Дробный делитель частоты следования импульсов

 

ДРОБНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий счетчик.импульсов, установочные входы которого соединены с шиной кода целой части коэффициента деления, а выходс выходной шиной, два вентиля, триггер , генератор случайных чисел, вход которого соединен с первым входом первого вентиля, и блок сравнения кодов, первая группа входов которого соединена с выходами генератора случайных чисел, а вторая группа с шиной кода дробной части коэффициента деления, отли ч ающийс я тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот, в него введен делитель частоты, счетный вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, установочные входы - с шиной кода числа повторений , а выход - с первыми входами первого и второго вентилей, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока сравнения кодов, а выход1 1 соответственно-с единичным и нулевым входами триггера, единичный выход которого соединен с управляющим входом счетчика импульсов, вход которого является входом делителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае (!1!

ЗШ НОЗ К2302

EHHbIA КОМИТЕТ СССР (21) 3564977/18-2! (22) 17.03.83 (46). 23.!0.84. Бюл. К 39 (72) В.А.Иванов,и А.А.Чертков (53) 621.374(088.8)

:(56) I. Авторское свидетельство СССР

Ф 702483, кл. Н.03 В 19/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

У 532964, кл. Н 03 К 23/02, 1977 (прототип) . (54) (57) ДРОБНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий счетчик. импульсов, установочные входы которого соединены с шиной кода целой части коэффициента деления, а выход— с выходной шиной, два вентиля, триггер, генератор случайных чисел, вход которого соединен с первым входом первого вентиля, и блок сравнения кодов, первая группа входов которого соединена с выходами генератора случайных чисел, а вторая группа— с шиной кода дробной части коэффицйента деления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот, в него введен делитель частоты, счетный

Ф вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, установочные входы — с шиной кода числа повторений, а выход — с первыми входами первого и второго вентилей, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока сравнения кодов, а выходы соответственно-с единичным и нулевым входами триггера, единичный выход ® которого соединен с управляющим входом счетчика импульсов, вход которого является входом делителя.

2 где К! C. К (1К)+ I.

Дпя получения дробного коэффициента деления К = (К) + о(/P, необходи35 мо, чтобы в среднем каждым ((К! 3+ e() входным импульсам соответствовали р ввыыххоодднныыхх, так как ((К 9+ о(1/p

= ГКЗ+о Ф

Кроме того, в среднем из этих

Р выходных импульсов а(импульсов должны быть получены при коэффициенте деления К2 = К 1 + 1, а (ф - e ) выходных импульсов — при коэффици45 енте К „= (K ). Зто видно из того, что

Ы((К! +1) + (Р— Ы ) (КЯ (КДР + a о + (p -о ) 1 !!

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в синтезаторах частоты, в частотнопреобразующих узлах аппаратуры времени, в синхронизаторах, в устройствах управления дискретным приводом и в других устройствах для деления частоты периодических импульсов с дробным коэффициентом деления .

Дробные делители частоты выполняют деление частоты с коэффициентом

K = f/F = )K) + Ы/Р, где f, g — соответственно входная и выходная частоты; (K) — целая часть дробного коэффициента; ф,)3 — соответственно числитель н знаменатель дробной части коэффициента.

Повышение верхней границы диапазона выходных частот дробных дели телей частоты является важной и известной технической задачей ..

Известен широкий круг устройств, содержащих пересчетную схему. Их действие основано на манипуляции коэффициентом деления, который устанавливается равным одному из двух значений

Известно устройство, содержащее счетчик импульсов и,анализатор (1).

Недостатком устройства является принципиальное ограничение верхней границы частот выходных импульсов, так как быстродействие анализатора всегда меньше быстро20ч90 2 действия счетчика. Это связано с тем, что анализатор в период паузь между входными импульсами анализирую ет временное положение выходных импульсов по отношению к входным, т . е. выполняет вычислительные операции.

Кроме то о, недостатком устройства является его сложность из-за

1и аппаратурной реализации алгоритма с использованием элементарных логических ячеек, в связи с чем невозможно применить серийные типовые узлы цифровой техники с высоким уровнем интеграции .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является делитель частоты периодических импульсон с дробным коэффициентом деления, содержащий счетчик импульсов, два вентиля, триггер, блок сравнения кодов и генератор случайных чисел. При этом генератор случайных чисел своим входом подключен к выходу счетчика импульсов и к первому входу первого вентиля. Первая группа входов блока сравнения кодов связана с выходами генератора случайных чисел,,вторая группа — с шиной кода дробной

I части коэффициента деления, а выход — с вторым входом первого вентиля

Выход первого вентиля соединен с входом схемы исключения одного импульса, образуемой триггером и вторым вентилем. Выход этой схемы соединен со счетным входом счетчика импульсов, установочные входы которого соединены с шинами кода целой части коэффициента деления $2).

В известном устройстве для каждо го выходного импульса в блоке сравнения кодов реализуется разыгрывание случайной величины х по методу статистических испытаний. При выдаче каждого импульса на выход устройства с блока сравнения кодов считывается результат разыгрывания, необходимый дпя установки требуемого коэффициента деления. После этого в упомянутом блоке происходит очередное разыгрывание.

Недостатком известного устройства является также принципиальное ограничение верхней границы частот выходных импульсов. Зто связано с тем, что быстродействие генератора случайных чисел всегда меньше быстродействия счетчика импульсов, так как он затрачивает на формирование

3 112049 очередного числа несколько рабочих тактов. Работа же счетчика импульсов может происходить на предельной наиболыцей рабочей частоте счетного триггера младшего разряда. 5

Цель изобретения — расширение диапазона рабочих частот.

