Умножитель частоты следования импульсов

 

Изобретение может быть использовано в измерительной технике. Цель изобретения - повьшение точности. Умножитель содержит генератор 1 опорной частоты, счетчики 2, 3 и 4 импульсов , делитель 5 частоты, регистры 6 и 7 , элемент И 8, элемент 9 задержки и блок IО управления. Введение блока I1 коррекции, регистров 12 и 13, блока 14 вычитания частот и образование новых связей между элементами устройства способствует достижению поставленной цели. 2 ил. If (Л С

СОНИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (б)) 4 Н 03 К 5/156

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3880514/24-21 (22) 09.04.85 (46) 30.10.86. Вюл. 1(40 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.Н.Попов, Н.А.Сипягин и В.Н.Лебедев (53) 621.374.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1027830, кл. Н 03 К 23/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 898600, кл. Н 03 К 5/01, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 976482, кл. Н 03 К 5/!56, 1981. (54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ

ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение может быть использовано в измерительной технике. Цель изобретения — повышение точности.

Умножитель содержит генератор 1 опор" ной частоты, счетчики 2, 3 и 4 импульсов, делитель 5 частоты, регистры 6 и 7, элемент И 8, элемент 9 задержки и блок 10 управления. Введение блока 11 коррекции, регистров

12 и 13, блока 14 вычитания частот и образование новых связей между элементами устройства способствует до" стижению поставленной цели. 2 ил.

1267601

Изобретение относится к импульс-. ной технике и может быть испол:ьзовано в измерительной технике и в устройствах автоматики.

Цель изобретения — повьпяение точности.

На фиг.! изображена электрическая структурная схема умножителя частоты следования импульсов, на фиг.2 электрическая функциональная схема блока вычитания частот.

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, первый 2, второй 3, третий 4 счетчики импульсов, делитель

5 частоты, первый 6 и второй 7 регистры, элемент И 8, элемент 9 задержки, блок 10 управления, блок Il коррекции, третий 12 и четвертый 13 . регистры, блок 14 вычитания частот, входную 15 и выходную 16 шины.

Выход генератора опорной частоты соединен с первым входом блока

14 вычитания частот и с входом делителя 5 частоты, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика 2 импульсов и к первому входу блока 10 управления, первый выход; которого соединен с установочным входом делителя 5 частоты и с уста новочным входом первого счетчика 2 импульсов, второй выход — со счетным входом второго счетчика 3 импульсов, третий выход — с синхровходами второго 7, четвертого 13 регистров и второго счетчика 3 импульсов, выход которого подключен к второму . входу блока 10 управления и синхровходу первого регистра 6, информационные входы которого соединены с информационными выходами второго регистра 7, информационные гзходы которого соединены с информационными входами второго счетчика 3 импульсов и с информационными выходами первого счетчика 2 импульсов„

Информационные выходы первого регистра 6 соединены с информационными входами третьего счетчика 4 импульсов, счетный вход которого подключен к выходу блока 14 вычитания частот, а синхровход — к выходу элемента 9 задержки, вход которого соединен с выходной шиной 16 устройства, выходом элемента И 8 и с входом блока ll коррекции, выход которого подключен к второму входу блока 14 вычитания частот, управляющие входы блока 11 коррекции соединены с информационными вьгходами третьего ре!

О

ll5

40 гистра 12, информационные входы которого подключены к информационным выходам четвертого регистра !3, информационные входы которого соединены с информационными выходами делителя

5 частоты, причем третий вход блока 10 управления подключен к входной шине 15 устройства.

Блок 10 управления содержит первый 17 и второй 18 формирователи, триггер 19, элемент И 20. Первый вход блока 10 управления соединен с первым входом элемента И 20, выход которого подключен к второму выходу блока 10 управления, третий выход которого соединен с выходом пер» ного формирователя 17 и подключен к входу второго формирователя 18, выход которого соединен с первым установочным входом триггера 19 и с первым выходом блока 10 управления, второй вход которого подключен к второму установочному входу триггера 19, выход которого соединен с вторым входом элемента И 20, причем третий вход блока 10 управления подключен к входу первого формирователя 17, Блок Il коррекции содержит счетчик 21 импульсов, элементы И 22-1, ...,22-п, элемент Ы1И 23. Управляющие входы блока 11 коррекции соединены с первыми входами элементов

22-1,...,22-п,выходы которых пбдключены к соответствующим входам элемента 23 ИЛИ„ выход которого соединен с выходом блока !! коррекции, вход которого подключен к вторым входам элементов 22-1,...,22-п и к счетному вхоцу счетчика 21 импульсов, информационные выходы которого соецинены с третьими входами соответствующих элементов 22-1

22-п.

