элемента И, вход первого разряда второго регистра соединен с выходом генератора импульсов и управляющим входом регистра адреса, информационные входы которого соеди (Л нены с адресной группой выходов блока памяти микропрограмм, остальные выходы которого соединены с информационными входами соответствующих, начиная со второго, разрядов второго регистра, адресные входы блока памяти микропрограмм соединены с соответ4 ствующими выходами разрядов регистра 4: адреса, выход генератора одиночных импульсов Соединен с входом счетчика полупериода, а вход запуска генератора одиночных импульсов соединен с нулевым выходом счетного триггера и входом управления записью первого регистра, выход генератора импульсов соединен с синхровходами регистра адреса и второго буферного ре- . гистра.

((9) (1() СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5(} С 06 F 7/68 ( (,(((1Р1

« и

° « («,+@

«Щ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

H ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3630066/24-24 (22) 29.07.83 .(4() 07.03.85 Бюл. ¹ 9 (72) В.А.Кривего, Н.Н.Прокопенко, В.В.Кривего и А.И.Кривенков (71) Шахтинский технологический институт (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР №- 357668, кл. Н 03 К 5/01, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 714634, кл. С 06 F 7/68, 1973 (прототип). (54)(57) МНОГОКАНАЛЬНЪЙ МИКРОПРОГРАММНЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий генератор импульсов, нуль-орган, счетный триггер, счетчик полупериода, элемент И и первый регистр, информационные входы которого соединены с выходами разрядов счетчика полупериода, счетный вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с единичным выходом счетного триггера, счетный вход которого соединен с выходом нуль-ор.гана, вход которого является входом умножителя, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем возможности умножения на произвольный коэффициент, в него введены ге-. нератор одиночных импульсов, регистр адреса, блок памяти микропрограмм, второй регистр, группы счетчиков и группы счетных триггеров, выходы которьгх соединены с выходами умножителя, а счетные входы счетных триггеров группы соединены с выходом переполнений и входом управления записью соответствующего счетчика группы, входы параллельной записи которых обьединены в подклю— чены к информационным выходам первого регистра, счетные входы счетчиков группы подключены к выходам, начиная с второго, разрядов второго регистра, первый выход которого соединен с вторым входом элемента И, вход первого разряда второго регистра соединен с выходом генератора импульсов и управляющим входом регистра адреса, информационные входы которого соединены с адресной группой выходов блока памяти микропрограмм, остальные выходы которого соединены с информационными входами соответствующих, начиная со второго, разрядов второго регистра, адресные входы блока памяти микропрограмм соединены с соответствующими выходами разрядов регистра адреса, выход генератора одйночных импульсов соединен с входом счетчика полупериода, а вход запуска генератора одиночных импульсов соединен с нулевым выходом счетного триггера и входом управления записью первого регистра, выход генератора импульсов: соединен с синхровходами регистра адреса и второго . буферного регистра.

1144107

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в частотно-измерительной и преобразовательной аппаратуре. 5

Известен умножитель частоты, содержащий счетчик полупериода, соединенный через первую группу вентилей, управляющие входы которых связаны с блоком управления, с входами регист- 10 ра памяти, выходы которого через вторую группу вентилей подключены к соответствующим разрядным входам дополнительного счетчика, выход которого через элемент ИЛИ соединен с выходом устройства и управляющим входом второй группы поразрядных вентилей, нуль-орган, вход которого соединен с источником умножаемой частоты, а выход — со счетным входом первого щ триггера, подключенного к первому входу блока управления, и генератор опорной частоты Я .

Недостатками такого устройства являются низкая точность, сравнительно узкие функциональные возможности и сравнительно большой объем оборудования на его реализацию.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является умножитель частоты„содержащий нульорган первый и второй триггеры, управляющий блок, первый и второй элеМенты И, счетчик полупериода, первую и вторую группы элементов И, регистр,35 элемент ИЛИ, дополнительный счетчик и счетчик коэффициента, генератор импульсов, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента И и с первым входом управляющего 4О блока, а второй выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которо—

ro соединен с выходом первого триггера и вторым входом управляющего бло- 5 ка, первый вход которого соединен с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам разрядов счетчика полупериода, подклю- 5О ченного счетным входом к выходу первого элемента И, а выходы элементов

И первой группы подключены к соответствующим входам разрядов регистра, выходы которого соединены с первыми 55 входами элементов И второй группы, вторые входы которых подключены к выходу устройства и выходу элемента

ИЛИ, первый вход которого подключен к второму выходу управляющего блока,i и к единичному входу второго тригге-, ра, нулевой вход которого подключен к выходу счетчика коэффициента, а выход второго триггера соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к счетному входу дополнительного счетчика, входы начальной установки разрядов которого соединены с соответствующими выходами элементов И второй группы, а выход переполнений дополнительного счетчика соединен с вторым входом элемента ИЛИ и счетным входом счетчика коэффициента, счетный вход первого триггера подключен к выходу нуль-органа, вход которого является входом устройства (2) .

