Делитель частоты с переменным коэффициентом деления

 

Изобретение относится к им- . пульсной технике и может быть использовано в синтезаторах частот, в цифровых системах автоподстройки частоты,в измерительной аппаратуре. Цель изобретения - снижение требований по быстродействию каждого следующего каскада делителя частоты с переменным коэффициентом деления при сохранении высокого быстродействия всего устройства и снижение его потребляемой-мощности. В устройство содержащее асинхронный двоичный счетчик импульсов на триггерах 1-1, I-2,...,-(N-1),1-N с элементами 2-1 2-2,...,2-(N-I), 2-N установки, элемент 3 совпадения, D -триггер 4, шины: выходную 11, 7 выходного такто вого сигнала, 8-1,8-2,...,8-(N-l), (Л INS 4 00 о о to фиг. 1

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 Н 03 К 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 11Ф(1 и .ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3859659/24-21 (22) 28.02.85 (46) 30.07.86. Бюл. Ф 28 (72) Т.И.Кремнева и В.И.Кремнев (53) 621.384.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И - 1053290, кл. H 03 К 23/00, 14.05.82

Авторское свидетельство СССР

Р 1140248, кл. Н 03 К 23/00, 21.09.83 (54) ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С ПЕРЕМЕННЫИ

КОЭФФИЦИЕНТОМ ДЕЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в синтезаторах частот, в цифровых системах автоподстройки

8- 8- 2 8-3 г-(/1/„„SU„„1248062 А1 частоты,в измерительной аппаратуре.

Цель изобретения — снижение требований по быстродействию каждого следующего каскада делителя частоты с переменным коэффициентом деления при сохранении высокого быстродействия всего устройства и снижение его потребляемой мощности. В устройство,, содержащее асинхронный двоичный счетчик импульсов на триггерах 1 -1, 1-2,...,1-(N-1),1-N с элементами 2-1

2-2,...,2-(N-l), 2-N установки, элемент 3 совпадения, Р -триггер 4, шины: выходную 11, 7 выходного такто вого сигнала, 8-1,8-2,...,8-(N-1), 1248062

8-N кода управления, для достижения цели введены выходной Э -триг гер 5, П-триггер 6 согласования, новые связи, шины: 9 сигнала записи, выходную !1 синхрони".ации.При исполь зонании двоичного счетчика асинхронного типа структура счетного тракта каскада устройства получается наиболее простой Ложет быть применен и универсальный двоичный счетчик,в состав которого входят элементы устанон ки (например, типа К100 ИЕ 136) . НеИзобретение относится к импульсной технике, в частности к устройст .нам автоматики, телемеханики, вычислительной и измерительной техники, и может быть использовано в синтеза- 5 торах частот, в цифровых системах антоподстройки частоты, в измерительной аппаратуре.

Целью изобретения является сни10 жение требований по быстродействию каждого следующего каскада делителя частоты с перменным коэффициентом деления при сохранении высокого быстродействия всего устройства и снижение его потребляемой мощности.

На фиг. l приведена электрическая структурная схема делителя частоты с переменным коэффициентом деления; на фиг ° 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит асинхронный двоичный счетчик импульсов на триггерах 1-1, l -g, 1-3,...,1-(N-I ), 1-Я с элементами 2-1,2-2, 2-3,..., 2 — (N-l ), 2 — N установки, элемент 3 совпадения, Р -триггер 4, выходной

D-триггер 5, D — триггер 6 согласования, шину 7 входного тактового сигнала, шины 8-1,8-2, 8-3,..., 8-(N-I),8-N кода управления, шину 9 сигнала записи, выходную шину 10 и выходную шину 11 синхронизации, Прямой выход D-триггера 4 подключен к выходной шине 1О и к входу управления всех элементов установ- З5 ки, а вход синхронизации — к шине 7 входного тактового сигнала и входу синхронизации счетчика импульсов, обходимо лишь соблюдение одного условия: счетчики, выполненные н одном корпусе (н виде интегральной микросхемы), должны иметь выводы прямых выходов триггеров счетчика, информационные входы для занесения кода управления, вход управления установкой триггеров счетчика в заданные исходные состояния и вход синхронизации.Устройство допускает кодирование, при этом используются шины 9 и 11. 2 ил. информационные входы элементов 2-1

