Умножитель частоты
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскмк
Социалистические
Республик (ii) 936372 (6I ) Дополнительное к авт. с вид-ву (22) Заявлено 10. 10. 80 (21) 2992347/18-21 с присоединением заявки J% (23) Приоритет (5l)M. Кл, Н 03 В 19/10
Гееудорстееииый комитет
СССР по делом изобретеииЯ и открытиЯ
Опубликовано 15.06.82. Бюллетень № 22
Дата опубликования описания 17.06,82 (53) УДК 621.374. 4 (088. 8). (72) Авторы изобретения
Б.Н. Кот, Б.IO. Золочевский, Н.В. 1Ермоленко и (, ° 5
„ц а,:
В.А. Максимов (7I ) Заявитель (54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ I
Изобретение относится к импульсной технике, а именно к устройствам умножения частоты и слежения за изменением входной частоты и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах.
Известен умножитель частоты, содержащий соединенные последовательно между собой формирователь дозирото ванных импульсов, сумматор и управляемый генератор, фазометр с двумя входами и одним выходом, который подключен к фильтру точной настройки, один из входов фазометра подключен ко входу формирователя импульсов, а другой вход — к делителю частоты, кроме того, элемент совпадения с двумя входами, один из которых подключен к выходу фазометра, а второй вход 20 соединен с выходом управляемого генератора, при этом выход элемента совпадения подключен ко входу делителя частоты (1), 2
Недостатком известного умножителя частоты является то, что он имеет сравнительно узкий динамический диапазон входных частот, определяемый полосой пропускания фильтров, и не может работать на сверхнизких частотах, что сужает функциональные возможности использования устройства.
Кроме того, умножитель не может работать при исчезновении по какой-либо причине входного сигнала, что приводит к сбоям в работе.
Известен также умножитель частоты, содержащий соединенные последовательно формирователь дозированных импульсов, сумматор и управляемый генератор, фазометр, который подключен к фильтру точной настройки, один из входов фазометра подключен ко входу формирователя дозированных импульсов, а другой вход - ко входу делителя частоты, элемент совпадения, один из входов которого подключен к выходу фазометра, а второй вход соединен
936372 с выходом управляемого генератора, при этом выход второго элемента совпадения подключен ко входу делителя частоты, а также элемент ИЛИ и второй делитель частоты, при этом один из входов второго элемента совпадения подключен к. выходу управляемого генератора, а другой его вход - ко второму выходу фазометра, причем выход второго делителя частоты соединен .с 1р входом элемента ИЛИ, включенного между источником импульсной последовательности и фазометром 2 ).
Однако динамический диапазон изменения сигнала 4f имеет сравнительно х малое значение из-за применения в его схеме фильтров грубой и точной настройки, которые должны сохранять ли- . неиность амплитудных и частотных характеристик во всем диапазоне входных zo частотах для обеспечения сохранения линейной зависимости приращения умноженной частоты от приращения частоты входного сигнала bf>> < = М D ГВХ.
Кроме того, для входных частот, лежа- 25 щих в области сверхнизкой частоты с периодом следования импульсов Т ) 1 с, фильтры грубой и точной настройки вообще не обеспечат линейность выходной характеристики в умножителе частоты „r, из"за различия постоянной составляющей на выходе фильтров, а значит, и на выходе сумматора, и на входе управляемого генератора в интервалах между входными импульсами, что приведет к появлению недопустимо большой погрешности нестабильности D 6 умноженной частоты на выходе управляемого генератора. Причем нестабиль. ность аД" будет расти с увеличением,,< периода следования входных импульсов и с увеличением динамического диапазона изменения входной частоты.
Целью изобретения является расширение динамического диапазона входных частот.
Цель достигается тем, что в умножитель частоты, содержащий фазометр, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента совпадения, а второй выход - к первому входу второго элемента совпадения, выход которого соединен со входом
nepaoro делителя частоты, управляемый генератор и второй делитель час"тоты, введены реверсивный счетчик, преобразователь кода в напряжение, триггер, ждущие мультивибраторы, линия задержки и инверторы, при этом
4 к входной шине подключены второй вход первого элемента совпадения, установочный вход первого делителя частоты, 3 -- вход триггера,,первый вход фазометра, вход пинии задержки и через первый инвертор второй вход второго элемента совпадения, причем ко входу суммирования реверсивного счетчика подключен выход первого элемента совпадения, ко входу вычитания - выход второго элемента совпадения, а к выходам - входы преобразователя кода в напряжение, выход которого через последовательно соединенные управляемый генератор, второй делитель частоты и первый ждущий мупьтивибратор соединен с третьим входом втррого элемента совпадения и со входом второго инвертора, выход которого подключен ко второму входу фазометра, а к К-входу триггера подключен выход первого делителя частоты, к выходу— четвертый вход второго элемента совпадения, при этом ко входу второго ждущего мультивибратора подключен выход пинии задержки, к выходу1 установочныи вход второго делителя частоты.
