Умножитель частоты следования импульсов

 

Изобретение может быть использовано в измерителях и преобразователях частоты. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости путем адаптивной временной селекции импульсов входного сигнала. Эта цель достигается введением временного селектора 19 и организацией новых структурных связей Умножитель содержит регистры 1, 8, 9 и 13 хранения, делитель 2 с переменным коэффициентом деления, делитель 4 частоты, элемент И 5, счетчики 6 и 16 импульсов, сумматоры 10, 12 и 14, вычитатель 11 генератор 15 тактовых импульсов, дешифратор 17, триггер 18 и входную 20. выходную 3 и кодовую 7 шины. 1 з п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕг1ЬСТВУ (61) 1539980 (21) 4644549/21 (22) 30,01.89 (46) 07.02.91. Бюл. М 5 (71) Омский политехнический институт (72) С,Н.Грызов, А.И.Одинец, С.Г.Миронов и

А.Н. Соколов (53) 621.374 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1539980, кл. Н 03 К 5/156, Н 03 В 19/00, 30.12.87. (54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

„„5U„„1626355 А2

s Н 03 К 5/156,Н 03 В 19/00 (57) Изобретение может быть использовано в измерителях и г реобраэователях частоты.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости путем адаптивной временной селекции импульсов входного сигнала. Эта цель достигается введением временного селектора 19 и организацией новых структурных связей. Умножитель содержит регистры 1, 8, 9 и 13 хранения, делитель 2 с ге ременным коэффициентом деления, делитель 4 частоты, элемент И 5, счетчики 6 и

16 импульсов, сумматоры 10, 12 и 14, вычитатель 11, генератор 15 тактовых импульсов, дешифратор 17, триггер 18 и входную 20, выходную 3 и кодовую 7 шины. 1 э.п.ф-лы, 2 ил.

1626355

Изобретение относится к импульсной технике и к цифровой измерительной технике, может быть использовано в измерителях, преобразователях частоты и является усовершенствованием изобретения по авт, св. N 1539980.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости за счет адаптивной временной селекции импульсов входного сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная схема умножителя частоты следования импульсов; на фиг. 2 — структурная схема временного селектора.

Умножитель частоты следования импульсов содержит первый регистр 1 хранения, делитель 2 частоты с переменным коэффициентом деления, выходную шину 3, делитель 4 частоты. элемент И 5, первый счетчик 6 импульсов, кодовую шину 7, второй регистр 8 хранения, третий регистр 9 хранения, первый сумматор 10, вычитатель

11, второй сумматор 12, четвертый регистр

13 хранения, третий сумматор 14, генератор

15 тактовых импульсов, второй счетчик 16 импульсов, дешифратор 17, триггер 18, временной селектор 19 и входную шину 20, Выходы первого регистра 1 хранения соединены с информационными входами делителя 2 частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с выходной шиной 3, делитель 4 частоты, тактовый вход которого соединен с выходом элемента И 5, выход — со счетным входом гервого счетчика б импульсов, информационные входы которого соединены с кодовой шиной

7, выходы — с информационными входами второго регистра 8 хранения, выходы которогосоединены с информационными входами третьего регистра 9 хранения, с соответствующими первыми входами первого сумматора 10 и со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов с соответствующими вторыми входами первого сумматора 10, выходы которого соединены с первыми входами вычитателя 11, выходы которого соединены с våðeûìè входами второго сумматора 12, выходы которого соединены с информационными входами первого регистра 1 хранения, вторые входы — с выходами четвертого регистра 13 хранения, информационные входы которого соединены с выходами третьего регистра 9 хранения, с соответствующими первыми входами третьего сумматора 14 и со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов с соответствующими вторыми входами третьего сумматора 14, выходы которого соединены с вторыми входами вычитателя 11, генератор 15 тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовым входом делителя 2 с

55 переменным коэффициентом деления, с первым входом элемента И 5 и со счетным входом второго счетчика 16 импульсов, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора 17, установочный вход соединен с вторым входом элемента И 5 и с выходом триггера 18. вход сброса которого соединен с входной шиной 20 через временной селектор 19, информационные входы которого соединены с выходами первого регистра 1 хранения, тактовый вход соединен с выходом делителя 4 частоты, при этом первый, второй и третий выходы дешифратора 17 соединены с входами записи соответственно четвертого. третьего и второго регистров 13, 9 и 8 хранения, четвертый выход дешифратора 17 соединен с установочным входом первого счетчика 6 импульсов, пятый выход — c входом записи первого регистра 1 хранения и шестой выход — с входом запуска триггера

18.