2-2,2-3,...,2-(N-I), 2-N установки соединены с шинами 8-1,8-2,8 — 3,..., 8-(N-I), 8-N кода управления. Выходы первого элемента 2-1 установки подключен к входу установки в нуль первого триггера 1-1 счетчика импульсов,выходы с четвертого по r4 -й элементов установки соединены с входами установки в единицу с четвертого по N -й триггеров счетчика им— пульсов, прямой вьгход каждого предыдущего триггера счетчика импульсов подключен к первому входу синхронизации последующего триггера счет:чика импульсов (в случае счетчика асинхронного типа). Выход элемента 3 совпадения соединен с информационным входом D -триггера 4, а нходы с первого по (N-2) -й — с прямыми выходами первого, третьего и всех последующих, кроме М -го триггеpos счетчика импульсов, Инверсный выход D -триггера 4 подключен к вторым входам синхронизации третьего и последующих триггеров 1-3,..., 1 †(N-l),I-М счетчика импульсов. Информационный вход выходного D -триггера 5 соединен с прямым выходом

rrl-ro триггера )-Й счетчика импульсов, а входы установки в нуль выход ного Р-триггера 5 и D-триггера 6 согласования подключены к инверсному выходу D-триггера 4, прямой выход выходного 11 -триггера 5 соединен с выходной шиной ll синхронизации и входом синхронизации D -триггера 6 согласования, информационный нход

062 4 го выхода выходного 9 -триггера 5 на вход Синхроннзации (тактовый вход старшего каскада ) подаются импульсы длительностью 2" Т - (в данном, вх, и случае 8 т ) с периодом 2 Т „

Ьх< (в данном случае 16 ° Т „). вх, Режим автономного счета осуществляется до тех пор, пока на шину 9 не поступит единичный сигнал записи (старшего каскада, работающего в режиме управляемого счета), Указанный сигнал имеет пологие фронты по сравнению с сигналами младшего каскада, так как быстродействие последнего в несколько раз выше быстродействия старшего каскада.

На фиг.? к временная задержка 1 р окончания сигнала записи старшего каскада относительно спада импульса с прямого выхода 11 -триггера

5 (фиг.2e ) показана увеличенной по сравнению с временем срабатывания (, (фиг. 2 Х, 1) триггеров младшего каскада. После поступления сигнала записи старшего каскада на информационный вход D †тригге 6 (фиг.1) согласования последний переходит в единичное состояние через время („,р после изменения состояния выходного 11 †тригге 5 с единичного на нулевое, Указанное изменение происходит по спаду импульса на прямом выходе предпоследнего (в данном случае третьего) триггера счетчика импульсов (младшего каскада (фиг.2 ) при наличии на прямом выходе последнего (в данном случае четвертого) триггера этого счетчика нулевого сигнала (фиг .2 вх) . Счетчик импульсов младшего каскада продолжает работать в режиме автономного счета до тех пор, пока при единичном сигнале на прямом выходе 5 триггера 6 согласования (фиг.1) не наступит состояние опознавания младшего каскада 11...101 (старший разряд слева).

Из временных диаграмм фиг.2 6, ь, я ) видно, что состояние опознавания в счетчике импульсов младшего каскада приходится на пятый полный импульс входного тактового сигнала

Т „ (фиг.2a).после перехода выходного D -триггера 5 в нулевое состояние. При этом на выходе элемента 3 совпадения формируется единичный сигнал (фиг.2 и) и по спаду (заднему фронту ) шестого (следующего ) импуль" са входного тактового сигнала Т аул

3 1248 которого подключен к шине 9 сигнала записи, а прямой выход — к (Al †!) — му входу элемента 3 совпадения. Выходы второго и третьего элементов 2-2 и

2-3 установки соединены с входами людение одного условия: счетчики, выполненные в одном корпусе (в виде интегральной микросхемы ), должны иметь выводы прямых выходов триггеров счетчика, информационные входы для занесения кода управления, вход управления установкой триггеров 25 счетчика в заданные исходные состояния и вход синхронизации (тактовый вход ) .

Устройство допускает каскадирование, т. е. их последовательное вклю- gp чение, при этом используются шины

9 и 11.

Временные диаг раммы (фиг. 2), поясняющие работу устройства, приведены для случая кода управления 0101

35 (старший разряд слева) и при количе— стве разрядов его счетчика импульсов, равном 4. Условно времена срабатывания 1, триггеров показаны равными."Аналогично прняты .",равными и временные задержки Т „ логических элементов. Единичный сигнал соответствует BblcoKQMó уровню напряжения, а нулевой — низкому, независимо от полярности напряжения пита- 45 ния.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении на шину 7 импульсов входного тактового сигнала

Т, (фиг.2а) в отсутствие сигнала записи (старшего каскадами на шине 9 (фиг.? ж) на прямом выходе -триггера 6 согласования присутствует нулевой сигнал и устройство работает в режиме ав тономного счета, так как импульсы управления с выхода -триггера 4 не выдаются. С прямо50 установки в нуль соответственно второго и третьего триггеров 1-2 и1-3 счетчика импульсов.