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем расширения класса решаемых задач, расширения диапазона коэффициента умножения и увеличения числа каналов.

Для достижения поставленной цели в умножитель частоты, содержащий генератор импульсов, нуль-орган, счет— ный триггер, счетчик полупериода, элемент И и первый регистр, информационные входы которого соединены с выходами разрядов счетчика полупериода, счетный вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с единичным выходом счетного триггера, счетный вход которого соединен с выходом нуль-органа, вход которого является выходом умножителя, введены генератор одиночных импульсов, регистр адреса, блок памяти микропрограмм, второй регистр, группы счетчиков и группы счетных триггеров, выходы которых соединены с выходами умножителя, а -счетные вхоФ ды счетных триггеров группы соединены с выходом переполнений и входом управления записью соответствующего счетчика группы, входы параллельной записи которых объединены и подключены к информационным входам первого регистра, а счетные входы счетчиков группы подключены к выхоцам, начиная с второго, разрядов второго регистра, первый выход которого соединен с вторым входом элемента И,вход первого разряда второго регистра связан с выходом генератора импульсов и управляющим входом регистра адреса, информационные входы которого соединены с адресоткуда

3 11441 ной группой выходов блока памяти микропрограмм, остальные выходы которого соединены с информационными входами, начиная с второго, соответствующих разрядов второго регистра, адресные входы блока памяти микропрограмм соединены с соответствующими выходами разрядов регистра адреса, выход генератора одиночных импульсов сое, динен с входом сброса счетчика полу периода, а вход запуска генератора одиночных импульсов соединен "с нулевыи выходом счетного триггера и вхо. дом управления записью первого регистра, выход генератора импульсов соединен с синхровходами регистра адреса и второго буферного регистра.

На фиг. t показана функциональная схема многоканального микропрограммного умножителя частоты; на фиг.2— генератор одиночных импульсов; на фиг. 3 — временная диаграмма его работы; на фиг. 4 — временная диаграмма работы синтезатора частот.

Многоканальный микропрограммный умножитель частоты содержит нуль-орган 1, счетный триггер 2, элемент

И 3, генератор. 4 одиночных импульсов, счетчик 5 полупериода, первый регистр

6, блок 7 памяти микропрограмм, генератор 8 импульсов, адресный регистр 9, второй регистр 10, группу счетчиков 11, группу из П счетных триггеров 12; выходы умножителя—

13,— 15.

Микропрограммный умножитель частоты работает следующим образом.

Сигнал умножаемой синусоидальной частоты Й „ поступает на нуль-орган

1, который выделяет момент прохождения входного сигнала через нуль и

40 формирует импульсы, период повторения которых равен полупериоду частоты входного сигнала. Импульсы с нульоргана 1 поступают на счетный вход тригнера 2, который делит частоту

45 ,нуль-органа на два, образуя на выходе меандр частоты.

Выходной сигнал с прямого Q-выхода триггера 2 открывает по первому входу логический элемент И 3 и разрешает прохождение импульсов частоты заполнения Й,„ на счетный вход счетчика 5 полупериода.

Счетчик 5 полупериода, предварительно обнуляемый сигналом от генератора 4 одиночных импульсов, произ- водит подсчет импульсов частоты за07 4 полнения f „за полупериод входной частоты.

Пример выполнения генератора оди= ночных импульсов и временная диаграмма его работы приведена соответственно на фиг. 2 и фиг. 3.

Значение N в счетчике 5 полупериода, принимаемое за полупериод входной частоты, равно

2 Тъад 2 вх зал

1 !

I.

Sx

Код N co счетчика 5 поразрядно подается на D-входы второго регистра 6, где фиксируется передним положительным фронтом сигнала, поступающим от Q-выхода триггера 2.

Таким образом, буферный регистр

6 фиксирует значение полупериода входной частоты один раз за период ее следования.

Формирование частоты заполнения

f q как и других частот f,..., f;,..., f„, производится микропрограммным синтезатором частот, включающим генератор 8 импульсов, блок 7 памяти микропрограмм, адресный регистр 9 и второй регистр 10.

Работа микропрограммного синтезатора частот поясняется временной диаграммой, представленной на фиг.4.

Блок памяти программ представляет собой матрицу постоянного ЗУ или полупостоянного ЗУ, информация в которой разделяется по адресам, составляя информационное слово. Каждое информационное слово жестко связанное со своим адресом, в котором оно зафиксировано. При подаче кода адреса на адресный вход блока памяти микропрограмм через время выборки tss вьii информационное слово, соответствующее этому коду адреса поразрядно сформируется на информационном выходе блока 7 памяти микропрограмм.

