Умножитель частоты

 

УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий генератор частот, первый и второй управляемые генераторы частоты, измеритель периода, блок регистров, двоичный умножитель, вычитатель частот , узел формирования задержки, формирователь импульсов и блок управления , подключенный первым входом к шине ввода умножаемой частоты, вторым входом - к первому выходу генератора частот, выходом обнуления - к входу обнуления измерителя периода и входу обнуления первого управляемого генератора частоты, группой управляющих выходов - к группе синхровходов блока регистров, первая группа информационных входов которого соединена с информационными выходами измерителя периода, информационный вход которого соединен с тактовым входом первого управляемого генератора частоты, соединенного входами опорных частот с выходами генератора частот, управляющий вькод измерителя периода подключен к управляющему входу первого управляющего генератора частоты, группа информационных выходов которого соединена с второй группой входов блока регистров, первая и вторая группы выходов которого подключены соответственно к информационным входам двоичного умножителя к второго управляемого генератора частоты, соединенного входами опорных частот с выходами генератора частот, выход второго управляемого генератора частоты соединен с первым входом вычитателя частот, второй вход -которого подклют чен к выходу двоичного умножителя, тактовый вход которого подключен к выходу вычитателя частот и выходной шине умножителя частоты, первый вход узла формирования.задержки соединен (9 с первым выходом генератора частот, (Л выход формирователя импульсов соединен с синхровходами двоичного умножиCZ теля и второго управляемого генератора частоты и с третьим входом блока управления, при этом блок управления содержит две группы формирователей импульсов, группу элементов И и группу элементов ИЛИ, первые входы sl которых подключены к выходам соответОд ствующих элементов И группы, а вы ходы соединены с соответствующими со управляющими выходами с второго по QD ( п - 1)-й (п-динамический диапазон) блока управления, первые входы элементов И группы с первого по (п-1)-й соединены с выходами формирователей импульсов первой группы соответственно с второго по (п - 1)-й, выходы формирователей импульсов второй группы с первого по (п - 2)-и соединены с входами элементов ИЛИ с (п - 2)-го по первый соответственно, вход каждого формирователя импульсов первой группы, начиная с второго, соединен с выходом предьщущего формирователя

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПЪ БЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕ.ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3618206/24-24 (22) 11.07.83 (46) 30.08.85. Бюл. и 32 (72) Г.В.Мартынов, В.Н.Попов, В.Н.Лебедев и Н.А.Сипягин (71) Пензенский политехнический институт (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 435582, кл. Н 03 В 19/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР

9 868756, кл. С 06 F 7/68, 1980. (54) (57) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий генератор частот, первый и второй управляемые генераторы частоты, измеритель периода, блок регистров, двоичный умножитель, вычитатель час.тот, узел формирования задержки, формирователь импульсов и блок управления, подключенный первым входом к шине ввода умножаемой частоты, вторым входом — к первому выходу генератора частот, выходом обнуления — к входу обнуления измерителя периода и входу обнуления первого управляемого генератора частоты, группой управляющих выходов — к группе синхровходов блока регистров, первая группа информационных входов которого соединена с информационными выходами измерителя периода, информанионный вход которого соединен с тактовым входом первого управляемого генератора частоты, соединенного входами опорных частот с выхоцами генератора частот, управляющий выход измерителя периода подключен к управляющему входу первого управляющего генератора частоты, группа информационных выходов которого соединена с второй группой входов

„„SU„„1176439 (51)4 Н 03 В 19/00 С 06 F 7/68 блока регистров, первая и вторая группы выходов которого подключены соответственно к информационным входам двоичного умножителя к второго управляемого генератора частоты, соединенного входами опорных частот с выходами генератора частот, выход второго управляемого генератора частоты сое-, динен с первым входом вычитателя частот, второй вход которого подклю". чен к выходу двоичного умножителя, тактовый вход которого подключен к выходу вычитателя частот и выходной шине умножителя частоты, первый вход узла формирования. задержки соединен с первым выходом генератора частот, выход формирователя импульсов соединен с синхровходами двоичного умножителя и второго управляемого генератора частоты и с третьим входом блока управления, при этом блок управления содержит две группы формирователей импульсов, группу элементов И и группу элементов ИЛИ, первые входы которых подключены к выходам соответствующих элементов И группы, а выходы соединены с соответствующими управляющими выходами с второго по (и — 1)-й (и-динамический диапазон) блока управления, первые входы элементов И группы с первого по (п-1)-й соединены с выходами формирователей импульсов первой группы соответственно с второго по (n — 1)-й, выходы формирователей импульсов второй группы с первого по (n — 2)-й соединены с входами элементов ИЛИ с (n — 2)-ro по первый соответственно, вход каждого формирователя импульсов первой группы, начиная с второго, соединен с выходом предыдущего формирователя

