Дискретный умножитель частоты следования импульсов

 

%в

Ю Э вемр,мч УФ -фэФанэбЮ

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЙЬСТВУ пщ 446879

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.04.73 (21) 1904213/26-9 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.10.74. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 03.02.77 (51) М. Кл. G 061 7/44

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.374.4 (088,8) (72) Автор изобретения

Б. В. Чистяков (71) Заявитель (54) ДИСКРЕТНЫЙ УМНОЖИТЕЛЪ

ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

Йзобретейие может быть использовано в области автоматики, вычислительной и измерительной техники.

Известны дискретные умножители частоты следования импульсов, содержащие счетчик преобразования периода в код, генератор импульсов заполнения периода умножаемой частоты, источников сигналов умножаемой частоты, триггеры, схемы совпадения и собирательные схемы.

Однако известные умножители не обеспечивают требуемой точности, широкого диапазона умножения и не работают при изменении в широких пределах умножаемых частот.

Целью изобретения является повышение точности работы и расширение диапазона умножения.

С этой целью введены счетчик изменения периода умноженной частоты, счетчик задания коэффициента умножения, регистр памяти кода периода умножаемой частоты, регистр памяти кода коэффициента умножения, устройство задания коэффициента умножения и генератор импульсов пересчета коэффициента умножения, причем разрядные входы счетчика изменения периода умноженной частоты через соответствующие схемы совпадения связаны с выходом этого же счетчика и с выходами регистра памяти кода периода, подключенного через другие соответствующие схемы совпадения к разрядным выходам упомянутого счетчика преобразования периода в код, а вход и шина установки его в исходное состояние соответственно соединены через схему

5 совпадения с выходом счетчика задания коэффициента умножения и с клеммой источника входного сигнала умножаемой частоты, соединенной также с шиной установки в исходное состояние счетчика преобразования пе10 риода в код, с регистром памяти кода периода умножаемой частоты непосредственно и через собирательную схему с выходной клеммой, при этом разрядные входы счетчика задания коэффициента умножения через третьи

15 соответствующие схемы совпадения соединены с выходом этого же счетчика и с выходами регистра памяти кода коэффициента умножения, вход которого подключен к выходу устройства задания коэффициента умножения, 20 вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов пересчета коэффициента умножения; клемма источника сигнала разрешения соединена со входами счетчиков преобразования периода в код и изменения периода умно25 женной частоты и с выходной клеммой через собирательную схему.

Функциональная схема дискретного умножителя приведена на чертеже, В состав дискретного умножителя частоты

30 следования импульсов входят счетчик 1 пре4ф гг М I ф г Е" г"ггг Ф г@

--446ЬЖ - образования периода в 1,од, сче1чик 2 пзмепния периода у.г111011г. еппо11 ilacToTbi, счетчик 3 задагп1я коэф. 1щпента ум11ожения, генератор

4 111г1П 1 JibCOB З311ОЛНЕНИЯ ПСРИОДа У1г1НОжаЕЫО11 частоть1, генера — îð 5 импульсов пересчета ко- 5 эффициента умножения, регистр б памяти кода периода умножаемой частоты, регистр 7 памяти кода коэффициента умножения, схемы

8 — 18 совпадения, собирательная схема 19, устройство 20 задания коэффициента умноже- 10 ния, триггеры 21 — 25, элементы 2б — 29 задержки, клемма 30 источника входной умножаемой частогы, клемма 31 источника сигнаJi3 разрсшени 1 и выходная клемма 32.

Умножитель работает следующим образом. 15

Входные сигналы умножаегмой частоты подаются на входную клемму 30. При подаче сигнала разрешения на клемму 31 в момент

11 открывается схема 13 совпадения и первый после момента 11 импульс входной умножае- 20 мой последовательности проходит через указанную схему совпадения, переводит триггер

21 в единичное состояние и через собирательную схему 19 поступает на выход устройства.

