Устройство для умножения частоты следования импульсов

 

Союз Советсиик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<о894708

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, сеид-ву (51) М. Кл. (22) Заявлено 1404,80 (21) 2909769/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.1281. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 30. 12. 81

G F 7/68

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 3 (088 ° 8) (72) Авторы изобретения

С.А.Веригин и A.М.Резников (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ ЧАСТОТЫ

СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к цифровой вычислительной, электроиэмерительной технике и к системам управления и регулирования и может быть использовано, например, в электронной системе регулирования частоты вращения турбокомпрессора газотурбинного двигателя.

Известно устройство для умножения ча тоты следования импульсов, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен через управляемый делитель частоты со входом счетчика, выходы которого соединены со входами узла параллельного переноса, выходы которого подключены ко входам регистра, выходы которого соединены с управляющими входами второго управляемого делителя частоты, информационный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход является выходом устрой"тва, управляющий вход регистра соединен со входом устройства (1).

Недостатками этого устройства являются неудовлетворительные переходные характеристики и ограниченный частотный диапазон, равный F<)i КР к»

7iF0/2 -1, где F — частота генератора; К - коэффициент умножения управляемого делителя частоты;

F8 — частота входной импульсной последовательности; 2" — емкость

5 счетчика. При значениях К РВХ ) FO или К.FS Fo/2t устройство не рабоХ тает, так как при значении К F8<) F на выходе устройства частота импульсной последовательности будет равна нулю, а при значении К FBX с Fo/2

l1 может быть равной F . Это препятст0 вует его применению в системах автоматического регулирования, так как в процессе работы системы значение

K РВд может быть больше Fo или мень15 /2л

Известно также устройство для ум ножения частоты следования импульсов, содержащее счетчик, выходы которого

2О соединены с информационными входами узла параллельного перекоса и входами первой группы схемы сравнения, входы второй группы которой подключены к выходам регистра, а выход схемы сравнения подключен к нулевому установочному входу триггера, инверсный выход которого подключен к управляюшему входу узла параллельного переноса, входы которого соединеЗО ны с информационными входами регист894708

Каждым импульсом со входа 12, прошедшим через элемент 13 задержки, счетчик 4 переводится в нулевое состояние. Эа время между двумя соседними импульсами, равное периоду входной импульсной последовательности Ò6, со входа 12 в счетчике 4 будет накапливаться число, равное ра, нулевой установочный вход которого подключен ко входу устройства, который через первый элемент задержки подключен к нулевому установочному входу счетчика, выходы регистра подключены к управляющим входам первого делителя частоты, выход которо5 го является выходом устройства, счетный вход первого делителя частоты соединен с выходом г нератора импульсов, со счетным входом второго делителя частоты и с единичным установочным входом триггера (2).

Недостатком известного устройства является ограниченный частотный диапазон равный Г XF Х Го/2п-1. При

K. F8)(y Го йли К ГВх <Го/2 устройство .не работает, так как при значении К F>>7 F на выходе устройства частота импульсной последовательности будет равна нулю, а при значении К ГЭ о/2" будет изменять- Щ ся периодически от Г до Го/2"-1. Это не позволяет применять его в системах автоматического. регулирования.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона устройства. 25

Поставленная цель достигается тем, что устройство для умножения частоты следования импульсов, содер- жащее счетчик, выходы которого соединены .с информационными входами узла З0 параллельного переноса и входами первой группы схемы сравнения, входы второй группы которой подключены к выходам регистра, выход схемы сравнения подключен к нулевому установочному входу триггера, инверсный выход которого подключен к управляющему входу узла параллельного переноса, входы которого начиная со второго, соединены с соответствующими информационными входами регистра, ну- 40 левой установочный вход которого подключен к входу устройства, который через первый элемент задержки подключен к нулевому установочному входу счетчика, выходы регистра под- 45 ключены к управляющим входам первого делителя частоты, выход которого является выходом устройства, счетный вход первого делителя частоты соединен с выходом генеРатоРа импульсов, 50 со счетным входом второго делителя частоты и с единичным установочным входом триггера, дополнительно содержит элементы И, ИЛИ, второй элемент задержки, вход которого соединен с нулевым установочным входом счетчика, а выход - c первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом схемы сравнения, а выход — с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого сое- 60 динен с выходом первого разряда узла параллельного переноса, а выход — с информационным входом первого разряда регистра, первый вход второго элемента И подключен к выходу второ- 65 го делителя частоты, второй вход подключен к инверсному выходу переполнения счетчика, а выход подключе н к счетному входу счетчика.

