Умножитель частоты следования импульсов

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах контроля и сбора информации . Цель изобретения - повышение точности работы умножителя. Предлагаемый умножитель частоты следования импульсов содержит два управляемых делителя частоты, два счетчика , регистр, триггер, формирователь управляющих импульсов,, генератор тактовых импульсов, пять элементов И и два элемента ИЛИ с соответствующими связями. Умножитель осуществляет формирование последовательности импульсов, пропорциональный коду на его установочных входах. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 06 F 7/68

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И A ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3943182/24-24 (22) 08.08.85 (46) 15.02.87. Бюл. М- 6 (71) Локомотивное депо им. С.M.Кирова 10жной железной дороги (72) А.И.Фертель, Е.Н.Бантюков, В.Б.Бойчук, Г.Е,Климов и 3.В.Смолина (53) 681.325 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1008740, кл. G 06 F 7/68, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1038943, кл. G 06 F 7/68, 1982. (54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ

ИМПУЛЬСОВ

„„Я0„„1290313 A 1 (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах контроля и сбора информации. Цель изобретения — повьппение точности работы умножителя. Предлагаемый умножитель частоты следования импульсов содержит два управляемых делителя частоты, два счетчика, регистр, триггер, формирователь управляющих импульсов, генератор тактовых импульсов, пять элементов И и два элемента ИЛИ с соответствующими связями. Умножитель осуществляет формирование последовательности импульсов, пропорциональный коду на его установочных входах. 2 ил. t !2903

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах контроля и сбора информации.

Цель изобретения — повышение точности работы умножителя частоты сле" дования импульсов.

На фиг.l представлена функциональная схема умножителя частоты следования импульсов, на фиг.2 — функциональ-1Р ная схема формирователя управляющих импульсов

Умножитель частоты следования импульсов содержит генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 управляющих импульсов, элементы И 3 и 4, первый управляемый делитель 5 частоты, первый счетчик 6, регистр 7, второй управляемый делитель 8 частоты, тре- 20 тий и четвертый элементы И 9 и 10, первый и второй элементы ИЛИ ll и, 12, пятый элемент И 13, второй счетчик

14. D-триггер 15, шину 16 установки коэффициента умножения, информацион- 25 ный вход 17 умножителя, установочный вход 18 умножителя, информационный выход 19 умножителя и выход 20 окончания работы умножителя, причем первый вход формирователя 2 управляющих импульсов соединен с информационным входом 17 умножителя, разрядные Bl>1 ходы первого счетчика б соединены соответственно с информационными вхо-, дами регистра 7, выход первого элемента ИЛИ 11 соединен с вычитающим входом второго счетчика 14 и с,информационным выходом 19 умножителя, выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с первыми входами первого 40 и второго элементов И 3 и 4 и с вторым входом формирователя 2 управляющих импульсов, инверсный выход второго управляемого делителя 8 частоты соединен с входом установки в 0 45 второго счетчика 14 и с вторым входом первого элемента И 3, выход которого соединен с тактовым входом второго управляемого делителя 8 час тоты и первым входом третьего эле- р мента И 9, инверсный выход первого управляемого делителя 5 частоты соединен с вторым входом второго элемента И 4, выход которого соединен с тактовым входом первого управляемого делителя 5 частоты,прямей выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 6, разрядные выходы регистра 7 соединены соответствен13 2 но с информационными входами второго управляемого делителя 8 частоты, прямой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента

И 10, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 11, прямой выход D-триггера соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 12 и с вторым входом третьего элемента

И 9, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ !1, инверсный выход D-триггера соединен с вторым входом четвертого элемента

И 10, инверсный выход переполнения второго счетчика 14 соединен с информационным входом D-триггера, с третьим входом четвертого элемента И 10 и с инверсным входом пятого элемента

И 13, входы установки второго счетчика 14 соединены соответственно с информационными входами первого управляемого делителя 5 частоты и с шиной lб установки коэффициента умножения умножителя, выход пято" î элемента И 13 соединен с входом разрешения записи информации второго счетчика 14 и с первым входом установки в "0" D-тригггера 15 установочный вход 18 умножителя соединен с входами установки в "0 первого и второго управляемых делителей 5 и 8 часто° ты и регистра 7, с первым входом установки в "0" первого счечтика 6 и с вторым входом установки в "0 Dтриггера 15, первый выход формирователя 2 управляющих импульсов соединен с вторым входом установки в

11 fl

0 первого счетчика б, с входом разрешения записи информации второго управляемого делителя 8 частоты и с вторым входом второго элемента

ИЛИ 12, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И 13, второй выход формирователя 2 управляющих импульсов соединен с входами разрешения записи информации первого управляемого делителя 5 частоты и регистра 7 и с тактовым входом Dтриггера 15, третий выход формирователя 2 управляющих импульсов соединен с выходом 20 окончания работы умножителя.