В результате открывается схема 11 совпаде- 25 ния и на вход счетчика 1 преобразования периода в код начинают проходить импульсы заполнения периода с выхода генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты. Заполнение счетчика 1 преобразова- 3.1 ния периода в код осуществляется до момента прихода следующего импульса умножаемой последовательности, который обнуляет счетчик 1 преобразования периода в код.

В результате этого за интервал времени ç между двумя входными импульсами в счетчике 1 преобразования периода в код образуется информация в кодовом представлении, характеризующая код периода умножаемой частоты. С поступлением следующего (второго 40 после подачи сигнала разрешения) импульса умножаемой частоты информация, накопленная в счетчике 1 преобразования периода в код, передается через схемы 8 совпадения в регистр б памяти кода периода умноженной частоты, где запоминается, а счетчик 1 преобразования периода в код обнуляется. Необходимый временной сдвиг между моментами передачи информации и обнуления счетчика 1 преобразования периода в код осуществляется за счет элементов 2б и 27 задержки. Одновременно после подачи сигнала разрешения, который подается также на один из входов схемы 12 совпадения через схемы 13 и 14 совпадения проходит импульс угмножаемой последовательности, а через схему 18 совпадения сигналы с выхода генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты, Далее импульс с выхода схемы 13 совпадения через элемент 28 задержки проходит на счетный вход триггера 23, переводя его из нулевого состояния в единичное. При этом подается отпирающий сигнал на схему 15 совпадения.

При подаче следующего импульса умножае- 65

:vioi«i3croi.Ii сигнал с выхода схемы 14 совпаji, -гнг>I проходli i I®ea схему 15 совпадения Iia вход триггера 24, переводя eio в единичное состояние. В результате открывается схема

12 сов11адсния и на вход счетчика 2 изменения периода умноженной частоты начинают подаваться импульсы пересчета с выхода счетчика 3 задания коэффициента умножения.

Одновременно с этим запирается схема 14 совпадения.

Сигналы на вход счетчика 2 изменения периода умноженной частоты подаются с задержкой на один период входной умножаемой частоты, что необходимо для нормального функционирования устройства, т. е. в первый период входной частоты определяется код периода, информация о котором далее используется для получения импульсной последовательности умноженной частоты. Для получения информации об умноженной частоте в течение первого периода входной последовательности служит схема, состоящая из схем

16, 17 и 18 совпадения и триггеров 22 и 25.

После подачи сигнала разрешения на клемму

31 и сигнала на клемму 30, на выход схемы

18 совпадения проходит сигнал с выхода генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты и одновременно с него на вход схемы 17 совпадения.

С выхода схемы 18 совпадения сигнал через элемент задержки 29 проходит на счетный вход триггера 22, переводя его в единичное состояние. При этом открывается схема совпадения 1б и на ее выход проходят сигналы с выхода счетчика 3 задания коэффициента умножения, Указанные сигналы далее через собирательную схему 19 подаются на выходную клемму 32 устройства, образуя вместе с импульсом умножаемой последовательности первые сигналы умноженной последовательности импульсов. Количество импульсов с выхода счетчика 3 задания коэффициента умножения, содержащихся в периоде сигналов с выхода генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты соответствует необходимому количеству импульсов в периоде умножаемой частоты следования импульсов при заданном коэффициенте умножения, но при наличии соответствующей неравномерности.

Это возможно за счет того, что частоты следования импульсов с выходов счетчика 3 задания коэффициента умножения и генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты находятся в соотношении, равном коэффициенту умножения.

При этом следует отметить, что частота следования импульсов с выхода счетчика 3 задания коэффициента умножения всегда больше или равна частоте следования импульсов с выхода генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты.

При поступлении следующего сигнала с выхода генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты срабатывают триггеры 22 и 25. В результате этого запираются

446879 схемы совпадения 16, 17 и 18, что необходимо для нормального функционирования устройства. Сигналы с выхода счетчика 2 изменения периода умно>каемой частоты через собирательную схему 19 подаются на выходную клемму 32 устройства, образуя последовательность импульсов умноженной частоты, и на управляющие входы схем 9 совпадения.

