Умножитель частоты следования импульсов

 

Изобретение может использоваться в измерителях и преобразователях частоты низкочастотных датчиков информации. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет введения в выходной сигнал частотной подставки с возможностью изменения ее величины и знака - достигается за счет введения функциональных преобразователей 3 и 11 и кодовых шин 14 - 16 и организации новых функциональных связей. Устройство также содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, делитель 5 с переменным коэффициентом деления,элемент И 6, блок 7 управления, регистр 8 хранения, формирователь 10 импульсов, счетчик 12 импульсов, преобразователь 13 кодов, входную и выходную шины 9 и 4. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„1598136

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4625883/24-21 (22) 26.12.88 (46) 07.10.90. Бюл. № 37 (71) Омский политехнический институт (72) С.Н. Грызов, А.И. Одинец и С.Г. Миронов (53) 621.374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1305822, кл. Н 03 В 19/00, 01.04.85.

Авторское свидетельство СССР № 1164858, кл. Н 03 В 19/00, Н 03 К 5/156, 13.07.83. (54). УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ

ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение может использовать-. ся в измерителях и преобразователях частоты низкочастотных датчиков ин(51)5 Н 03 К 5/156 Н 03 В 19/00

2 формации. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей sa счет введения в выходной сигнал частотной подставки с возможностью изме. нения ее величины и знака — достигается за счет введения функциональных преобразователей 3 и 11и кодовых шин

14-16 и организации новых функциональных связей. Устройство также содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, делитель 5 с переменным коэффициентом деления, элемент И 6, блок 7 управления, регистр

8 хранения, формирователь 10 импульсов, счетчик 12 импульсов, преобразователь 13 кодов, входную и выходную . шины 9 и 4. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. . 3

1598136

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерителях и преобразователях частоты низкочастотных датчиков информа- ции.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет введения в выходной сигнал частотной подставки с возможностью изменения ее 1р величины и знака.

На фиг. 1 приведена электрическая структурная схема умножителя частоты следования импульсов; на фиг. 2— схема функционального преобразователя; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу умножителя частоты следования импульсов.

Умножитель содержит генератор 1 тактовых импульсов, выход которого 20 соединен с тактовым входом делителя

2 частоты и с тактовым входом первого функционального преобразователя 3, вход сброса которого соединен с выходной шиной 4 и с выходом делителя 5 35 с переменным коэффициентом деления, тактовый вход которого соединен с выходом элемента И б, первый вход которого соединен с выходом блока 7 управления, вход которого соединен с ЗО входом записи регистра 8 хранения, с входной шиной 9 и через формирователь

10 импульсов — с входами сброса делителя 2 частоты, второго функционального преобразователя 11 и с входом сброса счетчика 12 импульсов, выходы которого соединены с информационными входами регистра 8 хранения. Первая и вторая группы входов преобразователя 13 кодов соединены соответственно 40 с первой и второй кодовыми шинами 14 и 15, выходы — с информационными входами делителя 5 с переменным коэффициентом деления, третья группа входов соединена с выходами регистра 8 45 хранения. Счетный вход счетчика 12 импульсов соединен с выходом второго функционального преобразователя 11, тактовый вход которого соединен с выходом делителя 2 частоты, информацион- О ные входы которого соединены с третьей кодовой шиной 16, выход первого функционального преобразователя 3 соединен с вторым входом элемента И 6.

Функциональный преобразователь

3(11) содержит счетчик 17 импульсов, 55 выходы которого соединены с информационными входами первого и второго делителей 18 и 19 частоты с переменным коэффициентом деления, входы сброса которых и вход установки счетчика 17 импульсов соединены с входом сброса функционального преобразователя 3, тактовый вход которого соединен с тактовым входом первого делителя 18 частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с тактовым входом второго делителя 19 частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен со счетным (вычитающим) входом счетчика 17 импульсов и с выходом функционального преобразователя 3.

Умножитель частоты следования импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходе блока 7 низкий уровень и элемент 6 закрыт по первому входу. Импульсы с выхода преобразователя 3 на тактовый вход делителя 5 не поступают.

На шину 9 с частотой Р „ поступает последовательность импульсов (фиг.3 б)

По заднему фронту входного импульса на выходе формирователя 10 вырабатывается импульс, который обнуляет делитель 2, счетчик 12 и преобразователь

11. Счетчик 12 заполняется импульсами (фиг. 3 r), поступающими íà его счетный вход с выхода преобразователя 11.