Формирователь 2 управляющих импульсов содержит первый D-триггер 21 первый элемент 22 задержки, второй

D-триггер 23, второй, третий и четвертый элементы 24, 25 и 26 задержки, причем тактовый вход первого D1290313 триггера 21 является вторым входом формирователя 2 управляющих импульсов, информационный вход первого Dтриггера 21 соединен с шиной "1" умножителя, прямой выход первого

D-триггера 21 соединен с информационным входом второго D-. òðèããåðà 23, тактовый вход которого соединен с выходом первого элемента 22 задержки, вход которого является первым 10 входом формирователя 2 управляющих импульсов, прямой выход второго . Dтриггера 23 соединен с входом второго элемента 24 задержки, выход которого соединен с входом третьего эле- 15 мента 25 задержки и входом установки в "0" второго D-триггера 23, выход третьего элемента 25 задержки соединен с входом четвертого элемента 26 задержки и является первым вы- 20 ходом формирователя 2 управляющих импульсов, выход четвертого элемента

26 задержки соединен с входом установки в "0" первого D-триггера 21, инверсный выход которого является третьим выходом формирователя 2 управляющих импульсов, вторым выходом которого является прямой вход второго D-триггера 23.

Умножитель работает следующим об- 30 разом.

В исходном состоянии триггер 15, счетчик 6 и регистр 7 находятся в нулевом положении, управляемые делителя 5 и 8 частоты и формирователь

2 управляющих импульсов находятся в исходном положении, элементы И 3 и 4 закрыты из-за отсутствия сигналов на первых выходах управляемых делителей

5 и 8 частоты соответственно, щ .счетчик 14 удерживается в нулевом положении из-за отсутствия сигнала на инверсном выходе управляемого делителя 8 частоты. Установка устройства в исходное состояние произ- 45 водится подачей импульса на вход 18.

При наличии на шине 16 нулевого кода (когда установлен коэффициент умножения К, равный О) и поступлении 50 импульсов умножаемой частоты f на вход 17 на выходе 19 отсутствуют импульсы, так как элементы И 3 и 4 закрыты.

Код коэффициента умножения первоначально подается на шину 16 перед подачей импульсов умножаемой частоты на вход 17.

Во время работы код коэффициента умножения должен постоянного находиться на шине !6.

При поступлении первого после включения устройства импульса умножаемой частоты на вход 17 формирователь 2 снимает сигнал со своего третьего выхода и после окончания задержанного на импульса генерато1 ра 1 тактовых импульсов, первого пос-: ле появления импульса на входе 17, выдает на свой второй выход импульс, который записывает в управляемый делитель 5 частоты код коэффициента деления (коэффициент деления управляемого делителя 5 равен коэффициенту умножения устройства К) с шины 16, при этом открывается по первому входу элемент И 4 и переписывается в регистр 7 содержимое счетчика 6 код числа "0 . При этом коэффициент деления управляемого делителя 8 частоты устанавливается равным "0" и подтверждает нулевое положение триггера 15, так как на выходе счетчика

14 отсутствует сигнал. Через время (7 — t ) после окончания импульса на втором выходе формирователя 2 на его первом выходе появляется импульс, который подтверждает нулевое положение счетчика 6, записывает в управляемый делитель 8 частоты коэффициент деления — содержимое регистра

7 (в данном случае это код числа "0")

На первом выходе управляемого делителя 8 частоты по-прежнему отсутствует сигнал, и элемент И 3 остается закрытым. Кроме того, импульс с первого выхода формирователя 2 проходит через элемент ИЛИ 12 и элемент И 13 (элемент И 13 открыт, так как на вы-. ходе счетчика 14 отсутствует сигнал) на вход сброса триггера 15, подтверждая его нулевое положение, и на вход записи информации счетчика 14 однако коэффициент умножения не записывается в счетчик 14, так как он удерживается в нулевом положении ввиду отсутствия сигнала на первом выходе управляемого делителя 8 частоты.

