Умножитель частоты следования импульсов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

;, SU„„1012431 зс;ц Н 03 K 5/153

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 33 1 2622/18-2 1 (22) 06. 07. 81 (46) 15.04.83. Бюл. Н 14 (723 П.И.Луговцов, H.-Г.Луговцова и В.А.Стешин (53) 621.374.44(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР Ю 580634, Кл. H 03 К 5/156, )976.

- 2. Авторское свидетельство СССР по заявке 3308939/18-21, кл. К 03 K 5/156, 30.06.81. (54)(57) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ. СЛЕДОВА-.

НИЯ .ИИПУЛЬСОВ;- содержащий шесть элементов ИЛИ, десять элементов И, регистр, выходы которого соединены с первой группой входов первого эле.мента сравнения, вторая группа .входов которого соединена с выходамИ первого счетчика импульсов, а вы." ход - с первым входом первого элемента И и первым входйм nepsoro элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а выход - с обнуляющим входом первого счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты и первому входу второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, обнуляющий вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а выходы - к первой группе входов второго элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами третьего счетчика импульсов, а выход - с первым входом третьего элемента. И, четвертый счетчик импульсов, выход которого соединен с входом дешифратора, одновибратор и элемент НЕ, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с це1 ью повышения точности умножения, в него введены пятый и шестой счетчики импульсов, третий элемент сравнения, шестой элемент ИЛИ, элемент задержки, триггер и формирователь импульсов, вход которого подключен к входной шине, а выход — к первым входам четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых соедийены с выходами соответственно элемента НЕ и элементазадержки, входы которых соединены с первым входом шестого элемента И, первым выходом дешифратора, первым входом седьмого элемента И, вторым входом второго элемента И, вторым входом третье о элемента И, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, при этом второй вход шестого элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И и выходом генератора опорной частоты, а выход — со счетным входом пятого счетчика импульсов, обнуляющий вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, а выходы - к первой группе входов тре- © тьего элемента сравнения, вторая la®4 группа входов которого соединена с выходами шестого счетчика. импульсов, а выход - с вторым входом седьмого элемента И и первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого ф ф подключен к обнуляющим входам третьего и шестого счетчиков импульсов, первому входу четвертого элемента ИЛИ, и второму выходу дешифратора, третий выход которого подключен к вторым входам первого и восьмого эле1012431

ЗО

35 ментов И, при этом счетный вход четвертого счетчика импульсов соеди нен с выходом. четвертого элемента И, обнуляющий вход - с выходом девятого элемента И, вторым входом четвертого элемента ИЛИ и первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу триггера, а выход - к первому входу девятого элемента И, второй вход которого подключен к выходу одновибратора, вход которого соединен с выходом шестого элемента ИЛИ и с

Ю °

Изобретение относится к импульсным устройствам и может быть исполь; зовано в измерительной технике, при боростроении и устройствах дискрет ной обработки информации.

Известен умножитель Частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, выход которого через делитель частоты соединен с одним входом первого счетчика импульсов, другой вход которого подключен к входу умножителя частоты импульсов, а непосредственнос одним входом второго счетчика, другой вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ, входы которого соединены с входом и выходом умножителя частоты импуль сов, а непосредственно - с одним входом второго счетчика, другой вход которого соединен с выходом логи" ческого элемента ИЛИ, входы которого соединены с входом и выходом ум-.

HoNHteilH.÷àctotû импульсов, входы регистров сдвига соединены с выхо дами разрядов йервого счетчика, выходы .- с соответствующими входа" ми блока сравнения, вторые входы которого сЬединены с выходами разрядов второго счетчика, тактовые вхо. ды регистров сдвига подключены к входу умножителя частоты импуль. сов 1).

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, or раниченное длиной регистров сдвига ° . информационным и синхронизирующим входами триггера, обнуляющий вход которого подключен к выходу четвертого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом десятого элемента И, первый вход которого соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ и выходом пятого элемента И, а второй вход с вторым входом шестого элемента

ИЛИ и выходом седьмого элемента И, а счетные входы третьего и шестого счетчиков импульсов подключены к выходам соответственно первого и второго элементов И.