При использовании двоичного счетчика асинхронного типа структура 10 счетного тракта каскада устройства получается наиболее простой. Однако это не исключает применения двоичного счетчика другого типа, например универсального двоичного счет- 15 чика, в состав которого входят элементы установки (например, типа

К100 ИЕ 136) . Необходимо лишь соб1 2480Г> 2 (фкг.2«с) D-триггер 4 переходит в единичное состояние. На диаграмме (фиг,2«с) показан сигнал, получаемый на инверсном в ходе этого D-триг гера.В зависимости от кода управления на соответствующие входы установки триггеров счетчика импульсов младшего каскада с выходов элементов установки 2-1,2-2, 2-3,,2(N-1), 2-N, на входы которых поданы единичные сигналы кода управления, посту— пают нулевые импульс»1 (фиг.2 л). В данном случае код управления выбран

0101 (старший разряд слева) и через время, определяемое временем установления триггера счетчика по входу 1с, триггер 1-3 переходит в нулевое сос ояние (III««r . 2 ), а тригг ер

1 — 1 (Лиг.2 h) остается в нулевом попо— женик и после прихода очередного, жесткого импульса входного тактово— го сигнала Т „„ из-за наличия импульса установки (с«>иг.2 n) ««а к — входе этого триггера, так как установка по входам «с H триггеров в требуемые состояния производится независимо от сигналов на остальных входах тригге— ров. Следовательно, триггер 1 — 1 блокируется по переходу в единичное состояние по спаду заднему фронту) очередного шестога импульса входного тактового сигнала Ткх . Триггер

1-2 продолжает работать в режиме автономного счета, а триггер 1-4 переходит в нулевое состояние по переходу 1/О (спаду) сигнала с инверсного выхода 0 -триггера 4, поступаюmего на второй вход синхронизации триггера )-4. Этот переход возможен, так как до появления нулевого сигнала на инверсном выходе "« -триггера 4 на первом входе синхронизации триггера 1-4 присутствовал едини «в ный сигнал с прямого выхода триггера

1-3 (фиг..". 1, 1). Выходной Т« †тригг

5 (с««иг.2e) продолжает оставаться в нулевом состоянии, а D -триггер 6 согласования переходит в нулевое сос таяние из-за наличия на их к -вхо— д.;х нулевого сигнала (фиг.2 х,) с инверсного выхода tI-òðèrreðà 4. После окончания процессов установки триг— геров 1 †1 †1 †»1 счетчика импульсов в состояния, определяемые кодом управления, младший каскад начинает вновь работать в режиме автономного счета до появления следующего сиг— нала записи старшего каскада и перехода 11-триг« ера б согласования в еди««ич»«ое состояние, т. е. цикл савмест." ной работы младшего и старшего каскадов повторяется. С прямого вь«хода

5 выходного Т« -триггера 5 выделлются е;1иничные импульсы длительностью

hl- 1, 2 Т (4 — числа триггеров сч етчика ьхс импульсов младшего каскада), пауза

М-

10 кОТОРыми H3MPIIBP Tc R OT 2 Г,х («х< (режим автономного счета) до (7 + К ° Т„), где K„. — приращение

««1 1 коэффициента деления младшего каскада в режиме управляемого счета (при поступлении импульсов с прямо 5 го выхода 1«-триггера 4 на вход управления элементами 2 — 1, 7.— 2, 2-3, 2 — М вЂ” 1), 2- rJ установки1 к коэффициенту деления в реж««мс автономного

20 счета. Приращение К может кзменять— ся от 1 (режим автономного счета) до (2 -1 ) . Коэс««фициент деления всего устройства определяется пб формуле К = ? . К + К, где К.

IV коэффициент деления старшего каскада, Выходным сигналом всего устрой— ства является единичный сигнал записи (фиг . 1), выдана ем»«й на выходную шину 10 с прямого выхода Б -тркгге30 ра 4. Длительность этого сигнала pBB" на т „,, а период н К раз более периода Т . .(инимальный коэффициент

Охс" устройства К = 2 при К = 1. г

Так как быстродействие триггера определяется минимальным периодом импульсов, поступающих на его вход синхронизации Т п«1 — ? " „, гд е t, время срабатывания три 1« г е р а (в р ем я п е р ехода из одного сост о л кия в д р уг о е ), т о время с раЩ батывакия триггера старшего каскада при минимальной паузе между его входМ- I

III г".1«тактовыми импульс амч 2 Т ех< (выше было указано, что длительность этих кмпульсов постоянка и

45 рак««а 2 Т „) может быть увеличено

Г. i 1 по: рая««е«скю с временем срабатыва— кил триггера младшего каскада в !