С приходом второго и последующих импульсов на шину 9 на выходе блока 7 появляется высокий уровень, открывающий элемент 6, при этом импульсы с выхода преобразователя 3 начинают поступать на тактовый вход делителя

5. К приходу следующего импульса на шину 9 в счетчике 12 имеется. число N ..

По переднему фронту входного импульса число N переписывается из счетчика

12 в регистр 8, с выхода которого пос" тупает на третью группу входов преобразователя 13.

Измерение частоты F>< входного сигнала осуществляется путем .подсчета счетчиком 12 числа квантующих имгульсов в течение одного периода входной частоты. Для того, чтобы в конце tieриода Т, входного сигнала содержание счетчика 12 соответствовало входной частоте, частота импульсов на выходе преобразователя 11 должна изменяться по закону 1/С, где t — текущее время.

Работа преобразователя 3(1 1) в составе умножителя частоты следования импульсов заключается в следующем.

Импульсы с выхода генератора 1 с частотой Р (фиг.3 а) поступают через:, 1598136

А.F>

= K A-Гв„.

На выходе делителя 5 формируется импульс, если на его тактовый вход делитель 2 на тактовый вход делителя

18. Рассмотрим случай, когда коэффициент К деления делителя 2 равен единице ° С приходом первого импульса на шину 9 делителя 18 и 19 устанавливаются в нулевое состояние, а счетчик 17 в состояние N, соответствующее максимальному значению измеряемой частоты.

Для полного использования емкости счетчика 17 импульсов это число должно быть равно его емкости N = 2 где и — число его разрядов. С приходом каждого импульса с выхода делителя 19 на счетный вход счетчика 17 значение кода числа N в нем уменьшается, а коэффициенты деления делителей 18 и 19 увеличиваются на одну единицу. В результате на выходе преобразователя 3(11) фбрмируются импуль-20 сы, частота которых изменяется по закону 1/а .

За период Т в входного сигнала

Ьх число импульсов (фиг.3 в), поступивших на счетный вход счетчика 12, бу- 25 дет равно

22ь

N = — F р вх

° 2ь где А = — — коэффициент пропорциоF нальности.

Если коэффициент К деления делителя 2, установленный на шине 16, не равен единице, то на тактовый вход преобразователя 11 поступают импульсы (фиг. 3 г) с частотой F /К :и число импульсов И, станет равным N, =

22Ф

ВГ K A.r sx..

Гт К е

С приходом каждого импульса на шину 9 начинается новый цикл заполнения счетчика 12, в результате чего за время, равное одному периоду Т, в

Ьх нем накапливается число, пропорциональное значению частоты входных им- 45 пульсов.

Импульсы на выходе делителя 5 и на шине 4 формируются следующим образом.

Рассмотрим случай, когда величина частотной подставки Fo, поступающей на ыину 14, равна нулю, а коэффициент

И, поступающий на шину 15, равен единице. Код И, на выходе счетчика 12 равен поступит Ng импульсов (фиг.3 д), равное коэффициенту N деления делителя

5, причем тогда

N, = N = K A 1 sx А УвмгГвбв K Fs

При Г О, Л = К А Г р

N = (tN +N (= (+Г ° А+К.А Г (=Г А. O- 1 - Π— Вх Вба

l.+K Fsx 1

Выходная частота Г

+ Го((фиг.3 е).

Таким образом, частота следования ,входных импульсов увеличивается в К раз, а в выходной сигнал вводится частотная подставка с воэможностью изменения ев величины и знака. Становится возможным ввести в выходной сигнал устройства К Гв„частотную подставку

1, . Частота К-Г „может располагаться как выше частотной подставки (Г +К Г ), так и ниже ee (F — К.Г „). Кроме того, частотная подставка может быть расположена как выше частоты К Гв (К Гвх+ Г ), так и ниже ее (K.Fâõ-Fs).

Рассмотрим дополнительные режимы работы устройства. (. Коэффициент К умножения — целое число, 1.1. Частота следования выходных импульсов умножителя

Гьб(х К Гьх у

1 вбк К Fex + Гв э

F вбк

F ski = Fo

На ыину 16 поступает код числа К.

Код No частотной подставки. подается на шину 14 преобразователя 13, котогде К = 1,2,3,... — коэффициент умножения (целое число).

На ыину 16 поступает код числа К.

Код И частотной подставки на шине 14 имеет нулевое значение. Преобразователь 13 передает беэ изменения код

Ы, = К.А Гв„, сформированный на выходе счетчика 3.

1.2. В выходной сигнал вводится частотная подставка, в результате чего частота выходного сигнала может принимать одно из трех значений:

Ьык Я 8Х

° 15 где И=1,2,3,.