Наиболее близким пб техническЬЙ сущности к изобретению является пересчетное устройство, содержащее регистр,, выход которого соединен с первбй группой входоя первого weмента сравнения, выход которого че". рез первый элемент И подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, выход которого соединен с первой группой входов второго элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом вТ.„ 1рого элемента И, второй вход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, первым вымодом дешифратора и через первый элемент НЕ с первым входом пятогоэлемен-. та И,второй вход которого подключен к входной шине, а выход - к счетному уходу второго счетчика импульсов, обнуляющий вход которого соединен с выходом одновибратора,а.выход - с входом дешифратора второй вход которогоподклю чен к первому входу hepsoro элемента

ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения и к первому входу второго элемента

ИЛИ, а выходы обоих элементов ИЛИ соединены с обнуляющими входами треtbего и четвертого счетчиков импульсов, счетный вход четвертого счетчика импульсов через четвертый элемент И подключен к выходу генератора опорной частоты, шестой и седьмой элементы И, первые входы которых соединены с третьим выходом дешифратора, второй weмент НЕ и дополнительные элементы ИЛИ 2

Ю

3 3012

Недостатком известного устройства является низкая точность умножения частоты в случае образования остатка от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный коэф. . фициенту К умножения;

Цель изобретения- - повышение точности умножения частоты пуТем анализа величины остатка от деления периода входной Частоты на коэффициент 10 деления, равный заданному коэффициенту умножения и коррекции периода выходной частоты в завимости от величины остатка.

Цель достигается тем, что в умножитель частоты следования импульсов, .содержащий шесть элементов ИЛИ, де сять элементов И, регистр, выходы

;,которого соединены с первой группой . входов, первого элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена:c выходами первого счетчика импульсов,. а.выход - с первым .входом первого элемента ИЛИ,второй вход которого соединен с первым . вхо- .- 2$ дом второго элемента HhH, а выход - с обнуляющим входом первого счетчика импульсов, счетный вход кото. рого подключен к выходу генератора опорной частоты и первому входу вто" Эв роГо элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго c etчика. импульсов, обнуляющий вход которого поДключен к выходу второго элемента ИЛИ, а выходы - к первой.rpynlle входов второго элеМента сравнен ния, вторая группа входов второго элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами третьего счетчика-:.импульсов а вы"

4в

- ход - с первым входом третьего эле"

Мента И, четвертый счетчик импульсов,. выход которого соединен с входом дешифратора „ одновибратор и элемент

НЕ, введены пятый и шестой счетчики импульсов, третий элемент сравнения, шестой элемент ИЛИ, элемент задержки, триггер и формирователь импульс" сов, вход которого подключен к входной Шине, а выход - К первым входам четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответственно элемента НЕ и элемента задержки, входы которых соединены с, первым входом шестого элемента И; первым выходом дешифратора, первым входом шестого эле" мента И, вторым входом второго эле-. мента И и вторым входом третьего элемента И, выход которого подклю- чен к второму входу второго эле" мента ИЛИ, при этом второй вход шес.того элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И и выхоt дом генератора опорной частоты, в выход - co c et bl e o o rl toro c l чика импульсов, обнуляющий вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, а выход - к первой группе входов третьего элемента.сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами шестого счетчика импульсов, а выход - с вто,рым входом седьмого элемента И и

::первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к обнуляющим входам третьего и шестого счетчиков импульсов, первому входу четвертого элемента ИЛИ и второму выходу дешифратора, третий выход которого подключен к вторым входам первого и восьмого элементов И, при этом счетный вход четвертого счетчика импульсов соединен с выходом четвертого элемента И, а обнуляющий вход - с выходом девятого элемента И, вторым входом четвертого элемента ИЛИ и первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход кото-. рого подключен к выходу триггера, а .выход " к первому входу девятого элемента И, второй вход которого поДключен к выходу одновибратора, вход которого соединен с выходоы ше стого элемента ИЛИ и с информационным и синхронизирующим входами.

:триггера, обнуляющий вход которо,l o подключен к выходу четвертого элемента,ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом десятого элемента И, первый вход которого соединен с первым входом шестого элемента

ИЛИ и выходом. пятого элемента И, а второй вход - с вторым входом шесtoro элемента ИЛИ и выходом седьмого элемента И, а счетные входы третьего Й шестого счетчиков импульсов подключены к выходам соответственно первого и восьмого элементов И.