Временной селектор 19 содержит первый формирователь 21 импульсов, вход которого соединен с входом временного селектора 19, выход — с тактовым входом делителя 22 частоты и с первым входом элемента И 23, выход которого соединен с входами сброса первого триггера 24 и второго формирователя 25 импульсов, со входом записи счетчика 26 импульсов и с выходом временного селектора 19, тактовый вход которого соединен со счетным входом счетчика 26 импульсов, информационные входы соединены с первой группой входов вычитателя 27 кодов, вторая группа входов которого соединена с кодовой шиной 28, выходы— с информационными входами счетчика 26 импульсов, выход которого соединен с входом запуска второго формирователя 25 импульсов, выход которого соединен с входом элемента НЕ 29, с первым входом элемента

ИЛИ 30 и с тактовым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И 31, выход которого через третий формирователь 32 импульсов соединен с тактовым входом второго триггера 33, вход сброса которого соединен с выходом делителя 22 частоты, выход — с вторым входом элемента ИЛИ 30, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 23, выход элемента НЕ

29 соединен с вторым входом второго элемента И 31.

Рассмотрим работу селектора 19.

В исходном состоянии в делитель 22 записано число 4, на выходе триггера 33 установлен высокий уровень (цепи предварительной установки условно не показаны), который через элемент 30 открывает по вто1626355 рому входу элемент 23, разрешая прохождение входного сигнала с шины 20 на вход сброса триггера 18 После прихода первых входных импульсов на выходе делителя 22 имеется низкий уровень, сбрасывающий триггер 33 и закрывающий элемент 23 по второму входу, При этом информация на выходе регистра 1 будет верной. Величина

Ni на выходе регистра 1 является экстраполяцией входного сигнала, т,е. длительность текущего периода, которую измеряет счет.чик 6, априорно известна, а соответственно известно и время ожидаемого прихода входного импульса, оно вычисляется как

Д Т= K(Ni -L) /FT, где К вЂ” коэффициент де((ения делителя 4;

F — тактовая частота генератора 15;

Ni — экстраполированное значение периода входных импульсов;

L — коэффициент, задаваемый по шине

28.

В связи с конечной точностью предсказания входного периода введен поправочный коэффициент L, он вычитается из значения в вычитателе 27, а полученный код поступает на информационные входы счетчика 26. Ilo прохождении времени ЛТ счет( чик 22 досчитывает до нуля и на его выходе появляется высокий уровень, по фронту которого запускается формирователь 25, устанавливая на выходе элемента 29 низкий у?овень, а по второму входу элемента 23 через элемент 30 разрешает прохождение входного сигнала с шины 20, По фронту сигнала с выхода формирователя 25 на выходе триггера 24 устанавливается высокий уровень. Формирователь 25 формирует "временное окно" тг для ожидаемого входного импульса. При попадании зходного импульса в это временное окно входной импульс проходит через селектор 19 и сбрасывает триггер 24 и формирователь 25, запрещая тем самым прохождение импульсов через элемент 23, записывает в счетчик 26 очеред( ное экстраполированное значение N — 1 .

В случае непоявления входного импульса во временном окне, это возможно при сбое в устройстве или в источнике входного сигнала, запись в счетчик 26 и сброс триггера 24 не происходит. По окончанию импульса временного окна на выходе формирователя 25 устанавливается низкий уровень, закрывая элемент 23, а на выходе элемента 29 формируется высокий уровень, соответственно высокий уровень формируется и на выходе элемента 31. фронтом запуская формирователь 32, который устанавливает на выходе триггера 33 высокий уровень, разрешая тем самым прохождение входных четырех импульсов, т.е. происходит перезапуск селектора 19.

Умножитель частоты следования импульсов работает следующим образом.