На чертеже представлена схема устройства для умножения частоты следования импульсов.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, который через делитель 2 частоты соединен с одним входом элемента И 3, другой вход которого подключен к инверсному выходу переполнения счетчика 4, а выход — к счетному входу счетчика 4, выходы которого соединены с информацион ыми входами узла 5 параллельного переноса и входами первой группы схемы б сравнения, входы второй группы которой подключены к выходам регистра 7, а выход подключен к нулевому установочному входу триггера 8 и одному входу элемента И 9, другой вход которого через элемент 10 задержки соединен с нулевым установочным входом счетчика 4, выход элемента И 9 соединен с входом элемента ИЛИ 11, другой вход которого подключен к выходу первого разряда узла 5 параллельного переноса, а выход — к информационному входу первого разряда регистра 7, соединенного нулевым установочным входом со входом 12 устройства, который через элемент 13 задержки соединен с нулевым установочным входом счетчика 4, выходы .регистра 7 соединены с управляющими входами делителя 14 частоты, счетный вход которого подключен к выходу генератора 1 импульсов, а выход является выходом 15 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы генератора 1 с частотой следования F непрерывно поступают на делитель частоты 2 с коэффициентом деления К. Частота следования импульсов, поступающих через элемент И 3 на вход счетчика 4, будет равной Гсц =Го/К

1"сч Г@/" ) Те =Го/кFBx °

Импульс со входа 12, поступающий на нулевой установочный вход регистра 7, переводит .его в нулевое состояние. Срабатывае1 схема 6 сравнеяия, которая открывает элемент И 9 и переключает триггер 8, открывающий сигна- лом с инверсного выхода узел 5 параллельного переноса. Число, содержащееся в счетчике 4, переписывается в ре894708 гистр 7. Зались информации первого разряда счетчика 4 н регистр 7 осуществляется через элемент ИЛИ 11.

Этим же импульсом, но прошедшим через элемент 13 задержки, счетчик 4 переводится в нулевое состояние. Выключается схема б сравнения, закрывая элемент И 9 и снимая сигнал с нулевого установочного входа триггера 8, который первым же импульсом генератора 1 переключается и закрывает узел 5 параллельного переноса.

Импульс со входа 12, но прошедший еще через элемент задержки 10, поступает на вход элемента И 9, который запрещает его поступление на вход элемента ИЛИ 11, так как отсутствует сигнал схемы 6 сравнения. До поступления следующего импульса со входа 12 счетчик 4 накапливает новое число.

Делитель 14 частоты осуществляет деление частоты генератора 1 на число, хранящееся в регистре 7, которое равно числу, соответствующему периоду импульсной последовательности со входа 12. На выходе 15 будет импуг ьсная последовательность, равная

Fo "о щ

F =К F

Вь Nсц o

При уменьшении частоты импульсной последовательности со входа 12 или коэффициента деления делителя 2 наступит момент, когда число регистра 7 будет ранно числу счетчика 4.

При этом срабатывает схема 6 сравнения, открывает элемент И 9 и переключает триггер 8, сигнал с инверсного выхода которого открывает узел

5 параллельного переноса. Так как импульс со входа 12 отсутствует, то на вход элемента ИЛИ 11 через элемент И 9 не поступит никакого сигнала. В этом состоянии устройство будет находиться до того времени, .пока не изменится число в счетчике 4. Новое число счетчика 4 будет больше числа регистра 7, поэтому схема б сравнения выключается и снимает сигнал. с нулевого установочного входа триггера 8, но он не переключается, так как действие импульса генератора 1 окончилось. Узел 5 параллельного переноса открыт, и информация изменившегося разряда счетчика 4 переписынается в тот же разряд регистра 7. Информация н остальных разрядах регистра 7 сохраняется прежней.

Если новое число регистра 7 равно числу счетчика 4, то срабатывает схема б сравнения и запрещает переключение триггера 8 до следующего изменения числа счетчика 4. При повторной записи в регистре 7 будет число больше, чем в счетчике 4, поэтому схема б сравнения остается выключенной и первым же импульсом генерато65 тановочного входа триггера 8, который первым же импульсом генератора 1 переключается и закрывает узел 5 параллельного переноса. До поступления ра 1 триггер 8 переключается и запрещает перенос числа в регистр 7.

При каждом переносе число регистра 7 увеличивается по сраннению с числом счетчика 4 на 1, 3, 5 7 15, "31", 63,и т.д.

Чем больше последующий период между импульсами со входа 12, тем на большее значение отличаются числа регистра 7 и счетчика 4. Такая работа g устройства будет продолжаться до поступления очередного импульса со входа 12. Если значение К F F /2", то до поступления очередйого импульса со входа 12 счетчик 4 заполняется полностью. При этом в регистре 7 уже хранится это число, поэтому срабатывает схема 6 сравнения, открыная элемент И 9 и переключая триггер 8, открывающий узел 5 параллельного переноса. Очередным импульсом делителя 2

2О информация записывается в разряд переполнения счетчика 4, сигналом с инверсного выхода которого закрывается элемент И 3. Тем самым дальнейшее поступление импульсов с делитз25 ля 2 на вход счетчика 4 запрещено до поступления очередного импульса со входа 12. Срабатывает схема 6 сравнения, закрывая элемент И 9 и снимая сигнал с нулевого установочного вхо30 да триггера 8. До поступления очередного импульса генератора 1 узел 5 параллельного переноса осуществляет запись в разряд переполнения регистра 7 сигналом с инверсного ныхода котороу го закрывается выход делителя 14, запрещая поступление импульсов на выход 15 устройства. Очередной импульс с входа 12 переводит регистр 7 в нулевое состояние. Срабатывает схема б сравнения, открывая элемент И 9 и переключая триггер 8, который открывает узел 5 параллельного переноса, осуществляющий запись в разряд переполнения регистра 7, так как все остальные разряды счетчика 4 были в ну45 левом состоянии. Этот же импульс с входа 12, но прошедший через элемент задержки 13, переводит счетчик 4 в нулевое состояние. На элемент И 3 поступает сигнал, разрешающий прохождение импульсов делителя 2 в счетчик 4,. который начинает новый цикл заполнения. Импульс с входа 12, прошедший через элемент задержки 10, поступает на вход элемента И 9. Прохождение