1176439 импульсов первой группы, выход и-го формирователя импульсов первой группы соединен с выходом обнуления блока управления, вход каждого форми1.ователя импульсов второй группы, начиная с второго, соединен с выходом предыдущего формирователя импульсов второй группы, вход первого формирователя импульсов второй группы соединен с третьим входом блока управления, при этбм узел формирования задержки содержит триггер, элемент И и делитель частоты, подключенный выходом к первому управляющему выходу узла формирования задержки и входу сброса триггера, установочный вход которого соединен с первым входом узла формирования задержки, второй вход и второй управляющий выход которого подключены соответственно к первому и второ" му входам элемента И, выход которого подключен к входу делителя частоты, выход триггера соединен с вторым входом элемента И, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок дополнительных узлов формирования задержки и элемент ИЛИ, входы которого соединены с первым управляющим выходом узла формирования задержки и группой управляющих выходов блока дополнительных узлов формирования задержки, первый вход которого. соединен с первым выходом генератора частот, второй управляющий выход узла формирования задержки соединен с в горым входом блока дополнительных узлов формирования задержки, третий вход которого соединен с вторым входом узла формирования задержки и выходом обнуления блока управления, выход элемента ИЛИ сое-, динеь с входом, обнуления двоичного. умножителя и входом формирователя импульсов, кроме того, в блок управления введены регистр сдвига и узел

Изобретение относится к автомати-. ° ке и вычислительной т хинке и может быть использовано при построении быстродействующих преобразователей частоты временной группы, а также 5 при построении частотно-импульсных синхронизации, причем выход первого формирователя импульсов первой группы подключен к первому управляющему выходу блока управления, первый и второй входы которого соответственно соединены с первым и вторым входами узла синхронизации, выход которого подключен к входу первого формирователя импульсов первой группы, выход (n-2)-го формирователя импульсов второй группы соединен с первым управляющим входом регистра сдвига, второй управляющий вход которого соединен с выходом п-го формирователя импульсов первой группы, выходы разрядов регистра сдвига подключены к вторым входам соответствующих элементов И группы, при этом узел синхронизации содержит два триггера, первый и второй входы узла синхронизации соединены с синхровходами соответственно первого и второго триггеров, выход второго триггера соединен с выходом узла синхронизации и входом обнуления первого триггера, выход которого соединен с информационным входом второго триггера, причем блок дополнительных узлов формирования задержки содержит группу (п — 1) узлов формирования задержки и группу (n — 1).элементов

И, первые входы элементов И подключены к второму входу блока дополнительных узлов формирования задержки, третий вход которого подключен к первым входам формирователей задержки группы, вторые входы которых подключены к выходам элементов И группы, а первые управляющие выходы соединены с управляющими выходами группы блока дополнительных узлов формирования задержки, второй управляющий выход каждого узла формирования задержки группы подключен к вхо-, дам всех последующих элементов И группы. функциональных преобразователей информации.

Цель изобретения — повышение точности умножения.

На фиг. 1 представлена структурная схема умножителя частоты; на

1176439 з фиг. 2 — структурная схема одной из возможных реализаций блока управле-. ния; на фиг. 3 — структурная схема узла формирования задержки и блока дополнительных узлов формирования задержки.