5 Рассмотрим работу устройства после прихода i-го и последующих импульсов входной частоты. По переднему фронту i-ro импульса входной частоты триггер 18 переключается и элемент 5 закрывается, препят10 ствуя тем самым прохождению импульсов тактовой частоты на вход делителя 4, В этот же момент запускается счетчик 16. В результате чего на выходе дешифратора 17 формируются управляющие импульсы, ко15 торые производят запись в регистр 13, содержимое регистра 9 в регистр 9 содержимое регистра 8, а в регистр 8 — содержимое счетчика 6. В результате этого в регистрах 8, 9 и 13 оказываютгя эаписанны20 ми значения К-;, М-г М -з, несущие информацию о длительности трех последних периодов входной ч; стоты Tj ). I -г, Tj-3 соответственно, причем

Nm = Т(п/(К/FT), 25 где F — частота импульсов на выходе генератора 15;

К вЂ” коэффициент деления делителя 4.

На выходе сумма;ора 10 получают значение ЗМ -), на выходе сум атора 14 — ЗМ -г.

30 Результат вычитания в ьычитателе 11 суммируется в сумматоре 12 с содержимым регистра 13, а на выходе получают значение (Ni = Ni-3 ÇNi-г + ЗМ(-1.

Таким образом, в регистр 1 по команде

35 дешифратора 17 записывается предсказанное пз формуле Лагранжа значение Nj. Ha выходе делителя 2 получают сигнал с частотой ( живых = F(! Nj = (Рт(1/Рт ;K) / 1! = F((xj

40 После записи значения Ni в регистр 1, дешифратор 17 записывает в счетчик 6 значение смещения для учета задержки на формирование управляющих импульсов и устанавливает триггер 18 в исходное состо45 яние, в результате этого импульсы с выхода генератора 15 через элемент 5 и делитель 4 начинают поступать на суммирующий вход счетчика 6.

Вероятность появления импульсной по50 мехи на входе и сбоя в устройстве без време. чого селектора равна

P=а.

При использовании временного селектора импульсов вероятность прохождения

55 помехи на вход умножителя частоты равна гг

P =a —, Tj где тг длительность строб-импульса;

Tj — период входной частоты.

162 355 Риг. 2

Составитель С.Соколов

Техред M.Ìoðãåèòàë

Редактор А.Мотыль

Корректор Н.Ревская

Заказ 234 Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государсгвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Из выражения видно, что вероятно;ть тем меньше, чем меньше f2 и будет равна нулю при равенстве хг =т 1, где г1 — длительность входного импульса.

В связи с конечной точностью экстраполяции предсказанная величина входного

I периода Ti будет отл чаться от реальной Т на величину

Л= Т вЂ” Т, поэтому тг не может быть меньше 4 что является ограничением для дальнейшего повышения помехоустойчивости так для линейного изменения входной частоты при

F = 10 Гц; К = 1; Рвх = 10С Гц; а = 1, получают б

Л =9 10 с, при квадратичном законе и тех же исходных данных получаютЛ = 6 10 4 с, а вероятность сбоя ат импульсных помех собственно в умножителе Р -= 9 10 и Р = 6 10

-з . -г соответственно, Формула изобретения

1. Умножитель частоты следования импульсов по авт св. N. 1539980,о т л и ч а ю— шийся тем, что. с целью по ышения помехоустойчивости за счет адаптивной временной селекции импульсов входного сигнала, в него 8 цепи входной шины введен временной селектор, тактовый вход которого соединен с выходом делителя частоты, информационные входы соединены с информационными входами делителя частоты с переменным коэффициентом деления

2. Умножитель по и. 1, о т л и ч à ю щ и йс я тем, что временной селектор содержит первый формирователь импульсов, вход которого соединен с входом временно5 го селектора, выход — с тактовым входом делителя частоты и с первым входом элемента И, выход которого соединен с входами сброса первого триггера и второго формирователя импульсов, с входом записи 0 счетчика импульсов и с выходом временного селектора тактовый вход которого соединен со счетным. входом счетчика импульсов, информационные входы соединены с первой группой входов вычитателя кодов, вто15 рая . рунге;ходов которого соединена с кодовой шиной, в- х >ды — с информационнь ми входами счетчика импульсов, выход которо о соединен с входо запуска второго формирователя импульсов, выход которо20 го соединен с входом элемента НЕ, с первым входом зле лента ИЛИ и с тактовым входом oepenro триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого через третий формиро25 ватель импульсов соединен с тактовым входом второго триггера, вход сброса которого соединен с .ыходом делителя частоты. выход — с в..срым входом элемента ИЛИ, выход кгпорсгс соединене с вторым входом

30 первого элемента И, причем выход элемента HF соединен с вторым входом второго злемента И.