Делитель частоты следования импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в устройствах автоматики, характериографах, цифровых анализаторах, генераторах испытательных сигналов. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства - достигается путем исключения его перестройки по каждому импульсу выходной импульсной последовательности. Делитель частоты следования импульсов содержит генератор 1 импульсов, сдвиговый регистр 2, мультиплексор 3, первый и второй элементы 4 и 7 задержки, элемент И 5. кольцевой сдвиговый регистр 6. группу элементов И 8, фазосдвигающий элемент 9, элемент ИЛИ 10, входную и выходную шину 11 и 12 соответственно, 4 ил.

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (!9) ((1) (sa)s H 03 К 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Щ/Г /

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4769819/21 . (22) 14.12.89. (46) 30.01.92. Бюл. М 4 (71) Харьковский государственный университет им. А.M. Горького (72) И.Г. Черный, В.Ф, Боронило и В.П. Середа (53) 621.374(088,8) (56) ПТЭ ЛЬ 5, 1981„с. 119 — 122.

Авторское свидетельство СССР

hL 1150755, кл. Н 03 К 23/00, 1982. (54) ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ

ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в устройствах автоматики, характериографах, цифровых анализаторах, генераторах испытательных сигналов. Цель изобретения повышение быстродействия устройства— достигается путем исключения его перестройки по каждому импульсу выходной импульсной последовательности. Делитель частоты следования импульсов содержит генератор 1 импульсов, сдвиговый регистр 2, мультиплексор 3, первый и второй элементы

4 и 7 задержки, элемент И 5, кольцевой сдвиговый регистр 6, группу элементов И 8, фазосдвигающий элемент 9, элемент ИЛИ

10, входную и выходную шину 11 и 12 соответственно, 4 ил, 3 . 1709514

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, характериографах, цифровых анализаторах, генераторах испытательных сигналов.

Известен делитель частоты с дробным переменным коэффициентом деления, содержащий фазосдвигающий элемент, блок вентилей, логический элвмент ИЛИ, логический элемент И, элемент задержки.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является делитель частоты следования импульсов, содержащий выходную и входную шины, генератор импульсов, мультиплексор, фазосдвигающий элемент, кольцевой сдвиговый регистр и элемент И, первый вход которого соединен с выходом мультиплексора, а информационные входы кольцевого сдвигового регистра йодключены к входной шине, Недостаток известного устройства со-. стоит в низком быстродействии, так как следующий импульс входной импульсной последовательности должен прийти на вход делителя не раньше, чем закончится предустановка делителя для следующего цикла деления, которая, в свою очередь, начнется после появления выходного импульса на .выходе делителя, В данном случае пред,установка делителя включает в себя сдвиг информации в кольцевом сдвиговом регистре и подключение мультиплексором требуемого выхода фазосдвигающего элемента к . входу счетчика импульсов.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Цель достигается тем, что в делитель частоты следования импульсов, содержа-. щий входную и выходную шины, генератор импульсов, мультиплексор, фазосдвигаю- щий элемент, кольцевой сдвиговый регистр и элемент И, первый вход которого соединен с выходом мультиплексора, а.информационные входы кольцевого сдвигового регистра подключены к входной шине, введены сдвиговый регистр, первый и второй . элементы задержки, группа элементов И, элемент ИЛИ, выход которого соединен с выходной шиной, а входы подключены к выходам фазосдвигающего элемента, входы которого соединены с выходами, элементов группы элементов И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами кольцевого сдвигового регистра, а вторые входы соединены с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с тактовым входом кольцевого сдвигового ре45 рого подключен к выходу элемента И 5 и входу второго элемента 7 задержки. выход которого подключен к вторым входам элементов группы элементов И 8, первые входы которых соединены с соответствующими выходами кольцевого сдвигового регистра

6, а выходы подключены к соответствующим входам фазосдвигающего элемента 9, выходы которого соединены с входами элемента

ИЛИ 10, выход которого подключен к выходной шине 12.

Делитель частоты обеспечивает деление частоты следования импульсов с выхода генератора 1 на дробный коэффициент деления К с дискретностью дробной части m =

10, 1

40 гистра и с выходом элемента И, второй вход которого подключвн к выходу первого элемента задержки, вход которого соединен с выходом генератора импульсов и тактовым входом сдвигового регистра, информационный вход которого подключен к выходу мультиплексора, информационные входы которого подключены к выходам сдвигового регистра, установочные входы которого подключены к входной шине и к адресным входам. мультиплексора.

Введение вышеуказанных элементов и связей позволяет исключить предустановку делителя по каждому импульсу выходной импульсной последовательности, что значительно повышает его быстродействие.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого делителя частоты следования импульсов; на фиг, 2 — временные диаграммы его работы; на фиг. 3 — реализация сдвигового регистра; на фиг. 4 — реализация кольцевого сдвигового регистра, Делитель частоты следования импульсов содержит генератор 1 импульсов, сдвиговый регистр 2, мультиплексор 3, первый и второй элементы 4 и 7 задержки, элемент И

5, кольцевой сдвиговый регистр 6, группу элементов И 8, фазосдвигающий элемент 9, элемент ИЛИ 10, входную и выходную шины

1 1 и 12 соответственно.