Умножитель частоты содержит блок

1 управления, подключенный первым входом 2 к шине ввода умножаемой частоты; вторым входом 3 — к первому

10 выходу генератора 4 частот и к вторым входам соответственно 5 и 6 узла 7 формирования задержки и блока 8 дополнительных узлов формирования задержки; выходом обнуления 9. — последовательно к входу обнуления измерителя периода 10 и входу обнуления фазы первого управляемого генера тора 11, к первому управляющему вхо.ду 12 узла 7 формирования задержки 20 и первому управляющему входу 13 блока 8 дополнительных узлов формирования задержки; группой управляющих выходов 14 — к группе синхровходов блока 15 регистров, первая. группа входов которого соединена с информационными выходами измерителя периода

10, счетный вход которого связан с тактовым выходом первого управляемого генератора 11, соединенного вхо- 30 дами опорных частот с выходами генератора 4 частот, причем управляющий выход измерителя периода 10 подключен к управляющему входу первого управляемого генератора 11, группа 35 информационных выходов которого соединена с второй группой входов блока 15 регистра, первая и вторая группы выходов которого подключены соответственно к информационным входам дво- 10 ичного умножителя 16 и второго управляемого генератора 17, соединенного входами опорных частот с выходами генератора 4 сетки частот, причем выход второго управляемого генератора 45

17 соединен с вторым входом вычитателя частот 18, к первому входу Которого подключен частотный выход двоичного умножителя 16, соединенного тактовым входом с выходом вычитателя час- 50 тот 18 и шиной вывода умноженной частоты, при этом второй управляющий выход узла 7 формирования задержки связан с вторым управляющим входом 19 блока 8 дополнительных узлов формиро-55 вания задержки, группа выходов 20 которого вместе с первым управляющим выходом 21 узла 7 формирования задерж4 ки подключена к входам элемента ИЛИ

22, выход которого объединен с входом обнуления двоичного умножителя 16 и входом формирова еля импульсов 23, выход которого объединен с синхровходами двоичного умножителя 16 и второго управляемого генератора 17 и третьим входом 24 блока 1 управления.

Блок 15 регистров содержит группу из (n — 1)-го последовательно соединенных регистров 25-j (где 1 4 j < ((n — 1)), синхровходы которых связаны -соответственно с группой синхровходов данного блока 15, первая и вторая группы входов которого связаны соот-. ветственно с входами первой и второй групп разрядов первого регистра 25, а выходы первой и второй групп разрядов последнего регистра 25 — (n — 1)с первой и второй группами выходов данного блока 15.

Блок 1 управления содержит узел

26 синхронизации, реверсивный регистр сдвига 27, две группы соответственно из и и n — 2 последовательно соединенных формирователей 28 и 29, группу из n — 2 элементов И 30 и группу из

n — 2 элементов ИЛИ 31, выходы последней вместе с выходом первого формиро-, вателя 28 — 1 первой группы формирователей 28 подключены к группе управляющих выходов 14 блока 1 управления, причем первый 2 и второй 3 входы блока 1 управления соответственно связаны с первым и вторым входами узла 26 синхронизации, выход которого подключен к входу первого формирователя 28 — 1 первой группы формиро-. вателей 28, выход (j + 1)-го формирователя 28 — (j + 1) которой (где

1 (j 6 (n — 2)).подключен к первому входу j-го элемента И 30, выход которого соединен с первым входом j-го элемента ИЛИ 31, к второму входу которого подключен выход j-ro формирователя 29 — j второй группы формирователей 29, вход первого формирователя 29 — 1 которой соединен с третьим входом 24 блока 1 управления, выход (n — 2j-ro формирователя 29 — . (n — 2) данной группы также соединен с первым управляющим входом реверсивного регистра сдвига 27, второй управляющий вход которого объединен с выходом n-ro формирователя 28 — n первой группы формирователей 28 и выходом обнуления 9 блока 1 управле-ния выходы реверсивного регистра

1176439 сдвига 27 последовательно подключены к вторым входам элементов И 30, j-й .выход — к второму входу j-го элемента И 30 - j.

Узел 26 синхронизации содержит два триггера 32, первый и второй входы узла 26 синхронизации соедине-. ны с синхровходами соответственно первого 32 — 1 и второго 32 — 2 триггеров, выход последнего объединен с выходом узла 26 синхронизации и входом обнуления первого триггера

32 — 1, выход KQTaporo связан с ин формационным входом второго триггера 32 — 2.