На чертеже представлена структурная схема умножителя частоты.
Умножитель частоты содержит управляемый генератор 1, делитель частоты 2, ждущий мультивибратор 3, инвер. тор 4, фазометр 5, элемент совпадения б, элемент совпадения 7, инвертор 8, входную шину 9, триггер 10, реверсивный счетчик 11, делитель частоты 12, пре. бразователь кода в напряжение 13, линию задержки 14, ждущий мультивибратор 15. В умножителе частоты управляемый генератор 1, делитеЛь частоты 2, ждущий мультивибратор 3, инвертор 4 и первый вход фазометра 5 соединены последовательно.
Первый и второй выходы фазометра 5 .соответственно подключены к первым входам элементов совпадения б и 7, при этом второй вход элемента совпадения 7> соединен с выходом ждущего мультивибратора 3, третий вход через инвертор 8 - со входной шиной 9, а четвертый вход с выходом триггера 10.
Выход элемента совпадения 6 соединен со входом суммирования реверсивного счетчика 11. Выход элемента совпадения 7 соединен со входом вычитания реверсивного счетчика 11 и со входом делителя частоты 2. Выходы реверсивного счетчика 11 подключены ко входам
9363 преобразователя кода в напряжение 13, выход которого подключен ко входу управляемого генератора . Выход линии задержки 14 через ждущий мультивибратор 15 подключен к установочному входу делителя частоты 12. Входная шина 9 соединена со вторым входом фазометра 5, со вторым входом элемента совпадения 6, с первым входом триг. гера 10, с установочным входом дели- 0 теля частоты 2 и входом линии задержки 14. Второй вход триггера 10 соединен с выходом делителя частоты 2.
Устройство работает следующим об разом. 15
Приходящий со входной шины 9 положительный импульс на линии задержки 14 задерживается на время, необходимое для срабатывания фазометра 5, выполненного на базе триггера с раз- щ дельными входами 3 и К, и двух элементов совпадения 6 и 7, а затем по переднему фронту этого импульса на ждущем мультивибраторе 15 формируется отрицательный импульс, управляющий 25 сбросом делителя частоты 12. Делитель частоты 2 производит деление на
Я умноженной частоты до величины 1 -. =
Вснх
=1 „„„ М и запускает ждущий мультивибратор 3, который формирует .положи- зо тельный импульс, длительность которо-, го выбирается из такого расчета, чтобы задний фронт его появлялся раньше заднего фронта импульса, приходящего со входной шины 9. Благода- 35 ря такому временному соотношению между входными импульсами и импульсами, сформированными умножителем частоты, обеспечивается появление положительных импульсов на выходе элемента совпадения 6 и их отсутствие на выходе элемента совпаденир 7 во время установки делителя частоты 12".в нулевое положение импульсами, приходящими со входной шины. В зависимости от соотношения частот Г и 1„„„умножитель
Вх частоты работает в трех режимах: первом режиме когда f>Х с ЪМК/й1 за период следования входных импульсов с выхода ждущего мультивибратора 3 на вход инвертора 4 и на вход элемента совпадения 7 будут поступать два положительных импульса. Первым импульсом фазометр 5 будет уста, навливаться "единичное" состояние, 55 однако на выходе элемента совпадения 7 логическое состояние не изменится из-за отсутствия на ее третьем входе, подключенном к выходу инвер72 6 тора 8, инвертированного импульса, приходящего со входной шины 9 и перекрывающего по длительности импульс, приходящий с выхода ждущего мультивибратора 3.