Выход генератора 1 импульсов подключен к тактовому входу сдвигового регистра

2 и к входу первого элемента 4 задержки, выход которого соединен с вторым входом элемента И 5, первый вход которого подключен к выходу мультиплексора 3 и информационному входу сдвигового регистра 2, установочные входы которого соединены с входной шиной 11, а выходы подключены к информационным входам мультиплексора

3, адресные входы которого соединены с входной шиной 11, котррая также подключена к информационным входам кольцевого сдвигового регистра 6, тактовый вход кото1 709514

Генератор 1 импульсов вырабатывает импульсы с частотой F = 100 MГц и выполнен в виде кварцевого генератора.

Сдвиговый регистр 2, одноразрядный по ширине и 10 Км кс — разрядный по глуби- 5 не, где К кс — максимальный заданный дробный коэффициент деления, совместно с мультиплексором 3 образуют-кольцевой сдвиговый регистр с управляемой петлей рециркуляции, величина которой определя- 10 ется кодом, установленным на адресных входах мультиплексора 3.

Кольцевой сдвиговый регистр 6 при выбранной дискретности дробной части коэффициента деления m = 10 выполнен 15

10-разрядным по ширине и 10-разрядным по глубине.

Фазосдвигающий элемент 9 состоит из

10 линий калиброванных задержек, величина задержки которых при частоте импуль- 20 сов F =. 100 МГц и дискретности дробной части коэффициента деления m = 10 лежит в интервале от 0 до 9 нс с шагом — — = 1

F m. нс. 25

Деление частоты следования импульсов на заданный дробный коэффициент деления К осуществляется путем исключения N импульсов из импульсной последовательно-. сти длиною в М; Значения M, N 30 и К связаны между собой следующими соотношениями:

M = 10 К (1)

N = 10(К вЂ” 1) (2), причем информация о порядковых номерах 35 исключаемых импульсов повторяется через

Каждые М импульсов входной импульсной последовательности, При этом количество L. пропускаемых импульсов постоянно и равно . 40

3 = М вЂ” N = 10К вЂ” 10(К вЂ” 1) =,10 (3)

Делитель частоты следования импульсов работает следующим образом, В исходном состоянии из программного устройства (на схеме не показано) по вход- 45 ной шине 11 передаются двенадцать двоич н ых кодов. Первые девять кодов., содержащих информацию о величинах задержек, последовательно записываются в кольцевой сдвиговый регистр 6. Эти коды 50 передаются позиционным двоичным кодем, в котором логическая "1" присутствует только в одном разряде. Причем "1" в нулевом разряде соответствует задержке 0 нс, в первом — 1 нс, во втором — 2 нс и т.д.: 55

Одиннадцатый код. содержащий информацию о порядковых номерах исключаемых импульсов, соответствующих заданному дробному коэффициенту деления, записывается в сдвиговый регистр 2, Причем логический "0" соответствует исключению импульса, а "1" — пропусканию.

Последний, двенадцатый код, содержащий информацию о величине петли рециркуляции, которая равна М, устанавливается на адресных входах мультиплексора 3. После записи двенадцати кодов делитель готов к работе.

Пусть необходимо сформировать выходные импульсы с коэффициентом деления

К= 1,3.

Величина петли рециркуляции будет равна

M = 10 1,3 =.13

Количество исключаемых импульсов равно

N=-10 (1,3 — 1) =3

Номера исключаемых импульсов — 4, 8, 12.

Величины задержек пропущенных импульсов с выхода элемента И 5 равны: 3, 6, 9,2,5,8, 1,4,?,0 нс соответственнодля 1-го, 2-го, ..., 10-го импульсов. Таким образом; на адресных входах мультиплексора 3 устанавливается двоичный код числа 13, тем самым формируя кольцо рециркуляции путем подключения 13-го выходного разряда сдвигового регистра 2 к его информационному входу через мультиплексор 3. В.сдвиговый регистр 2 записывается двоичный код, в котором 4, 8, 12 разряды содержат логические

"0", а остальные — "1". В кольцевой сдвиговый регистр 6 последовательно записываются десять позиционных двоичных кодов с логической "1" соответственно в нулевом разряде первого кода, 3 разряде второго. кода, 6 разряде третьего кода и т.д, Импульсы с выхода генератора 1 (см. фиг, 2а) поступают на тактовый вход сдвигового регистра 2, проталкивая записанную в нем информацию на петле рециркуляции, образованной сдвиговым регистром 2 и мультиплексором 3. При этом на выходе элемента И 5 формируются неравномерно распределенные во времени импульсы с

100 частотой F = — МГц (см. фиг. 2б), которые, 1,3 поступая на тактовый вход кольцевого сдви-, гового регистра 6, проталкивают записан- ную в нем информацию, в результате чего на выходе элемента ИЛИ 10 формируются равномерно расйределенные во времени импульсы с частотой F = „МГц (cM. фиг. 2в).