Коды N „и

К А Рвх °

14о = 1 1; N„

22и т

Выл M ox

N o A M-Fo

2

2 — р У

4Г

Э

Р где Ф=

ДР

К

Р +- Р ьых- M бх

dP 7 2 Гц (0,04X).

7 1598136 рый осуществляет операцию суммирования (или вычитания) кодов N и N,:

N, +NÄN,-И,;Ц -И где N =К А à — код на выходе счетчиВс ка 3;

N = А Й вЂ” код частотной подставо о ки.

2. Коэффициент К умножения — дроб- 10 ное число.

2.1.-Выходной сигнал не имеет частотной подставки. — знаменатель дроби— (целое число).

N равны:

Выходной сигнал формируется при условии:

N = — = А.Р

К A Fox

2 Ц ЬЫк

Таким образом, преобразователь 13 30 осуществляет операцию деления кодов, поступивших на его входы.

2.2. В выходной сигнал вводится частотная подставка. Код Б равен

Преобразователь 13 осуществляет деление на M суммы кодов N è Н

Ng+Nq АИ Г +К А Рох, K. 40 ц ц . о 1 ьх

Выходной сигнал формируется при условии

Я = N=A.F + А.F =AF ° 45

N+N, К

11 о Я >x bbQ

Если преобразователь 13 осуществ50 ляет деление на И разности кодов

+М и +N,, то частота импульсов на. выходе устройства будет равной

Таким образом, частота следования( входных импульсов увеличивается в

К/М раз а в выходной сигнал вводится постоянная частотная подставка с воэможностью изменения ее величины и

К знака. Частота вЂ, .F может располагатьВх ся как выше частотной подставки (F + — Г ), так.и ниже ее (Р --, Р „).

К К

Кроме того, частотная подставка может быть расположена выше частоты

K/M F+„(-- Г а + Ро),: так и ниже ее

«к,, (- à — F ). Одновременно осуществьх о ляется синхронизация выходных импульсов относительно входных.

Определим некоторые количественные соотношения для данного устройства.

Если выбрать частоту Р генератора

1, равной где и — число разрядов счетчика 17, то А = 1 и операция умножения кодов в преобразователЬ 13 на коэффициент

А сводится к их передаче на выход без изменения.

Число и разрядов счетчика 17 и относительная приведенная погрешность

«Pизмерения входной частоты связаны соотношением погрешность измерения частоты; значение частоты.

При полнсм использовании емкости счетчика 17 максимальная частота входного. сигнала при и = 12

Р = 2 = 2 = 4096 Гц., Абсолютная и относительная приведенные погрешности измерения частоты определяются из неравенства

2 = 4996Ú 2 F 2.4096 йР ДР

Частота импульсов на выходе генератора 1

Г = 2 = 16777216 Гц.

1590136

Формула изобретения

1. Умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор такто- . вых импульсов, выход которого соединен с тактовым входом делителя частоты, -1 вход сброса которого соединен с выходом формирователя импульсов и с входом сброса счетчика. импульсов, вы- 1ð ходы которого соединены с информационными входами регистра хранения, вход записи которого соединен с входной шийой, с входом формирователя импульсов и через блок управления — с йер- 15 вым входом элемента И, выход которого соединен с тактовым входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с выходной шиной, о т л и ч а ю щ и и - 2p с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем введения в выходной сигнал частотной подставки с возможностью изменения ее величины и знака, в него введены пер- 25 вый и второй функциональные преобразователи, первая, вторая и третья кодовые шины и преобразователь кодов, первая и вторая группы входов которого соединены соответственно с первой 30 и второй кодовыми шинами, третья группа входов соединена с выходами регистра хранения, выходы соединены с информационными входами делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с

В входом сброса первого функционального преобразователя, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход сброса второго функционального преобразователя соединен с входом сброса делителя частоты, информационные входы которого соединены с третьей кодовой шиной, выход соединен с тактовым входом второго функционального преобразователя, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, выход первого функционального преобразователя соединен с вторым входом элемента И. !

2. Умножитель по и, 1, отличающийся тем, что каждый функциональный преобразователь содержит счетчик импульсов, выходы которого соединены с информационными входами первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления, входы сброса которых и вход установки счетчика импульсов соединены с входом cbpoca функционального преобразователя, тактовый вход которого соединен с тактовым входом первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с тактовым входом второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов и с выходом функционального преобразователя.

1598136

Составитель А. Соколов

Техред Л.Олийнык Корректор М. Самборская

Редактор В. Бугренкова

Заказ 3069 Тираж 664 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ C(CP

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101