Цифровой умножитель частоты

 

. ï:ñ ïþä

- тв и" А н и в

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Совет скии

Социалистических

Республик (ii) 790181

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10. 11.78 (21) 2681898/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23. 12.80. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 30. 12.80 (51) М. Кл.

Н 03 К 5/01

G-06 F 7/52

Государственный комитет

СССР во делам изобретений и открытий (53) УДК 621.32 5;. 5(088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Микулович и Н. Н. Скриган

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В. И. Ленина (7I) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для умноже= ния изменяющейся входной частоты.

Известен умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, входной и выходной формирователи импульсов, делитель частоты, блок переноса, запоминающий ре гистр (lj.

Наиболее близким техническим решением является умножитель частоты, содержащий генератор опорной частоты, формирователь импульсов и включенные последовательно суммирующий счетчик, регистр, блок переноса и вычитающий счетчик, а также схему фиксации нуля, схему записи и схему дефференцирования (2j.

Входной сигнал с частотой У поступает на вход формирователя импульсов.

Выходные импульсы формирователя переводят число из суммирующего счетчика в регистр и устанавливают в нуль сум2 мирующий счетчик. Импульсы с частотой

F поступают на счетный вход.суммирующего счетчика и счетчик заполняется ими до поступления очередного импульса с выхода формирователя. Число, записанное в суммирующем счетчике за период входного. сигнала Т, будет равно: где Т вЂ” период сигнала умножаемой частоты f, F — частота сигнала на входе суммирующего счетчика.

Импульсы с выхода опорного генератора с частотой F непрерывно поступают на счетный вход вычитающего счетчика, который описывает ранее записанное в него из регистра числой. Когда состояние счетчика достигает нулевого значения, на выходе умножителя появляется импульс, который с помощью схемы:,переноса записывает новое число 1й в вычитающий счетчик.

Частота сигнала на выходе умножителя определяется выражением:

V»

Р= — = — 1

Й

Коэффициент умножения К представляет собой целое или дробное число

К= P,/P

79018

Но при работе устройства с изменяющейся Î входной частотой возникает ошибка смешения выходной частоты по сравнению с требуемым значением, обусловленная запаздыванием выдачи результата на текущий период входной частоты. Величину этой ошибки можно определить с помощью формулы и=„—,(кf(t))а, 1 где М,. — время запаздывания, К вЂ” коэффициент умножения частоты. Учитывая, что задержка +-.,,приблизительно можно

= =z()" получить

ЬР=- V ф

1 4 тоты, выход которого подключен к счетному входу вычитающего счетчика импульсов, выход которого соединен с управляющим входом блока переноса, введены второй регистр, вход записи которо— го подключен к выходу формирователя импульсов, а информационные входы — к выходам первого регистра, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а выход— к счетному входу суммирующего счет— чика импульсов и блок вычисления разности кодов, выходы которого подключены к информационным входам блока пере»оса, первая группа информационных входов — к выходам первого регистра, вторая группа информационных входов— к выходам второго регистра, причем выходы первого регистра подключены к пер— вым входам блока вычисления разности кодов со сдвигом на один двоичный разряд влево.

На чертеже представлена структурная электрическая схема умножителя частоты следования импульсов. где величина

7(<) =df (е)

f {t} dt, представляет собой относительное изменение частоты на входе умножителя.

Недостатком этого устройства является то, что средняя частота сигнала на выходе будет иметь ошибку смещения, которая пропорциональна коэффициенту умножения и скорости изменения входной частоты, Это ограничивает применение умножителя медленно меняющимися сигналами {Так, например, если задать р (Рц при К-100, то $ () должно удовлетворить условию I g{a)(«c(0,01.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения ошибки, вызванной смещением частоты выходных импульсов при изменяющейся частоте входных импульсов.

Поставленная цель достигается тем,,что в цифровой умножитель частоты, содержащий суммирующий счетчик импульсов, первый регистр, информационные входы которого подключены к выходам суммирующего счетчика импульсов, включенные последовательно блок переноса и вычитаюший счетчик импульсов, формирователь импульсов, выход которого подключен к входу записи первого регистра и входу установки суммирующего счетчика импульсов и генератор опорной часОн содержит формйрователь 1 импуль-. сов, суммирующий счетчик 2 импульсов, первый регистр 3, второй регистр 4, делитель 5 с переменным коэффициентом деления, блок 6 вычисления разности кодов, блок 7 переноса, генератор 8 опорной частоты и вычитаюший счетчик 9 и мпульсов.