На чертеже представлена структур ная cxel .а устройства.

Устройство содержит счетчики 1-б имйульсов, триггер 7, регистр 8, фор" мирователь 9 импульсов, элементы 3019 И, дешифратор 20, элементы 21-23 сравнения,.генератор 24 опорной частоты, элемент 25 НЕ, элемент 26 задержки, элементы 27-32 ИЛИ, одно-.

5 10 вибратор 33, входную и выходную шины 34 и 35.

Счетчик 1, регистр 8, элемент срав нения 21 и элемент 27 ИЛИ представляет собой делитель опорной частоты.

Блок умножения состоит из счетчиков

2 и 3, элемента 22 сравнения, элемента

12 И и элемента 28 ИЛИ ° Блок измерения входной частоты выполнен на счетчиках 5 и 6, элементе 23 сравнения и элементе 29 ИЛИ. Триггер 7 является триггером О-типа. При одновременном поступлении на информационный и синхронизирующий входы

0-триггера входного сигнала и тактового импульса последний принимает состояние входного сигнала. B нулевое состояние 0-триггер переключается сигналом, поступающим на его нулевой вход.

Устройство работает следующим образом.

В- начальный момент времени счетчики 1-6 и триггер 7 находятся в нулевом состоянии, В регистр 8 любым известным способом записывается ко" эффициент деления, равный заданному коэффициенту К умножения.

С поступлением на шину 34 первого импульса умножаемой последовательности формирователь 9 вырабатывает по переднему фронту входного сигнала импульс, который через открытый элемент 13 поступает на счетный вход счетчика 4 и переключает его в очередное состояние. При этом импульс с третьего выхода дешифратора 20 открывает элементы 10 и 17, соединяя соответственно счетные входы счетчиков 2 и 5 с выходами элемента 21 и генератора 24.

Делитель опорной частоты, собран» ный на счетчике 1, регистре 8, и элементе ?1, делит частоту генератора

24 в соответствии с заданным коэффициентом деления, записанным в регистр 8. Сигналы с выхода nepsoro элеента 21 с, частотой

l 09

F= — i

К где F - частота генератора опорной частоты, поступают через открытый элемент 10 на счетный вход счетчика 2 и заполняют его до поступления на шину второго импульса умножаемой частоты.

Сигналы с выхода генератора 24 с частотой F „ поступают через открытый элемент 17 на счетный вход

l 2431 6 счетчика 5 и заполняют его до поступления на шину 34 второго импульса умножаемой частоты параллельно со счетчиком 2.:

C приходом второго входного импульса счетчик 4 переключается в очередное состояние. При этом появляется импульс на первом выходе дешифратора 20, в результате чего

10 закрываются элементы 10 и 17 отключая счетные входы счетчиков 2 и 5 от выходов nepsoro элемента 21 и генератора 24, и открываются weменты 11 и 15, соединяя соответст15 венно счетные входы счетчиков 3 и 6 с выходом генератора 24.

Сйгнал высокого уровня с первого выхода дешифратора 20 через элемент 25 закрывает элемент 13, в ре2в зультате чего счетный вход счетчика 4 отключается от выхода формирователя 9, т.е. от шины 34. Счетчик 4 оказывается блокированным по счетному входу от приема следующих

25 входных импулЬсов.

Сигнал высокого уровня с первого выхода дешифратора 20 через элемент

26 открывает элемент 14, в результате чего входные импульсы через формирователь 9 поступают ва входы элементов 19 и 32. Время задержки элемента 26 выбирается таким образом, чтобы элемент 14 открылся только после формирования заднего фронта второго импульса на выходе формирователя 9.

Второй входной импульс умножаемои м частоты определяет длительность периода следования входной последова тельности импульсов.

В течение первого периода умножаемой

46 частоты в счетчик 2 записывается и импульсов с выхода элемента 21, т.е. с выхода делителя опорной частоты. оп

yl O1

45 к, где F - частота следования импульоп сов генератора опорной частоты;

F - частота умножаемой входной последовательности импульсов;

К - коэффициент деления опорной частоты, равный заднему коэффициенту умножения, В счетчик 5 записывается за это время п импульсов с выхода генератора 24

1012431

Во втором"и последующих-периодах умножаемой входной последовательностиустройство выполняет операцию умножения. частоты; контролируя при этом стабильность умножаемой частоты путем периодического измерения и сравнения длительности текущего периода входной последовательности с длительHocTbo первого периода этой послефова-, тельности пропорциональный числу,которое записано в счетчике 5.