Узел 7 формирователя задержки содержит триггер 33, элемент И 34, де-. литель 35, выход которого объединен с первым управляющим выходом 21 узла 7 формирования задержки и входом обнуления триггера 33, с установочным входом которого связан управляющий вход 12 данного узла 7, причем вход триггера 33 объединен с вторым управляющим выходом 19 узла 7 и первым входом элемента И 34, к второму входу которого подключен второй вход

5 узла 7, выход элемента И 34 соединен с входом делителя 35.

Блок 8 дополнительных узлов формирования задержки содержит группу 36 узлов формирования задержки и группу элементов И 37 по (n — 1)-му элемен-. ту каждая, первые входы элементов последней группы 37 объединены между собой и с вторым управляющим входом

19 блока 8, причем к управляющему входу j-гр узла 36 формирования задержки блока 8 подключен выход j-го элемента И 37 (где 1 4 j c(n — 1)), который имеет j + 1 входов, последние (j + 1)-е входы j z элементов И

37 объединены между собойи с первым управляющим входом 13 блока 8, вто-: рой управляющий вход которого объединен со счетными входами узлов 36 формирования задержки, первые управляющие выходы которых соответственно связаны с группой управляющих выхо-. дов 20 блока 8, причем второй управляющий выход каждого j-ro узла 36 формирования задержки объединен с (j +-1)-ми входами i-х элементов И 37 (где j (i «<(и — 1)).

Умножитель работает следующим образом.

Импульсная последовательность. в н в ааке э где мни .макс

55 соответственно минимальное и максимальное значение умножаемой частоты, поступает на первый вход 2 блока 1 управления, где подается на первый вход узла 26 синхронизации, который предназначен для согласования случайного во времени момента поступления входного импульса с опорной частотой.

С выхода узла 26 засинхронизированный импульс поступает на вход первого формирователя 28 — 1. За время, равное полупериоду опорной частоты, на выходах первой группы формирователей

28 формируются последовательно и сдвинутых во времени импульсов. Импульс с выхода первого формирователя

28 — 1 сразу подается на выход из группы управляющих выходов 14. Импуль" сы с выходов следующих (п — 2) формирователей поступают на входы соответствующих элементов И 30. С выходов открытых элементов И 30 импульсы проходят на группу управляющих выходов

14 через соответствующие элементы

ИЛИ 31. Элементы И 30 управляются по вторым входам сигналами с выхода. реверсивного регистра сдвига 27, с помощью которого реализуется продвижение кодов периода Т „входного сигнала.

В регистре 27, разрядность которо го равна (п — 2), установленная в единицу группа разрядов соответствует свободным регистрам блока 15 регистров и разрешает подачу на них синхроимпульсов, управляя соответствующим элементом И 30.

Как только код периода достиг нужного регистра в блоке 15 регистров, последним и-м импульсом с выхода п-го формирователя первой группы формирователей 28 управляющий код в регистре сдвига 27 сдвигается влево, в освободившийся разряд заносится нуль. Таким образом, указывается, что количество свободных регистров в блоке 15 регистров уменьшилось на единицу. Кро-. ме того, этим импульсом производится обнуление измерителя периода 3 и счет,чика первого управляемого генератора

11. При нулевом состоянии этого счетчика первый управляемый генератор 11 подключает вход с максимальной опорной частотой через тактовый выход к счетному входу измерителя периода 10.

Этим импульсом, поступающим на управляющий вход 12 первого узла 7 и на первый управляющий вход 13 блока 8

7 117 дополнительных узлов формирования задержки, запускается один из узлов формирования задержки. Для рассогласования работы узлов во времени вводится приоритетное обслуживание импульсов пуска: первый узел формирова" ния задержки 7 имеет наивысший приоритет, узлы блока 8 дополнительных узлов формирования задержки имеют приоритеты, убывающие при увеличении 10 их порядкового номера.

Таким образом, если j-й узел готов к пуску (где О (j ((n — 1)), эа нулевой принимается первый узел

7, то он запрещает пуск j ì узлам (где j « i), он запустится, если все

К-е узлы (где К « j) заняты формированием задержки. Для реализации приоритетного обслуживания импульсов в блоке .8 дополнительных узлов введена 20 группа из (п — 1)-го элемента И.