Поставленная цель достигается

Ф тем, что в дробный делитель частоты следования импульсов, содержа- 10 щий счетчик импульсов, установочные входы которого соединены с шиной кода целой части коэффициента деления, а выход — с выходной шиной, два вентиля, триггер, генератор случайных чисел, вход которого соеди. нен с первым входом первого вентиля, и блок сравнения, кодов, первая группа входов которого соединена с выходами генератора случайных чисел, а вторая группа — с шиной кода дробной части коэффициента деления, введен делитель частоты, счетный вход л которого соединен с выходом счетчика импульсов, установочные входы — с шиной кода числа повторений, а выход соединен с первыми входами первого и второго вентилей, вторые входы, которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока сравнения кодов, а выходы соответственно — с единичным и нулевым входами триггера, единичный выход которого соединен с управляющим входом счетчика импульсов, вход которого является входом делителя.

На чертеже представлена структурная схема дробного делителя частоты следования импульсов.

Делитель содержит входную шину 1, счетчик 2 импульсов, шину 3 кода целой части коэффициента деления, триггер 4, вентили 5 и 6, блок 7 сравнения кодов, генератор 8 случайных чисел, шину 9 кода дробной части коэффициента деления, выход» .ную шину )О,делитель !1 частоты, шину 12 кода числа повторений, Входная шина 1 соединена со счетным входом счетчика 2 импульсов, установочные входы которой связаны с шиной 3, а управляющий вход соединен с единичным выходом триггера 4.

Единичный вход триггера 4 соединен с выходом вентиля 5, а нулевой — 55 с выходом вентиля 6. Первая группа входов блока 7 соединена с выходами генератора 8, вторая группа — с ши0 4 ной 9, а первый и второй выходы соответственно — с вторыми входами вентилей 5 и 6. Выходная шина 10 соединена с выходом счетчика 2 импульсов и со счетным входом делителя I I ° Установочные входы делителя ll соединены с шиной 12, а выход соединен с первыми входами вентилей 5 и 6 и е входом смены числа генератора 8.

На шину 3 подают код целой части требуемого коэффициента деления, например двОичный код. При высоком потенциале на управляющем входе счетчика 2 импульсов коэффициент деления увеличивается на единицу. Генератор 8 обеспечивает получение случайных чисел, равномерно распределенных в .,интервале от 0 до 1, которые представлены в том же коде, в каком задается дробная часть требуемо:

Io коэффициента деления, например в двоичном коде. Коэффициент деления делителя 11 определяется кодом числа повторений и, в общем случае, может быть равен и. Блок 7 имеет два выхода. В нем реализуется разыгрывание случайной величины х по методу статистических испытаний при поступлении на вход генератора 8 каждого пго выходного импульса. При R

Каждое событие, при котором х=l, отмечается соответственно высоким и низким потенциалами на первом и втором выходах блока 7. Каждое собы-! тие, при котором х=0, отмечается соответственно высоким и низким потенциалами теперь на втором и первом выходах того же блока 7. Соответ.ственно вентили 5 и 6 будут отперты

1 или заперты.

Устройство работает следующим образом.

Если по результату разыгрывания х 1, то следующим и-м выходным импульсом триггер 4 переводится в единичное состояние. В результате счетчик 2 импульсов работает с коэффици- ентом деления PK) + 1.

Если по результату разыгрывания х=О, то следующим,11-м выходным им-. пульсом триггер 4 переводится в нулевое состояние, Управляющее воздействие снимается и счетчик 2 импульсов работает с коэффициентом (К j.

Далее процессы повторяются.

1120490 ной (гипотетической последовательностей для 11-го с начала отсчета выходного импульса дается соотношением

Верхняя граница диапазона частот повьппается за счет того, что считывание результата предыдущего разыгрывания и занесение в блок 7 очередного числа производится каждым в-м выходным импульсом. В связи с этим на формирование очередного числа генератору 8 . предоставляется времени в и раз больше, чем в известном делителе. Следовательно, условие работы генератора 8 в предлагаемом устройстве должно удовлетворять неравенству

/32к!

О где К, с6, !3 — дробный коэффициент деления устройства, числитель и знаменатель его дробной части соответственно;

h — коэффициент деления делителя

N — - номер выходного импульса от начала отсчета. l5! Сч П |х min

«и Т а в прототипе trcu Т !ll»" т1 1 (2) где д1 „- интервал времени формирования случайного чис- 20 ла;

Чтобы излишне не завьппать значение,Ь и связанную с этим нестабильL ность фазы, диапазон выходных частот делителя О,...,F!l разбивается

25 на поддиапаэоны следующим образом.

Р . <

i&ex аЕ!-с„

F < Р (°

1 ЗОБАХ Ййз< Х 6г. гсч

Я (ф- 1) tl1+g + NOIX 4 где 1,2,....

1rnex М«П !, tnax

> — номера поддиапазонов, ° °

- наибольшие частоты поддиапаз онов.

Составитель С. Клевцов

Техред Л. Мартяшова

Редактор А.Шандор! корректор Л Пилипенко

Заказ 7759/44 Тираж 861

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l 13035, Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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

Тйыхв е !!Еп,„„„„, — период выходных импульсов с максимальной частотой.

Такии образом, предлагаемай дели-. тель позволяет увеличить верхнюю границу диапазона частот выходных импульсов по сравнению с извес HblM при одинаковом с ним быстродействии генератора случайных чисел. Верхняя граница диапазона частот повышается по сравнению с известным в столько раэ, каков коэффициент деления ь делителя !1. Значение и выбирается наименьшим при котором удовлетворя7 ется условие (!!. В противном случае (по мере увеличения числа n) ухудпается фазовая стабильность выходных импульсов.

Интегральное относительное фазовое расхождение реальной и идеальПри смене поддиапазонов в делителе 1! устанавливается коэффициент деления, равный номеру поддиапаэона.