В результате этого информация о коде периода умпожаемого сигнала, запомненная в регистре 6 памяти кода периода умножаемой частоты передается через схемы 9 совпадения в счетчик 2 изменения периода умноженной частоты, образуя его исходную уставку. Тактттт образом, в зависимости от величины кода периода на выходе счетчика 2 изменения периода умноженной частоты при определенном коэффициенте умножения, т. е. прп определенной частоте следования импульсов на его входе, устанавливаетсл вполне определеннал частота импульсов умноженной частоты. Чем больттте период умножаемой частоты, тем больше коэффициент пересчета счетчика 2 изменения периода умножаемой частоты, и тем меньше частота импульсов пересчета на его выходе, что и необходимо ня практике, так как обеспечивается необходимая равномерность выходной последовательности. Следует отметить, что каждый последующий импульс умножаемой частоты осуществлчет периодически сброс старой инфопмапии в регистре памяти кода периода умножаемой частоты и запись информапии о новом периоде.

Сигналы с выхода счетчика 2 изменения периода умноженной частоты 2 вырабатываются по достижении в нем нулевой информации, т. е. одновпеменно со списыванием последнего импульса вырабатывается выходной сигнал (в отличие от сигнала займа, котопый вырабатывается при подаче следуютцего входного сигнала на вход счетчика, находящегосл в нулевом состоянии) . Это осуществляется введением в состав счетчика 2 изменения периода умноженной частоты схемы совпаде»ил и элемента задер>кки, которые на функциональной схеме устоойства не показаны.

Получение изменяемой в зависимости от величины коэффициента умно>кения частоты импульсов на входе счетчика 2 изменения периода умноженной частоты осуществляется с помощью дискретного уппавляемого генепатора импульсов, в который входят генеттатот> 5 импульсов пет>есчетя коэффициента умножения, счетчик 3 задания коэффициента умножения, работающий в режиме сложенття, схемы

10 совпадения, пегистр 7 памяти кода коэффициента умножения.

С выхода генет>ятот>а 5 ттмпульсов пеоесчета коэффициента умножения последовательность импульсов поступает на вход счетчика

3 задания коэффицттента у;тно>кеттттл, где и пересчитывается.

Причем коэффициент пересчета задается информацией с регистра 7 памяти кода коэффициента умножения через схемы 10 совпадеТ„.

fl, —:

Т„е„т

35 где Т,, Т-,„, — период входной умно>каемой частоты; — пет>иод повтопепттл импульсов заполнения с выхода генератоття 4 импульсов запол тения периода умно>каемой частоты; — количество тт тпульсов, поступивпптх на вход счетчика 1 пттеобразовянил периода в код зя период Т,,-.

ВЬтХОДВОй У ЛНО>КЕНттс".т ПоСЛЕДОВЯпм»ульсов оппеделястся вьтряжепп40 и, 45

Пер ттод тельности ем (2) 7v.;». = Тге»есч. и!

50 где

Т,--" — — период выходной умноженной последовательности импульсов;

Т,—,:,-, — период последовательности импульсов пересчета на входе счетчика ттзметтеттттл периода умноженной частоты 2.

Пеппод частоты следования импульсов пересчета равен

Т,:, Тпересч— и

60 где Т„,- — пеппод исходной частоты следования импульсов с выхода счетчика 3 задания коэффициента гмножеттття при отсутствии ум65 ттожения (n = 1). ния. В регистр 7 памяти кода коэффтщиента умножения информация записывается с устройства 20 задания коэффппиента у..тттожения.

При неизменном коэффтщиенте умножения

5 информация в регистре 7 памяти кода коэффициента умножения сохраняется неизменной и обновляется липть в том случае, когда изменяетсл коэффттттиеттт умножения. Чем больше величина коэффициента умно>кения, тем мень10 ше коэффтптиент пересчета и тем больттте частота на вь ходе счетчика 3 задания коэффициента умножения.

Сигналы пеоесчета с выхода счетчика 3 задания коэффициента умножения подаются

15 также на управляющие входы схем 10 совпадения.