Пусть первый узел 7 готов к пуску, тогда обнулены триггер 33 и делитель

35, коэффициент пересчета К которого для периода опорной частоты и макси- 2 мального периода Тщс, входного сигнала выбирается из условия КТО = Т с.

Триггер 33, выходом связанный через второй управляющий выход 18 данного узла с вторым управляющим вхо" дом 19 блока 8 дополнительных узлов, управляет первыми входами элементов

И 37, запрещая запуск узлам данного блока. Поэтому импульс пуска с выхо-., да обнуления 9 блока 1 управления установит в единицу только триггер

33 первого узла 7, при этом снимется запрет узлов блока 8, причем делитель 35 первого узла 7 начнет считать импульсы опорной частоты, поступающие со счетного входа 5 данного . 40 узла.

Через время, равное Т„ „ на выходе делителя 35 появится импульс, который обнулит триггер 33, сигнализируя о готовности узла 7 к пуску, а также через первый управляющий выход 21 данного узла и элемент ИЛИ 22 обнулит двоичный умножитель 16 и поступит на вход формирователя импуль- у> сов 23. Задержанный на формирователе импульс, поступая на синхровходы двоичного умножителя 16 и второго управляемого генератора 17, записывает соответственно код периода и ре-, $5 гистр двоичного умножителя 16, код поддиапазона в регистр генератора

17. Код поддиапазона, задержанный

6439 8 как и код периода на время Т„, при движении по регистрам блока

15 регистров, соответствует состоянию счетчика первого управляемого генератора 11, в момент окончания периода входного сигнала. Кроме того, этот импульс через третий вход

24 блока 1 управленчя поступает на вход первого формирователя второй группы формирователей 29 данного блока.

Формируемые на выходах второй группы формирователей 29 (и — 2) сдвинутых во времени импульсов вместе с импульсами, формируемыми делителем

35 узла 7 и формирователем импуль-. сов 23, занимают интервал времени, равный полупериоду опорной частоты.

Такое распределение, когда последовательность импульсов, формируемая по фронту периода Te„, занимает один полупериод опорной частоты, а последовательность импульсов, формируемая при срабатывании узла формирования задержки, — другой, необходимо для разделения во времени возможного совпадения момента поступления на вход умножителя периода Т „ и срабатывания узла формирования задержки.

Таким образом, п — 2 импульса с выходов второй группы формирователей

29 через соответствующие элементы

ИЛИ 31 поступают на группу управляющих выходов t4 блока 1 управления, обеспечивая сдвиг кодов в блоке 15 регистров: код периода Т. из (n-2)-ro

1 регистра 25 — (n — 2) перепишется в (n — 1)-й регистр 25 — (и — 1), код периода Т „. из (n — 3) -го регистра

25 — (n — 3) в (n — 2)-й регистр

25 — (п — 2) и т.д. Кроме того, импульс с выхода (п — 2)-ro формирователк 29 (и — 2) сдвигает вправо управляющий вход в реверсивном регистре сдвига 27, при этом в освободившийся левый разряд запишется единица. Следовательно, количество свободных регистров увеличилось на единицу.

Умноженная частота f, снимается с выхода вычитателя частот.

Таким образом, в предлагаемом умножителе частоты реализуется метод постоянной временной задержки периода входного сигнала перед разверткой в двоичном умножителе. Однако в отличие от прототипа в данном устройстве применяется лишь синхронизация уэ,лов дополнительных формирователей за11764339!

О держек. На фиг. 4 г, д, е, ж показано движение кодов в предлагаемом умножителе по. регистрам 25 — 1

25 †.2, 25 - 3 блока 15 регистров, регистру двоичного умножителя.

Период Т входного сигнала вы Ф1 шел за Предел диапазона так, что

Т4+1 ТжннВремя развертки каждого периода Т „, не зависит от обнуления двоичного умножителя, а ограничивается момента-, ми срабатывания узлов формирования задержки. Зона ошибки занимает интервал времени, равный периоду искаженного входного сигнала Т;,, что, в общем случае, для умножителя частоты с динамическим диапазоном, равным и, будет в 2п раз меньше,чем упрототипа.

117б439

1176439

Составитель В. Данчеев

Редактор О.Колесникова Техреду.Кастелевич Корректор С.!Дектер

Заказ 5375/54 Тираж 872. 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