2 раз, минималь«1««й пс риод Т,„, В«-1 -,х)

2 t„— в 2 2 = 2 раз, а быст50 родействие триггера старшего каскада и, следовательно, быстродействие с.тар«него каскада в целом по сравнен««ю с бь«стродействием млад«пего кас— када может быть снижено в ? раз.

Если делитель частоты с переменным ка .кафф«11«кентом «IÐÏÐíè«I сОстОит из нескол« ких идентичных управляемых каскадов, в последнем каскаде на

12ч8062 шину 9 сигнала записи старшего каскада необходимо подать единичный уровень напряжения. Настройка каждого управляемого каскада производится автономно, а при соединении каскадов в одно устройство дополнительной отладки не требуется.

В старшем каскаде устройства может быть использован каскад другой структуры при соблюдении следующих условий: сигнал записи старшего каскада должен формироваться по тому перепаду (спаду или фронту) выходного импульса на прямом- выходе

Э-триггера 5, по которому работают. триггеры младшего каскада при подаче на их входы синхронизации тактовых импульсов (на фиг.2 триггеры работают по спаду тактовых импульсов ) и должен охватывать в каждом цикле деления спад лишь одного им1 пульса с шины 11. Выполнение указанных условий необходимо для надежного функционирования устройства при совместной работе каскадов, так как в этом случае каждому сигналу записи старшего каскада соответствует лишь один сигнал записи младшего каскада.

В структуре младшего каскада возможно использование двоичного счетчика импульсов другого типа (нанри— мер, универсального двоичного счетчика типа К100ИЕ136), имеющего выводы прямых выходов триггеров счетчика, входов установки (информации) для занесения кода управления и входов синхронизации и управления установкой триггеров счетчика в заданные состояния. Выходным сигналом устройства может являться сигнал записи любого каскада (на фиг.1 сигнал записи младшего каскада, выведенный на шину 10 ). Минимальное количество триггеров счетчика младшего каскада равно трем, причем и в этом случае на элементы совпадения не подаются сигналы с прямых выходов второго и третьего (последнего ) триггеров счетчика импульсов. Сохраняется и соединение Й вЂ вход этих триггеров с выходами их элементов установки. Максимальное количество разрядов счетчика импульсов младшего каскада практически не ограничено.

Формула изобретения

Делитель частоты с переменным коэффициентом деления, содержащий

1О двоичный, счетчик импульсов, например асинхронного типа, состоящий из

Й последовательно соединенных с первого по Й -й триггеров, с первого по М -й элементы установки, элемент совпадения и 0-триггер, прямой выход которого подключен к выходной шине и к входу управления элементами установки, а вход синхронизации — к шине тактового сигнала и входу синхронизации счетчика импульсов, информационные входы элементов установки соединены с шинами кода управления, выход первого элемента уста15 новки подключен к входу установки в нуль первого триггера счетчика импульсов, выходы с четвертого по

4-й элементов установки соединены с входами установки в единицу с четвертого по М -й триггеров счетчика импулЬсов, прямой выход каждого предыдущего триггера счетчика импульсов подключен к первому входу синхронизации последующего триггера счетчика импульсов, выход элемента совладения соединен с информационным входом D-триггера, а входы с первого по (N-2}-й — с прямыми

30 выходами первого, третьего и всех последующих кроме N-го триггеров счетчика импульсов, причем инверсный выход D-триггера подключен к вторым входам синхронизации с третьего по И-й триггеров счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью снижения требований по быстродействию каждого следующего каскада делителя частоты с переменным коэффициентом деления прн сохранении высокого быстродействия всего устройства и снижения потребляемой мощности, в него введены выходной D-триггер и D-триггер согласования, причем информационный вход выходного D-триггера соединен с прямым выходом N-ro триггера счетчика импульсов, а вход синхронизации — с прямым выходом (N-1) -го триггера счетчика импульсов, входы

50 установки в нуль выходного D-триггера и D — триггера согласования подключены к инверсному выходу

D-триггера, а прямой выход выходного

D-триггера соединен с выходной шиной синхронизации и входом синхронизации

Р-триггера согласования, информацион1ный вход которого подключен к шине сигнала записи, а прямой выход — к

) 248062 (Ч-l ) -му входу элемента совпадения, при этом выходы второго и третьего элементов установки соединены с входами установки в нуль гоответственио второго и третьего триггеров счетчика импульсов .

Составитель А. Соколов

Редактор M.Áàíäóðà Техред М. Ходанич Кооректор П.Пилипенко

Заказ

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул. Проектная 4

Р г

Р

4141/58 Тираж S l 6 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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