Умножитель частоты

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

Союз Советск из

Социапистмчвскиа

Реситтблии ())) 942016

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву(22)За»влено 24.Ю9;80 (2! j 2985560/38-24 (51)М. Кл. с присоединением за»вки рв)(23) Прнорнтет6 06 F 7/68 фкударстаеаы6 камктет

СССР

IIo делам нзобретеннк н открытий (53) УДК 681.325 (088.8) OnÓáënêîâànî 07 07 82. Бюллетень 3@25

Дата опубликовани» описанмя 07.07 .82 (72) Авторы мзобретеии»

С.П.Лохов, В.А.Поносов, P.Á.Ãàðèôîâ и Л леищман

1 (I

° ° (Челябинский политехнический институт иЦ.Ърнинского комсомола и Уральский завод тяжелого э ктроФекн(ич(еского- мавиностроения им.В.И.Ленина Ьйг.", (2}) Заявители (54) УИНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТ61

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для.построения цифровых устройств фазового управления.

Известно использование в устройствах фазового управления генераторов стабильной опорной частоты с ручной подстройкой (1).

Недостатком таких устройств является изменение фазового сдвига при изменении частоты напряжения сети.

Данный недостаток устраняется заменой генератора опорной частоты на ум" ножитель частоты сети на постоянный коэффициент.

Известны цифро-аналоговые системы устройств фазового управления, ис-. пользующие в качестве умножителя частоты преобразователи "аналог-частота"го с цифро-аналоговой системой автоматического регулирования $2 ).

Недостатком таких умножителей является низкая точность и быстродей 2 ствие, что свойственно аналоговым системам.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой умножитель частоты, на постоянный коэффициент, содержа щий генератор опорной частоты, первый и второй счетчики, первый регистр, формирователь синхроимпульсов входной частоты и управляемый делитель частоты, причем выход генератора опорной частоты соединен со счетными входами первого счетчика и управляемого делителя частоты, выход переноса первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, информационные вы" ходы которого соответственно соединены с информационными входами первого регистра, выход управляемого делите" ля частоты соединен, сего входом синхронизации, выход формирователя синх" роимпульсов входной частоты соединен со входами установки в ноль первого и второго счетчиков и управляющим входом первого регистра (3 1.

4 5. 6 7 8 9 10

Еn0 0 1 2 3

ЯИ8 300 .300 536+24 24 24 260 260 496, 496 732 220 220

0 2 1 0 2 1 0 3 2

0 3,2СТЗ 2

0 1 0

Вых. 0 О, ".Точные значения" 0

7 38

2,46

9,84

4,92

Недостатком известногс устройства является значительный шаг дискретизации коэффициента умножения, который может быть уменьшен только значительным увеличением опорной частоты. Все это снижает точность при заданной опорной частоте.

Цель изобретения " повышение точности умножения при заданной опорной частоте.

Поставленная цель достигается тем, что в умножитель вводится второй ре<-истр, сумматор и накапливающий сумматор, причем информационные входы второго регистра соединены с выходами первого счетчика, а выходы - с информационными входами накапливающего сумматора, выход переноса которого соединен с входом переноса сумматора, информационные входы которого соответственно соединены с выходами первого регистра, а выходы - соответственно с установочными входами управляемого делителя частоты, выход которого соединен с входом синхронизации накапливающего сумматора, вы-, ход формирователя синхроимпульсов входной частоты соединен с управляющим входом второго регистра.

На фиг.1 представлена принципиальная схема умножителя; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Умножитель частоты содержит генератор 1 опорной частоты, первый счетчик 2, управляемый делитель 3 часто" ты второй счетчик 4, первый регистр

5, формирователь б,синхроимпульсов

2016 ф входной частоты, второй регистр 7, накапливающий сумматор 8, сумматор 9.

Выход генератора 1 опорной частоты соединен со счетными входами первого з счетчика 2 и управляемого делителя

3 частоты, выход переноса первого счетчика 2 соединен со счетным входом второго счетчика 4, информационные выходы которого соответственно соедиtO иены с информационными входами первого регистра 5, выход формирователя 6 синхроимпульсов входной частоты соединен с входами установки в ноль первого счетчика 2, второго счетчика 4 и и управляющими входами регистров 5 и 7, информационные выходы регистра 5 со- ответственно соединены с информационными входами сумматора 9, выходы которого соответственно соединены с усщ тановочными входами управляемого делителя 3 частоты, выход которого сое. динен с его входом синхронизации и входом синхронизации накапливающего сумматора 8, выход переноса которого соединен с входом переноса сумматора

9, а входы соответственно соединены с информационными выходами второго р егистра 7.

Работа устройства (фиг.1) поясняется на примере умножителя частоты сети f 50 Гц на 512 при частоте опорного генератора Fo =63 кГц. Емкость счетчика 2 при этом составляет

>12 {коэффициент умножения) . Принцип действия поясняется диаграммами фиг.2 и таблицей.