Затем задним фронтом входного импульса фазометр 5 устанавливается в
"нулевое" состояние. Второй импульс с выхода ждущего мультивибратора 3 приходит раньше импульса со входной шины 9, поэтому он не блокируется входным импульсом, инвертированным инвертором 8, и проходит через эле" мент совпадения 7 на вход вычитания реверсивного счетчика Il и изменяет состояние кода, записанного в нем, что приведет к изменению напряжения, выдаваемого преобразователем кода в напряжение 13, влекущее к уменьшению частоты Е „ к, выдаваемой управляемым генератором 1, а это в свою очередь, увеличит период следования импульсов, снимаемых с делителя частоты 12 и ждущего мультивибратора 3, который будет стремиться к периоду следования входных импульсов. Умножитель частоты будет работать в таком режиме до тех пор, пока будет сохраняться соот ошен е ах- мкй
Во втором режйме, когда g ygf> НМ, устройство работает следующим образом. Задний фронт импульса, приходящий со входной шины 9, устанавливает фазометр 5 в "нулевое" состояние, при этом открывается возможность для прохождения переднего фронта следующего импульса через элемент совпаГ дения 6 на вход суммирования ревер" сивного счетчика 11. Это приведет к изменению состояния кода, записанного в реверсивном счетчике 11, а значит, и на выходе преобразователя кода в напряжение 13 изменится напряжение, в связи с чем частота, выдаваемая уп. равляемым генератором 1, увеличится.
После этого импульс, пришедший с выхода ждущего мультивибратора 3 и задержанный по отношению к переднему фронту входного импульса, установит фазо 1етр 5 в "единичное" состояние, а задний фронт входного импульса, приходящего со входной шины 9,установит фазонетр 5 в "нулевое" состояние.
Так будет продолжаться до тех пор, пока будет сохраняться соотношение
Е Х i ъмН /1 1.
В третий режим работы умножитель частоты переходит в случае появления
7 936372 8 выпадений во входной последовательности импульсов. В этом случае делитель частоты 2 переполнится и на вход К триггера. 10 поступит сигнал, который перебросит триггер 10 в противоположное состояние. С выхода триггера 10 на вход элемента совпадения 7 поступит запрещающий сигнал для прохождения импульсов на вход вычитания реверсивного счетчика 11, а так как íà iв элемент совпадения 6 со входной ши. ны 9 не поступает ФВХ, то в этот пери од времени управляемый генератор выдает постоянную частоту, определяемую кодом, набранным в реверсивном счетчике 11. При прекращении выпадений импульсов во входной последовательности первый пришедший со входной шины импульс устанавливает делитель частоты 2 и триггер 10 в исходное со- 2О стояние, и со входа элемента совпадения 7 снимается запрещающий сигнал
Коэффициент деления К делителя частоты 2 определяется из соотношения
S> %АХ
SX ° min гдето -максимййьная ожидаемая вход-ВХтах ная частота;
„„„.„ - минимальная ожидаемая входная частота.
Использование данного умножителя частоты позволяет расширить динамический диапазон изменения входного сигнала, который определяется толь- 15 ко модуляционной характеристикой (зависимость Е b, oò управляющего напряжения ) управляемого н генератора, умножать импульсную последовательность широкого диапазона частот, практичес- 4о ки от нуля, а также использовать современную элементную базу и повысить стабильность умножителя частоты.
Формула изобретения
Умножитель частоты, содержащий фазометр, первый выход которого подI ключен к .первому входу первого эле- . мента совпадения, второй выход — к первому входу второго элемента совпа денип, выход которого соединен со входом первого делителя частоты, управляемый генератор и второй делитель частоты, о т л и и а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона входных частот, в него введены реверсивный счетчик, преобразователь кода в напряжение, триггер, ждущие мультивибраторы, линия задержки и инверторы, при этом к входной шине подключены второй вход первого элемента совпадения, установочный вход первого делителя частоты,Э-вход триггера, первый, вход фазометра, вход линии задержки и через первый инвертор второй вход второго элемента совпадения, причем ко входу суммирования реверсивного счетчика подключен выход первого элемента оовпадения, ко входу вычитания — выход второго элемента совпадения, а к выходам — входы преобразователя кода в напряжение, выход которого через последовательно соединенные управляемый генератор, второй делитель частоты и первый ждущий мультивибратор соединен с третьим входом второго элемента совпадения и со входом второго инвертора, выход которого подключен ко второму входу фазометра, к К-входу триггера подключен выход первого делителя частоты, к выходучетвертый вход второго элемента совпадения, при этом ко входу второго ждущего мультивибратора подключен выход. линии задержки, а к выходуустановочный вход второго делителя частоты.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство CCCP
N 416839, кл. Н 03 K 3/72, 1971
2. Авторское свидетельство СССР
N 489195, кл. H 03 8 19/06,1974 (прототип). 936372
Составитель В. Чернышов
pega rog М. Товтин Texgeg И. Гайду Корректор И. Шарову
Заказ 425ч/73 Тираж 959 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
11)ОЯ Москва Ж-Я Раушская наб.д ц 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,