Информационное слово условно разделяется на две группы разрядов — . адресную А, в которой программируется код адреса, подаваемый на вход адресного регистра, и информационную

У, -Yi,, каждый разряд которой несет информацию о синтезируеиых частотах

fgyq

При этом в адресной группе разряд дов формируется адрес ячейки накопи-1

1144107

Деся5 тичное эначение номера

Слова микро про грам15 мы

Содержимое информационных разря» дов накопителя

СодерДесятичжимое инфор 4р мациное значение номеонных разрядов

45 питера слова микропро- ля граммы

S0 у„ уц

1 1

0 1 теля, подлежащей выборке на следующем шаге, т.е. каждое предыдущее информационное слово содержит адрес следующего за ним.

Темп (динамику) работы синтезатора частот, а следовательно, и умножителя частоты в целом задает генератор 8 импульсов, который генерирует опорную последовательность импульсов с частотой fä . Эти импульсы поступают на синхровходы адресного 9 и

1 второго 10 регистров и по переднему фронту фиксируются значения соответствующих разрядных выходов накопителя микропрограмм, подаваемых на Dвходы.

Таким образом, группа адресов А, фиксируемых на адресном регистре 9, определяет порядок выборки информации разрядов У -У„, а темп (частота) их выборки определяется генератором

8 импульсов.

Параметры импульсов (частоты, длительности и скважности), формируемые на выходах буферного регистра 10, зависят от расположения информации в блоке 7 памяти микропрограмм.

Пример представления микропрограммы, определяющей соотношение частот на выходах Q,-Q д буферного регистра

10 с коэффициентами f -f -f f = 1— (2

-0,5-3-1,5 (за базу отчета берется частота f<, формируемая на выходе первого разряда Ц второго регистра

10), показан в таблице.

Двоичное значение адреса микропрограммы

8 4 2 1 У У

0 0 0 0 1 1 1

1 О 0 1 0 1 1

2 О О 1 1 0 1 1 0

Продолжение таблицы

Двоичное значение адреса микропрограммы

8 4 2 1 УР У У У

О 1 О О 1 1 О О

О 1 О 1 1 1 1 1

О 1 1 О О 1 О 1

О 1 1 1 1 О 1 О

1 О О О 1 О О. О

1 О О 1 О О 1 1

9 1 О 1 О 1 О О 1

10 1 О 1 1 1 О 1 О

11 О О О О О О О 0

Из таблицы видно, что самая большая меандровая частота импульсов, которую можно сформировать с помощью микропрограммного син езатора, равна 1

4 (2) В этом случае (У ) количество ад1 ресов, определяющих период этой частоты, минимально и равно двум, при этом в одном адресе записан положительный полупериод (представляется единицей), в другом — пауза (представляется нулем).

В случае необходимости изменить частоту, формируемую синтезатором частот, изменяется ее период путем представления его в блоке памяти микропрограмм (У;) . При сравнении колонок У„ и У, очевидно, что в колонке У; записана микропрограмма

Ф.11441О (4) 7

9 ыс her би Риг. 1 последоват ельности импульсов f, частота следования которых в три раза ниже, чем f, потому что период первой запимает 6 адресов, а период Т; занимает 2 адреса. 5

Как уже отмечалось, частота заполнения f „ с выхода второго регистра через подготовленный от выхода Q, триггера 2 элемент И 3, фиксируется на счетчике 5 полупериода в виде 10 числа N, равного длительности половины периода входной частоты, а затем фиксируется на первом регистре 6.

Синтезированные потоки импульсов с частотами, связанными с соответст- 15 вующими коэффициентами, с выходов

Q (;,..., Q поступают на входы соответствующих счетчиков 11, куда предварительно по переднему фронту выходного сигнала счетчика вносит- 20 ся инверсное значение кода числа N, определяющего величину полупериеда входной частоты.

Для получения полного периода частоты на выходе устройства к выхо- 25 ду счетчика 11 подключены счетные триггеры 12.

Исходя из выражения (1), соотношения частот, формируемых синтезатором частот, равны

За 1 2 2 1 3 4 р (Э) получим вых вх с, Н ВЫХ ВХ 2 вых вх 1 3 р

Таким образом, на выходах устройства умножения получены частоты импульсных последовательностей (со скважностью 2), связанные с входной частотой f „ через заданные коэффициенты умножения.

Предлагаемый умножитель частоты позволяет одновременно на.нескольких выходах получить частоты, равные произведению входной частоты на коэффициенты, большие и меньшие,единицы.

1144107

Юх a/77 а и/г гера 2

Вюхоо / ОИ доход g о /еm//о

/77риг геоо

Bb/ g о /е/77//ого

77р 4/г Г ерш

Ю тоd /7u ,УО о ерш Фъ

Юы,гоо лог же

Ъ7Е/7Е///ТЮ Ф, дала оР ГОИ

Уыл оооо ы сигж7л

8Е//Е,Е7б /77 Д7

Е/// 7/7фЛ6 СОР Ьа оо аорео//о го дега/с/7щ7 Уи быхоб бу(рерног рег ис/77ра 76

АЪ/,1оР жЮО/7г//77ЕЛ7 7

//икра/7рограии

ВНЦЕ ЗИ Заказ 931/40 Тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патеит", r Уигород,ул.Проектная, 4