На вход формирователя 1 подается сигнал умножаемой частоты. Выход формирователя 1 подключен -к входам записи первого регистра 3, второго регистра 4 и установочному входу суммирующего счетчика 2. Выход генератора 8 опорной частоты подключен к счетным входам делителя частоты с переменным коеффициентом деления 5 и вычитающего счетчика 9. Выход делителя 5 частоты с переменным коэффициентом деления подключен к счетному входу суммирующего счетчика 2. Выход первго. регистра 3 и второго регистра 4 подключены к входам блока вычисления разности кодов 6, выходы которого через схему переноса 7 подключены к вычитающему счетчику 9, выход которого подключен к управляющему входу блока 7 переноса и является выходом умножителя, Выходы первого регистра 3 подключены к входам блока 6 со сдвигом на один разряд влево. Входы первого регистра 3 подключены к выходам суммирующего счетчика 2, входы

790181 6

Формула изобретения второго регистра 4 — к выходам первого регистра 3.

Устройство работает следующим образом. Импульсы с частотой =P /K где К вЂ” коэффициент деления делителя 5 частоты поступают на вход суммирующего счетчика 2. Число импульсов, записан3 ное в суммирующем счетчике за а -тый период входного сигала Т", равно

»О „=Ч ;Р, .

В момент прихода очередного импульса входной частоты импульсы с выхода формирователя 1 число И „записываются в первый регистр 3, а число Мь», являющееся результатом измерения периода

Т-, записанное в первом регистре 3, Э» переписывается во второй регистр 4. Этим же импульсом суммирующий счетчик 2 устанавливается в нулевое состояние для проведения измерения периода Т +» . Блок

6 вычисления разности кодов вычитает из числа, поданного на первые входы, число, поданное на вторые входы. Так как к первым входам блока 6 выходы регистра

3 подключены со сдвигом на один двоичный разряд влево, что эквивалентно удвоению числа, хранящегося.в первом регистре 3, на выходе блока 6 вычисления разности кодов получаем:

8 = QN.- ß. ь ь ь-»

Число!И с помощью блока 7 переноса, определяет коэффициент деления вычитающего счетчика 9. Частота следования З5 импульсов на выходе устройства на протяжении периода входной частоты Т„-+» равно

p=F,!ê,. =Р,/фк„-N., =к

Ь Ь-»

Цифровой умножитель частоты, содержащий суммирующий счетчик импульсов, первый регистр, информационные входы которого подключены к выходам суммирующего счетчика импульсов, включенный последовательно блок переноса и вычитающий счетчик импульсов, формирователь импульсов, выход которого подключен к входу записи первого регистра и входу установки суммирующего счетчика импульсов и генератор опорной частоты, выход которого подключен к счетному входу вычитающего счетчика импульсов, выход которого соединен с управляющим входом блока переноса, о т л и ч а ю— шийся тем, что с целью повышения точности за счет уменьшения ошибки, вызванной смещением частоты выходных импульсов при изменяющейся частоте вход— ных импульсов, в него введены второй регистр, вход записи которого подключен к выходу формирователя импульсов, а информационные входы — к выходам первого регистра, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а выход — к счетному входу суммирующего счетчика импульсов, и блок вычисления разности кодов, выходы которого подключены к информационным входам блока переноса, первая группа информационных входов - к выходам первого регистра, вторая группа информационных входов — к выходам второго регистра, причем выходы первого регистра подключены к первым входам блока вычисления разности кодов со сдви— гом на один двоичный разряд влево, Преобразовав это равенство, получаем = K/T;„+ Ky(t)//f =КК+ Xg(t)/Z

Таким образом, ошибка смещения частоты на выходе умножителя составит величину, равную

Кф (Ь)

» =

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 357668, кл. Н 03 К 5/01, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

М 503238, кл. Gr 06 F- 7/52, 1974.

790181., Составитель О. Митрофанов

Редактор Н. Кончицкая Техред М. олинка

Корректор Ю. Макаренко

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9062/59 Тираж 995

ВНИИПИ Госудррственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5