Блок 14 вычитания частот содержит инвертор 24, два D-..ðèããåðà 25 и 26, элемент И 27. Первый вход блока 14 вычитания частот подключен к первому входу элемента И 27 и входу инвертора 24, выход которого соединен с синхровходом первого D-триггера 25, информационный вход которого подключен к прямому выходу второго D-триггера

26, синхровход которого подключен к второму входу блока 14 вычитания частот, выход которого соединен с выходом элемента И 27, второй вход кото рого соединен с информационным входом второго D-триггера 26 и с ин1267601 версным выходом последнего, установочный вход которого соединен с инверсным выходом первого D-триггера 25.

Блок 14 вычитания частот работает следующим образом.

На первый вход блока 14 вычитания частот поступает опорная частота

f, от генератора 1, которая проходит через открытый элемент 27 на . выход блока 14 вычитания частот. При переходе импульса на.второй вход блока 14 вычитания частот Р-триггер 26 взводится и элемент И 27 закрывается, уровень логической единицы поступает на информационный вход D- 15 триггера 25, который взводится инвертированным импульсом f. опорной частоты, а нуль с выхода D-триггера 25 сбрасывает D-триггер 26 в нулевое состояние, тем самым вновь открывается элемент И 27, следующим импульсом

F, D-триггера 25 переводится в нулевое состояние, так как íà его вход поступает уровень логического нуля с прямого выхода П-триггера 26. Сле- 25 довательно, блок 14 выделения час—

TQT вырезает один импульс иэ последовательности f,, а затем возвращается в исходное состояние.

Умножитель частоты следования импульсов работает следующим образом.

Импульсная последовательность с

f„„„„-е f» (г-) f»мак (fхмакс =

=2f что соответствует динамическому диапазону, рекомендованному . для первичных преобраэователей7 поступает на третий вход блока 10, а подается на вход формирователя 17 и через него на вход формирователя 18.

Формирователь 17 формирует корот- 4О кие прямоугольные импульсы по переднему фронту входных колебаний с частотой следования, равной частоте последних..Формирователь 18 формирует короткие прямоугольные импульсы по 45

1 заднему фронту импульсной последовательности, поступающей с формирователя 17. Таким образом, на выходах формирователей 17 и 18 формируются импульсные последовательности с частотой, соответствующей частоте входйого сигнала, но сдвинутые друг относительно друга на время „ (Т„длительность импульса на выходе формирователя 17), причем- „ выбирается из условия t„ < i., где, — период импульсов, опорной частоты с выхода генератора l.

Импульсы с выхода формирователя

17 поступают на синхровходы счетчика 3, регистров 7 и 13. Содержимое счетчика 2 переписывается в прямом коде в регистр 7 и в счетчик 3, а содержимое делителя 5 переписывается в регистр 13. Импульсы с выхода формирователя 18 поступают на установочные входы счетчика 2, делителя 5, устанавливая их в нулевое состояние, и на первый установочный вход триггера 19 блока 10 и тем самым взводят последний в единичное состояние, что, в свою очередь, открывает элемент 20 блока 10.

Таким образом, импульсы с генератора 1 поступают на вход делителя

5, коэффициент деления которого равен коэффициенту умножения устройства, и одновременно на первый вход блока 14, импульсы с выхода делителя

5 с частотой f,/И, где М вЂ” коэффициент умножения .устройства, поступают на счетный вход счетчика 2 и через элемент 20 блока 10 на счетный вход счетчика 3, работающего в режиме вычитания. Причем емкость счетчика 3 выбрана в два раза меньше, чем емкость счетчика 2, а разрядность и f, — частота опорных импульсов — выбираются таким образом, чтобы периоду минимальной частоты

T „„„ соответствовал код 1000...0, т.е. единица в старшем разряде. Соответственно код периода максимальной частоты Т„ „,=0100...0. Данное условие позволяет синхронизировать два одновременно протекающих процесса в устройстве: кодирования и развертки кода.

За период Т„ входного сигнала

f„(t) в счетчике 2 образуется код N периода входного сигнала. Значение

N кода периода входного сигнала равно

N=E г foT» l и 1 )»

f ò где Е t — целая часть числа и

И, Так как делитель 5, как и счетчик

2, перед каждым тактом кодирования сбрасывается в нулевое состояние, то к концу периода Т », в делителе 5 образуется некоторое значение кода N, равное

f оТ»

fî ҄— 1 Е t (-- -"-)) И N

f = — — f д .к 2" алых где ь|1

S 12576

По окончании периода Тх, сигналом с третьего выхода блока 10 код N; переписывается в. регистр 7 и счетчик 3, а код >N; — в регистр 13.. В момент кодирования Ту,, (при усло1 вии Т ; = Ty;,< ) на выходе счетчика

3 формируется импульс, который переписывает содержимое (N„ ) регистра 7 в регистр 6, содержимое (ьИ;) регистра 13 — в регистр 12 и сбрасывает в нуль триггер 19 блока 10. Счетчик 4, элемент 8 и элемент 9 задержки объединены функционально в узел развертки кода, т.е. осуществляют генерацию импульсной последовательности с частотой в M раз больше исходной. К моменту появления импульса на выходе элемента 9 задержки (время задержки выбирается равным времени достаточного для формирования полноценного импульса выходной послЕдовательности) в регистре 6 уже находится кодовый эквивалент текущего периода. Сигнал с выхода элемента 9 задержки обеспечивает перезапись содержимого д регистра 6, т.е. значения N:, в счетчик 4, после чего начинается процесс развертки кода.