В результате пнформаппл, запомненная в регистре 7 памяти кода коэффициента умножен»я, передается в счетчттк 3 задания коэф20 фицпентя глтто>кеттття в вттде ттсходной ставки и начипяетсл ттовый пи сл пересчета. Далее процесс повторяется. Миттт >тяльттял величина уставки, при которой выходнал частота равна частоте импульсов с выходя генератора 4 им25 пульсов заполнения периода у.тно>кяемой частотьт, соответствует коэффттппепту умтюжения. т>явному 1.

Коли ество ютп льron ".àïîëò1åíèÿ, поступающих в течение периода умно>каемой частоты

З0 на вход счетчика 1 ппеобттязовянттл периода в

«oë, определяется так

446879 (5) Подставляя выражения (1) и (3) в (2), получим окончательное выражение для периода умноженной частоты т и- В (4)

T3anI

1 или в частотном представлении

Лс fai

1 мн — у з1п1

Отсюда следует, что величина умноженной частоты f .„„, прямо пропорциональна коэффициенту умножения и и входной умножаемой частоты f„, что и необходимо при операции умножения.

ЧаСтОтЫ 1нс И faan 1 ЯВЛЯЮТСЯ ПОСТОЯННЫМИ и их отношение можно рассматривать как постоянный коэффициент К.

Частота f, выбирается, исходя из обеспечения преобразования периода в код с заданной точностью (погрешностью дискретности).

Частота f„„„выбирается из следующих соображений. Положим в выражении (5) n = 1.

При этом, очевидно, умноженная частота /„„„ должна равняться входной (,н.

Отсюда fucx = f aan

Таким образом, из изложенного следует, что дискретный умножитель частоты следования импульсов обеспечивает существенное повышение точности умножения и расширение диапазона умножения.

Повышение точности умно>кения здесь обусловлено тем, что обеспечивается равномерность выходной умноженной последовательности при любых значениях периода входной частоты и коэффициента умножения. Расширение диапазона умножения обусловлено тем, что в умножителе практически отсутствуют ограничения как по диапазону умножения, так и по полосе частот входной последовательности.

Формула изобретения

Дискретный умножитель частоты следования импульсов, содержащий счетчик преобраг

З0

45 зования периода в код, генератор импульсов заполнения периода умножаемой частоты, источник умножаемой частоты, триггеры, схемы совпадения и собирательные схемы, о т л и ч аю щи и ся тем, что, с целью повышения точности работы и расширения диапазона умножения, в него введены счетчик изменения периода умноженной частоты, счетчик задания коэффициента умножения, регистр памяти кода периода умножаемой частоты, регистр памяти кода коэффициента умножения, устройство задания коэффициента умножения и генератор импульсов пересчета коэффициента умножения, причем разрядные входы счетчика изменения периода умноженной частоты через соответствующие схемы совпадения связаны с выходом этого же счетчика и с выходами регистра памяти кода периода, подключенного через другие соответствующие схемы совпадения к разрядным выходам счетчика преобразования периода в код, а вход и шина установки его в исходное состояние соответственно соединены через схему совпадения с выходом счетчика задания коэффициента умножения и с клеммой источника входного сигнала умножаемой частоты, соединенной также с шиной установки в исходное состояние счетчика преобразования периода в код, с регистром памяти кода периода умножаемой частоты непосредственно и через собирательную схему — с выходной клеммой, при этом разрядные входы счетчика задания коэффициента умножения через третьи соответствующие схемы совпадения соединены с выходом этого ze счетчика и с выходами регистра памяти кода коэффициента умножения, вход которого подключен к выходу устройства задания коэффициента умножения, вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов пересчета коэффициента умножения, а клемма источника сигнала разрешения соединена с входами счетчиков преобразования периода в код и изменения периода умноженной частоты и с выходной клеммой устройства через собирательную схему.

446879

Составитель T. Афанасьева

Техред А. Камышникова

Редактор P. Киселева

Корректор Е. Хмелева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3012/1 Изд. № 1921 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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