16 6 периода сети на 512 ч, которая сосо таеляет g 360 < 5о 1 5Й

В цифровЫГумножителе частоты согласно прототипа на основании измерений в предыдущий интервал времени между синхроимпульсами в регистре за,писывается одно целое число без дробной части (в рассматриваемом примеречисло 2). Тогда период сети будет делиться не на 512, а на fo /2f =630 ч.

Можно точное значение требуемого делителя 2,460937 округлить до значения

3 и зависать его в регистре 5 протогипа. Тогда период будет делиться на

f0 /3У. =420 ч. Соответственно входная частота будет умножаться на 630 или

420 вместо 512, что составляет весьма значительную погрешность. Максимальная фазовая погрешность из-эа дискретности значения делителя рас.»

O a считывается по: формуле а и может быть уменьшена только увели" чением опорной частоты генератора 1, Для получения аналогичной рассматриваемому примеру погрешности,.(t0,28 ) тоебуетса частота Д - ео тато

Збоо: 5tl о оооо это уже не выполнимо IlpH применении для построения ТТЛ-логики.

Таким образом, предлагаемый умножитель позволяет резко повысить точность умножения при заданной опорной частоте, либо резко уменьшить опорную частоту при заданной точности.

Формула изобретения

Умножитель частоты, содержащий генератор опорной частоты, первый и второй счетчики, первый регистр, формирователь синхроимпульсов входной частоты и управляемый делитель частоты, причем выход генератора опор" ной частоты соединен со счетными входами первого счетчика и управляемого делителя частоты,. выход переноса первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, информационные выходы которого соответственно соединены с информационными входами первого регистра, выход управляемого делителя частоты соединен с его входом синхронизации, выход формирователя синхроимпульсов входной частоты

5 9420

В таблице с момента синхроимпульса частоты . даны: дискретные значения моментов времени через интервал

То= у", содержимое накапливающего сумматора 8, максимальная емкость ко- 5 торого такая же, как и у счетчика 2

{т.е. 512), содержимое управляемого делителя 3 частоты, сигналы выхода;

"точные значения" моментов времени через интервалы величиной fo/512f = 10

=2,460937 Т.

На интервале времени между предыдущими синхроимпульсами формирователя 6 с частотой f на счетчик 2 nof ступит f0/1 =1260 импульсов генерато- и ра 1 опоркой частоты, Из-за того, что емкость счетчика 2 составляет 512 единиц, е нем запишется 236 единиц, а в счетчике 4 - дее единицы (так что

2 512+236=1260). Эти значения в момент очередного синхроимпульса перепишутся в регистры 5 и 7, а счетчики

2 и 4 после броска начнут считать определенную серию импульсов опорной частоты. В сумматоре 9 выход регист- 35 ра 5 суммируется с сигналом переноса накапливающего сумматора 8 и в момент импульса с управляемого делителя 3 частоты устанавливает начальную установку делителя. При переполнении 3Е накапливающего сумматора 8 {т.е. когда его содержимое превысит 512) импульс с его выхода переноса через вход переноса сумматора 9 на одну единицу увеличивает начальную уставку

35 управляемого делителя 3. К началу синхроимпульса f> содержимое накапливающего сумматора 8 может быть произвольным. в примере в таблице это было принято, равным 300). !

Как видно из таблицы и фиг.2 коэффициент деления управляемого делителя 3 при этом колеблется между 2 и

3 на одну единицу так, что разбежка

45 .между выходными импульсами f и"точ l ными значениями" моментом импульсое идеального умножения по времени не превышает величины Т =1/fq, Как видно иэ фиг.2 импульсы fg следуют синхронно с "точными значениями" импульсов с колеблющимися фазовыми сдвигами, Максимальная фазовая погрешность умножителя (и системы фазового управления, построенной на его основе) сос-55

360о 50 . о тавит+-------- =0 28 не считая по63000 грешности из-за дискретности деления

ff

g p g y гр л д л м е у д т

ВНИИПИ Заказ 4841/39 Тираж 731 Подписное.Филиал ППП "Патент", г. Ужгррод, ул. Проектная, соединен с входами установки в ноль первого и второго счетчиков и управляющим входом первого регистра, о тл и ч в ю шийся тем, что, с целью повышения точности умножения при заданной опорно" частоте, в него введены второй регистр, сумматор и накапливающий сумматор, причем информационные входы второго регистра соединены с выходами первого счетчика, а выходы - с информационными входами накапливающего сумматора, выход переноса которого соединен с, входом переноса сумматора, информационные входы которого соответствен" но соединены с выходами первого регистра, а выходы - соответственно с

2016 8 установочными входами управляемого делителя частоты, выходы которого соединен с входом синхронизации накапливающего сумматора, выход .формирователя синхроимпульсов входной частоты соединен с управляющим входом второго регистра, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

10 1. Батоврин А.А. и др. Цифровые системы управления электроприводами, Л., "Энергия", 1977, с.90.

2. Патент США У 3803476, кл. 321-5 (Н 02 М 7/20), 1974.

1s 3..Авторское свидетельство СССР

N 674182, кл. Н 02 P 13/16, 19/9 (прототип).