Через время t после окончания импульса на первом выходе формирователя 2 появляется сигнал на его третьем выходе.

Импульсы на первом и на втором выходах формирователя 2 появляются и оканчиваются во время паузы импульсов генератора 1. Появляющиеся пос10

45

5 129 ле этой паузы импульсы генератора 1 с частотой f начинают проходить на о тактовый вход управляемого делителя

5 частоты, с выхода которого импульf сы с частотой f = - поступают на

К. суммирующий вход счетчика 6 и фиксируются им. Таким образом, в течение первого периода импульсов умножаемой частоты на выход 19 не выдаются импульсы, в это время только определяется величина периода импульсов умножаемой частоты, поступающих на вход 17.

При поступлении второго импульса на вход 17 аналогично предыдущему после окончания задержанного на 7, импульса генератора 1, первого после появления импульса на входе 17, формирователь 2 выдает на свой второй выход импульс, который записывает в управляемый делитель 5 частоты код коэффициента деления с шины 16 (на его первом выходе при этом сохраняется сигнал), подтверждает нулевое положение триггера 15, посту пая на его тактовый вход (на информационном входе триггера 15 отсутствует сигнал) и переписывает в регистр 7 содержимое счетчика 6, в котором наТ f, ходится код числа N = Т f

1 К 3 где Т вЂ” окончившийся период импульсов умножаемой частоты. Через время (7 — t, ) после окончания импульса яз на втором выходе формирователя 2 на

его первом выходе появляется импульс который устанавливает в нулевое положение счетчик 6, записывает в управляемый делитель 8 частоты код ко-. эффициента деления — содержимое регистра 7 (число N) на первом выходе управляемого делителя 8 частоты появляется сигнал, открывается элемент И 3 и разрешается работа счетчика 14. Через элемент ИЛИ 12 и открытый элемент И 13 импульс с первого выхода формирователя 2 проходит на первый вход сброса триггера 15, подтверждая его нулевое положение, и .на вход записи информации счетчика )4, в который заносится коэффициент умножения К. На выходе счетчика 14 появляется сигнал, при этом открывается элемент И !0 и закрывается элемент

И 13. Через время t, после окончания импульса на первом выходе формирователя 2 появляется сигнал на его

0313 6 третьем выходе, Появляющиеся после окончания паузы, в которой работал формирователь 2, импульсы генератора

1 частотой f, через элемент И 4 поступают на тактовый вход управляемого делителя 5 частоты, с выхода которого импульсы частотой f, поступают на суммирующий вход счетчика 6 и фиксируются им (идет определение значения текущего периода импульсов умножаемой частоты). Одновременно импульсы генератора поступают через элемент И .3 на тактовый вход управляемого делителя 8 частоты и на первый вход элемента И 9, который закрыт из-за отсутствия сигнала на единичном выходе триггера 15. С выхода управляемого делителя 8 частоты имf пульсы f = - поступают через откN рытый элемент И 10 и элемент ИЛИ 11 на выход 19 и на вычитающий вход счетчика 14 и каждый импульс вычитаtt ет 1 из содержимого счетчика 14.

Таким образом, с прихода второго импульса умножаемой частоты на выход

l9 начинают выдаваться импульсы с & К частотой f1 = -" — — =; = К" f. При

Тг- r поступлении третьего и последующих импульсов умножаемой частоты на вход

"17 аналогиччо указанному каждый раэ после окончания задержанного на импульса генератора 1, первого после появления импульса на входе 17, формирователь 2 выдает на свой второй выход импульс, ко орый записывает код коэффициента деления в управляе40 мый делитель 5 частоты, переписывает в регистр 7 содержимое счетчика 6 и поступает на тактовый вход триггера 15. На выходе управляемого делителя 5 частоты сохраняется сигнал.