Делитель условно можно разбить на две функциональные части, Первая, состоящая из кольцевого сдвигового регистра. образованного сдвиговым регистром 2 и мультиплексором 3, первого элемента 4 задержки и элемента И 5, делит входную импульсную

1709514 последовательность с генератора 1 импульсов. на заданный дробный коэффициент деления путем исключения из нее определенных импульсов, Вторая часть, состоящая из кольцевого сдвигового.регистра 6, второго элемента 7 задержки, группы элементов И 8, фазосдвигающего элемента 9 и элемента ИЛИ 10, распределяет равномерно во времени импульсы полученной в результате деления импульсной последовательности, Проведем сравнительный анализ быстродействия делителя-прототипа и предлагаемого устройства.

Быстродействие делителя-прототипа, т,е. минимальный период следования импульсов генератора 1, определяется задержками:

rMS — задержка на прохождение сигнала через мультиплексор 3; хи — задержка на прохождение сигнала через элемент И 5;

t< — задержка на выполнение счетчиком операции вычитания с формированием импульса переноса;

ERG — задержка на срабатывание регистра 2; хауз —. задержка на переключение мультиплексора 3 по адресным входам, причем хяа+ sos — задержка на предустановку делителя.

При реализации делителя на К1500-серии минимальный период следования входных импульсов:

Тмин "-" хм$ + хп + хсч + хйО .+ х Ь, Тм >1,8 нс+ 1,3 нс+ 5 нс+ 1,9 но+ 2,6 нс 212,6нс, Следовательно, максимальная частота входной импульсной последовательности

M8kc 79 3 М Быстродействие предлагаемого делителя определяется задержками: х яд -. задержка на срабатывание регистра 2; хая — задержка на прохождение сигнала через мультиплексор 3.

При реализации делителя нэ К1500-серии Тмин хна+ хмз, Т н 1,9 нс+ 1,8 нс, Тмн «3,7 нс,т.е. F"" Sx 270 МГц.

Таким образом, применениЬ кольцевого сдвигового регистра с программируемой петлей рециркуляции, образованного сдвиговым регистром 2 и мультиплексором 3, для деления входной импульсной последовательности путем исключения из нее определенных импульсов дает возможность избавиться от предустановки делителя по10 сле каждого выходного импульса, что приводит к значительному повышению быстродействия устройства

Генератор 1 может быть реализован в виде кварцевого генератора нэ интегральных микросхемах серии К1500. Сдвиговый регистр 2 — нэ микросхемах К1500ТМ130. В качестве мультиплексора можно использовать микросхемы К1500ТС К1500КП164

Элемент 4 задержки можно реализовать на микросхемах серии К1500. В качестве элемента И 5 можно использовать микросхему

К1500Л М102.

Для реализации кольцевого сдвигового регистра 6 использовались микросхемы

К1500ИР151 и К1500КП155. В качестве второго элемента 7 задержки использованы микросхемы серии К1500, а группы элементов И 8 — микросхемы К1500ЛМ102, Элемент . ИЛИ 10 предназначен для обьединения выходов фазосдвигающего элемента 9 и выполнен на микросхемах

К1500ЛМ101. Фаэосдвигающий элемент 9 выполнен в виде набора линий калиброванных задержек. В качестве элементов задержек использованы микросхемы серии

К1 500.

Формула изобретения

Делитель частоты следования импуль- .

30 сов. содержащий генератор импульсов, фэзосдвигающий . элемент, кольцевой сдвиговый регистр, информационные входы которого соединены с входной шиной, элемент И, первый вход которого соединен с

35 выходом мультиплексора, и выходную шину, о т л и ч. а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены сдвиговый регистр, первый и второй элементы задержки, группа элементов И, эле40 мент ИЛИ, выход которого соединен с выходней шиной, входы подключены к выходам фазосдвигающего элемента, входы которого соединены с выходами соответствующих элементов группы эле45 ментов И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами кольцевого сдвигового регистра, вторые входы " с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с тактовым входом кольцевого

60 сдвигового регистра и с выходом элемента

И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с тактовым входом сдвигового регистра.

55 информационный вход которого подключен к выходу мультиплексора, информационные входы которого соединены с выходами сдвигового регистра, установочные входь которого подключены к входной шине и ь адресным входам мультиплексора.

1709514

1 Z a 1 б УУ,4 Х фИалжение г 9 10 11 11 15 14 Ф

4 7 0

К0хООнОЙ Ю1/Рю 11

Фиг.+

Составитель И.Черный

Редактор Т.Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 436 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производст анно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101