Если ь11 = О, то элементы 22-1, ...,22-п блока II закрыты и частота на выходе блока II равна нулю, так как частота на выходе данного блока определяется соотношением частота на выходе блока Il, значение кода в регистре 12; частота, подаваемая на вход счетчика 21 блока 11 ; разрядность счетчика 21.

Частота на выходе блока 14 равна (f, -f „), поэтому при N О импульсы с генератора 1 поступают на вход счетчика 21, на развертку кода М;.

В результате частота сигнала на шине 16 равна

fü û, — f. N = fа, - M

Очевидно, что период сигнала на выходе устройства равен Т, /М только при N=0.

Если N Î, то для повышения точности умножения необходимо осуществлять коррекцию периода следованйя ь N импульсов на выходе устройства, причем эта коррекция должна осуществляться равномерно за время Т„.. Ес0l Ь ли, например, величина коэффициента умножения M = 64 и ьИ = 8, то коррекции подлежит каждыи восьмои им пульс на выходе устройства. Коррекция при этом заключается в увеличении периода следования каждого восьФ мого импульса на величину t.. Счетчик 21 блока Il имеет, как и делитель

5, коэффициент деления М. Поэтому при поступлении на вход счетчика 21

М импульсом íà вьгходе блока ll формируется ьИ импульсов, каждый из которых запрещает прохождение очередного импульса с генератора I через блок 14 на вход счетчика 4. Это означает увелйчение периода следования импульсов на выходе устройства на величину t„

При .скачке входного сигнала от

Т„ „ к Т„„.„ в момент окончания периода Т„„„ импульсом с блока !О кодовый эквивалент Т„„„ переписывается в счетчик 3 и регистр 7, а код ьМг»„в регистр !3. Затем начинается процесс кодирования следующего периода.

Импульсная последовательность fÄ/М поступает на входы счетчиков 2 и 3, а импульсная последовательность fz с генератора I через блок 14 — на вход счетчика 3, где происходит развертка и корекция периода Т „, . Copepz

1 одержимое регистра 7 в регистр 6, а содержимое регистра 13 — в регистр 12.

К этому времени заканчивается процесс развертки и коррекции кода максимального периода Т „ . Импульсы с выхода элемента 9 обеспечивают перезапись содержимого регистра 6 в счетчик 4, т.е. устройство осуществляет полную развертку кода и подготавливает к началу очередного процесса развертки и коррекции новое значение кода периода.

В случае ..качка входного сигнала от Т и„ к Т„ „ работа устройства происходит аналогично.

Формула изобретения

Умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, выход которого подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с первым входом блока

Составитель А.Соколов

Техред И.Попович

Редактор Е.Копча

Корректор Е. Рошко

Заказ 5833/57 Тираж 816 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

7 .12 управления и со счетным входом первого счетчика импульсов, установочный вход которого подключен к первому выходу блока управления второй выУ ход которого соединен со счетным вхо; дом второго счетчика импульсов, выход которого подключен к синхровходу первого регистра и к второму входу блока управления, третий выход которого соединен с синхровходом второго регистра и с синхровходом второго счетчика .импульсов, информационные входы которого подключены к информационным выходам первого счетчика импульсов, выход элемента И соединен с выходной шиной и с входом элемента задержки, выход которого подключен к синхровходу третьего счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с соответствующими входами элемента И, информационные входы — с информационными выходами первого регистра, информационные входы которого подключены к информационным выходам второго регистра, информационные входы которого соединены с информационны67601 8 ми выходами первого счетчика импудьсов, причем третий вход блока управления подключен к входной шине, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены третий и четвертый регистры, блок коррекции и блок вычитания частот, выход которого соединен со счет; ным входом третьего счетчика импульсов, первый вход — с входом генератора опорной частоты, второй вход— с выходом блока коррекции, информационный вход которого подключен к выходу элемента И, управляющие входы блока коррекции соединены с информационными выходами третьего регистра, информационные входы которого подключены к информационным выходам четвертого регистра, информационные входы которого подключены к информационным выходам делителя частоты, причем синхровход четвертого регистра соединен с третьим выходом блока уп- r равления, синхровход третьего регист2S ра подключен к второму входу блока управления, первый выход которого соединен с установочным входом делителя частоты.