В регистр 7 записывается число N— код окончившегося периода импульсов умножаемой частоты. Если окончившийся период импульсов умножаемой чаcTOTf, равен предыдущему и на выход

19 выдано К импульсов, то в счетчике

14 оказывается "0", в момент окончания импульса на вычитающем входе счетчика 14 исчезает сигнал на его выходе и при поступлении импульса с второго выхода формирователя 2 на тактовый вход триггера 15 на его информационном входе отсутствует сигнал, по переднему фронту паступивше го на тактовый вход импульса под129031 3 8 тверждается нулевое положение триггера 15. Через время (" — t ) пос"з с з ле окончания импульса на втором выходе формирователя 2 на его первом выходе появляется импульс, который устанавливает в нулевое положение

Счетчик 6, записывает в управляемый делитель 8 частоты код коэффициента деления — содержимое регистра 7 и через элемент ИЛИ 12 и открытый из- !О за отсутствия сигнала на выходе счетчика 14 элемент И 13 проходит на вход сброса триггера 15, подтверждая его нулевое состояние, и на вход записи информации счетчика 14, записывая в него число К. Через время t, после окончания импульса на первом выходе формирователя 2 появляется сигнал на его третьем выходе. Устройство подготовлено к следую-20 щему циклу работы. Если окончившийся период импульсов умножаемой частоты меньше предыдущего, то в момент появления импульса на входе !7 на выход 19 выдается импульсов меньше, чем К, и на выходе счетчика 14 и на информационном входе триггера 15 появляется сигнал (единичного уровня, элемент И 13 закрыт. Тогда при поступлении импульса с второго выхода формирователя 2 триггер 15 устанавливается в единичное положение по переднему фронту этого импульса.

При этом закрывается по второму входу элемент И 10, открывается элемент 35

И 9 и через элемент ИЛИ 12 сигнал с единичного выхода триггера 15 поступает на первый вход элемента И 13, но на его выход сигнал не проходит, так как элемент И 13. закрыт сигналом с выхода счетчика 14. После окончания импульса на втором выходе формирователя 2 через время (— t, на его первом выходе появляется импульс который устанавливает в нулевое по- 45 ложение счетчик б, записывает в управляемый делитель 8 частоты коэффициент деления и поступает на первый вход элемента ИЛИ 12, но на его выход не проходит, так как на втором 50 входе и на выходе элемента ИЛИ 12 уже имеется сигнал с единичного выхода триггера 15. Через время t, после окончания импульса на первом выходе формирователя 2 появляется 55 сигнал на его третьем выходе.

Импульсы генератора 1, поступающие после этого на вторые входы элементов И 4 и 3, проходят на тактовые входы управляемых делителей 5 и 8 частоты соответственно. Одновременно импульсы с выхода элемента И 3 проходят через элементы И 9 и ИЛИ ll на вычитающий вход счетчика )4 и на выходную шину 19. В момент окончания на вычитающем входе счетчика

14 импульса, записавшего в него число "0", на выходе счетчика !4 исчезает сигнал (появляется сигнал нулевого уровня7, закрывается по первому входу элемент И 10, открывается элемент И 13 и сигнал с его выхода устанавливает в нулевое положение триггер 15 и записывает в счетчик 14 число К. Сигнал снимается с вторых входов элементов И 9 и

ИЛИ 12 и открывается элемент И 10 по второму входу. На выходе счетчика

14 появляется сигнал, закрывающий элемент И 13 и открывающий по первому входу элемент И 10. Устройство отрабатывает следующий цикл умножения частоты. Таким образом, в этом случае на выход 19 выдается К импульсов (коррекция числа импульсов, выдаваемых на выход 19, в этом случае возможна, если разность между числом К и числом выданных управляемым делителем 8 частоты импульсов меньше, чем N — код окончившегося периода импульсов умножаемой частоты) .

Если в течение текущего периода импульсов умножаемой частоты на выход 19 выдается число импульсов, равное коэффициенту умножения К, то после окончания импульса, записавшего в счетчик 14 число "0", исчезает сигнал на его выходе, открывается элемент И 13 и закрывается элемент

И 10. При этом остальные импульсы с выхода управляемого делителя 8 частоты, появляющиеся до появления импульса умножаемой частоты, на выход не проходят, т.е. если предыдущий период оказался меньше текущего,(управляемый делитель 8 частоты в течение текущего периода импульсов умножаемой частоты выдает больше импульсов, чем коэффициент умножения К), то на выход 19 выдается ровно К импульсов. При появлении импульса умножаемой частоты на входе 17 устройство работает аналогично указанному вьппе, т.е ° импульс с второго выхода формирователя 2 записывает в управля!