55 этого импульса через элемент И 9 раз-, решает схема б сравнения. Этот импульс, пройдя через элементы И 9 и

ИЛИ 11, осуществляет запись н первый разряд регистра 7. Срабатывает схема б сравнения, закрывается элемент

И 9 снимается сигнал с нулевого ус894708 очередного импульса со входа 12 счетчик 4 будет заполняться, а схема 6 сравнения, триггер 8 и узел 5 параллельного переноса будут осуществлять запись в регистр 7, до их полного заполнения. При полном заполнении счетчика 4 работа устройства повторяется. На выход 15 устройства импульсы поступать не будут, так как он закрыт сигналом разряда переполнения регистра 7 все время.

Такая работа устройства будет продолжаться до тех пор, пока значение К F >> будет меньше Fp /2", где

2" — емкость счетчика 4, включая

FF8W

При увеличении частоты импульсной 15 последовательности со входа 12 или коэффициента деления делителя 2 может наступить момент, когда значение

К Г8 ) Г . При этом до прихода импульо сасо входа 12 счетчик 4 будет в ну- щ левом состоянии. Импульс со входа 12 переводит регистр 7 в нулевое состоя-. ние, срабатывает схема 6 сравнения, открывая элемент И 9 и переключая триггер 8, который сигналом с инверсного выхода открывает узел 5 параллельного переноса. Регистр 7 сохраняет свое нулевое состояние, так как счетчик 4 тоже находится в нулевом состоянии ° Этот же импульс со входа 12, прошедший элемент задержки 13, не изменяет состояние счетчика 4, а поступает на .информационный вход первого разряда регистра 7, пройдя через элемент 10 задержки, элементы И 9 и

ИЛИ 11, и осуществляет запись информации в этот разряд. Число регистра 7 становится больше числа счетчика 4, поэтому срабатывает схема 6 сравнения, запрещающая прохождение сигнала через элемент И 9 и снижающая сигнал 40 с нулевого установочного входа триггера 8, который первым же импульсом генератора 1 переключается и закрывает узел 5 параллельного переноса.

Делитель 14 частоты осуществляет деление частоты генератора 1 на едини— цу, хранящуюся в регистре 7. На выходе 15 будет импульсная последовательность с частотой, равной Fg . При поступлении очередного импульса со входа 12 работа устройства повторяется.

Такая работа устройства будет сохраняться при значениях К Г „1 р

FBX о

Таким образом, частотный диапазон устройства расширяется в сторону малых частот до Р8 =О, а в сторону больших частот — в К раз, что позволяет применить его в системах автоматического регулирования, так 40 как при изменении частоты импульсной последовательности со входа, когда значение К -Г Р,, на выходе частота импульсной последовательности имеет максимальное значение, равное Г, а когда значение К РВХ(FО/2Р или ГЩ

=0, на выходе импульсной последовательности нет.

Формула изобретения

Устройство для умножения частоты следования импульсов, содержащее счетчик, выходы которого соединены с информационными входами уз:.з параллельного переноса и входами гервой группы схемы сравнения, входы второй группы которой подключены к выходам регистра, выход схемы сравнения подключен к нулевому установочному входу триггера, инверсный выход которого подключен к управляющему входу узла параллельного переноса, входы которого, начиная со второго, соединены с соответствующими информационными входами регистра, нулевой установочный вход которого подключен к входу устройства, который через первый элемент задержки подключен к нулевому установочному входу счетчика, выходы регистра подключены к управляющим входам первого делителя частоты, выход которого является выходом устройства, счетный вход первого делителя частоты соединен с выходом генератора импульсов, со счетным входом второго делителя частоты и с единичным установочным входом триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона, устройство дополнительно содержит элементы И, ИЛИ, второй элемент задержки, вход которого соединен с нулевым установочным входом счетчика, а выход — с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом схемы сравнения, а выход — с первым входом .элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого разряда узла параллельного переноса, а выход — с информационным входом первого разряда реги» стра, первый вход второго элемента И подключен к выходу второго делителя частоты, второй вход подключен к инверсному выходу переполнения счетчика,,а выход подключен к счетному входу счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

9 680555, кл. G 06 F 7/52, 1977 °

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2764161/18-24, кл. G 06 F 7/52, 1979 (прототип).

894708

Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 11490/78

Филиал ППП .Патент, г. ужгород., ул. Проектная, 4

Составитель В.Михайличенко

Редактор Е.Дичинская Техред A. Бабинец Корректор М.Шароши