Счетчик 3 считает .поступающие на

et.o счетный вход импульсы с выхода генератора. 24 до момента сравнения кодов .счетчиков 2 и 3. Текущий код счетчика сравнивается с фиксирован. йым кодом счетчика 2. При сравнении кодов счетчиков 2 и 3 на выходе элемента 22 вырабатывается импульс, который поступает через открытый эле-": мент 12 на шину 35 и нулевой вход счетчика 3, сбрасывая его в нулевое состояние. Счетчик 3 снова начинает

- заполняться импульсами с выхода генератора 24 до следующего сравнения кодов счетчиков 2 и 3 и т.д.

Частота срабатывания элемента 22, определяющая величину умноженной частоты, равна

* КТ он к.,„

11араллельно с операцией умно-. жения частоты в устройстве производится периодический контроль. стабильности умножаемой частоты для своевременного автоматического пересчета чисел и< и и< при изменении частоты умножаемой входной последовательности импульсов. Контроль 40 стабильности умножаемой частоты поз. воляет не только обеспечивать высокую точность умножения частоты, но и применять предлагаемое устройство для контроля стабильности любой пе- 45 риодической последовательности йм пульсов.

Контроль стабильности входной частоты производится следующим образом.

Начиная со второго периода умно. жаемой частоты, счетчик 6 периоди- . чески заполняется импульсами с выхода генератора 24. При этом текущий код счетчика 6 сравнивается с фиксированным кодом счетчика 5, 55 записанным в течение первого периода входной последовательности импульсов. При сравнении кодов счетчиков 5 и 6 на выходе элемента 23 . вырабатываются сигналы, которые через открытый элемент 1Ь поступают . на входы элемента 19 и элемента 32 на другие входы которых поступают через открытый элемент 14 импульсы с выхода формирователя 9. При совпадении сигналов на входах элемента 19, что указывает на равенство текущего и первого периодов умножаемой частоты, триггер

7 остается в нулевом состоянии. Выходной импульс одновибратора 33, формируемый по заднему фронту сигнала с выхода элемента 32, не пропускается через закрытый элемент, 18 на обнуляющий вход счетчика 4, в результате чего последний остается блокированным по счетному входу

ot входной шины ус11>ойства и не изменяет своего состояния. Это обеспечивает операцию умножения часто" ты.

При изменении входной частоты или прекращении ее генерации совпадение сигналов на входах элемента 19 не происходит и триггер 7 переключается в единичное состояние, пропуская импульс с выхода одновибратора 33 через элемент 18 на обнуляющий вход счетчика 4. Последний переключается в нулевое состоя.ние, в результате чего появляется высокий уровень на втором выходе дешифратора 20, который устанавливает

sce счетчики и триггер 7 в нулевое состояние. После этого устройство готово к приему очереднсй входной периодической последовательности импульсов.

Сигнал останова умножения частоты с выхода элемента 18 можно вывести на дополнительную выходную шину устройства (на чертеже не показана) и использовать для контролв стабильности любой периодической последовательности импульсов.

Для уменьшения погрешности при контроле стабильности входной частоты длительность выходного импульса Формирователя".9 выбирается меньшей или равной длительности периода следования импульсов генератора 24.опорной частоты.

Повышение точности умножения час. тоты достигается за счет анализа величины остатка от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный заданному коэффициенту К умножения и коррекции периода выходной частоты В зависимости От величины остатка.

В сравнении с известным предлагаемое устройство имеет более высокую точность умножения частоты, так как в случае образования остатка от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный заданному коэффициенту умножения в уст1

1012431 ройстве производится анализ величи1 остатка, после которого производится коррекция периода выходной час"

ToTbl. Применение коррекции периода

З выходной частоты в зависимости от величины остатка позволяет почти в два раза повысить точность умножеI ни» частоты. Устройство может быть использовано при разработке умно в жителей частоты в интегральном исполнении.

ВНИИПИ Заказ 2788/69

Тираж 934 Подписное

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