0313 10

9 емый делитель 5 частоты коэффициент деления, в регистр 7 — содержимое счетчика 6 и подтверждает нулевое положение триггера 15. Появляющийся потом на первом выходе формирователя

2 импульс устанавливает счетчик 6 в нулевое положение, записывает в управляемый делитель 8 частоты коэффициент деления К, поступая через элементы ИЛИ 12 и И 13, подтверждает нулевое положение триггера 15 и записывает в счетчик 14 число К.

Далее устройство отрабатывает следующий цикл умножения частоты.

Код коэффициента умножения изменяется путем установки умножителя частоты в исходное состояние, подачи импульса на установочный вход 18 и подачи кода коэффициента умножения во время отсутствия импульсов умножаемой частоты на информационном входе 17.

20 мента задержки, выход которого соединен с входом третьего элемента задержки и входом установки в "0" второго В-триггера, выход третьего элемента задержки соединен с входом четвертого элемента задержки и является первым выходом формирователя управляющих импульсов, выход четвертого элемента задержки соединен с входом установки в "0" первого Dтриггера, прямой выход второго Dтриггера является вторым выходом формирователя управляющих импульсов, инверсный выход первого D-триггера является третьим выходом формирователя управляющих импульсов, кроме того, в умножитель введены второй управляемый делитель частоты, D— триггер, второй элемент ИЛИ и пять элементов И, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов И и с вторым входом формирователя управляющих импульсов, ин35

55

Формула и з о б р е т е н и я умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, регистр, первый и второй счетчики, первый управляемый делитель частоты, формировател ь управ" ляющих импульсов и первый элемент

ИЛИ, причем первый вход формирователя управляющих импульсов является информационным входом умножителя, разрядные выходы первого счетчика соединены соответственно с информационными входами регистра, а выход первого элемента ИЛИ соединен с информационным выходом умножителя, отличающийся тем, что с целью повынения точности работы умножителя, формирователь управляющих импульсов содержит первый и второй D-триггеры и четыре элемента задержки, тактовый вход первого D-триггера является вторым входом формирователя управляющих импульсов, информационный вход первого D-триггера соединен с ниной логической единицы умножителя, прямой выход первого D-триггера соединен с информационным входом второго D-триггера тактовый вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, вход которого является первым входом формирователя управляющих импуль сов, прямой выход второго D-триггера соединен с входом второго элеверсный выход второго управляемого делителя чаетоты соединен с входом установки в "0 второго счетчика и с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с тактовым входом "второго управляемого делителя частоты и с первым входом третьего элемента И, инверсный выход первого управляемого делителя частоты соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с тактовым входом первого управляемого делителя частоты, прямой выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, разрядные выходы регистра соединены соответственно с информационными входами второго управляемого делителя частоты, прямой выход кокорого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, прямой выход

D-триггера соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, инверсный выход

D-триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И, инверсный выход переполнения второго счетчика соединен с информационным входом Dтриггера, третьим входом четвертого элемента И и инверсным входом пятого элемента И, выход первого элемента

ИЛИ соединен с входом вычитания втоl2

l 2903 I 3

Фиг. 1

Составитель В.Гусев

Техред Л.Олейник

Корректор Г. Решетник

Редактор М.Дылын

Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7902/46

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4 рого счетчика, входы установки которого соединены соответственно с информационными входами первого управляемого пелителячастоты и с шиной установки коэффициента умножения умножителя, выход пятого элемента И сдединен с входом разрешения записи информации второго счетчика и с nept1 I I вым входом установки в 0 D òðèãгера, установочный вход умножителя f0

И 11 соединен с входами установки в 0 первого и второго управляемых делителей частоты и регистра, с первым входом установки в "0" первого счет чика и с вторым входом установки в 15

"0" D-триггера, первый выход формиров ателя управляющих импульсов соединен с вторым входом установки в "0" первого счетчика, входом разрешения записи информации второго управляемого делителя частоты и с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с прямым входом пятого элемента И, второй выход формирователя управляющих

I импульсов соединен с входами разрешения записи информации первого управляемого делителя частоты и регистра и с тактовым входом D-триггера, третий выход формирователя управляющих импульсов соединен с выходом окончания работы умножителя.