Цифровой умножитель частоты периодических сигналов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники,, например, д-лл определения сЛектров периодических сигналов цифровыми методами. Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона. Устройство содержит формирователь синхроимпульсов 1J счетчики импульсов 2, 3 и 14, регистры 4 и 10, реверсивные счетчики импульсов 5 и 15, опорный генератор 6, элемент сравнения кодов 7, одновибраторы 8 и 9, сумматор 11, накопительный регистр 12, триггер 13, формирователь выходных импульсов 16, входную Ш1П1У 17. Работа устройства поясняется по временным диаграьс-шм в описании изобрете1Н1я. 3 ил с (О (Л ю о: СП со ел (рие.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Н 4 Н 03 К 5/156

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ /4 (21) 3798850/24-21 (22) 08.08.84 (46) 15 ° 05,86. Бюл. ¹- 18 (72) И.А.Залесская и В.И.Типашов (53) 621.374.4(088.8) (56) Авторское свилетельство СССР

¹ 1013952, кл. G 06 G 7/68, 29.08.80.

Авторское свидетельство СССР № 1141972, кл, Н 03 К 5/156, 09.08,83

Digital Frequency Mu1.tipiier—

IEEE Trans on Instrum and Measur

Vol — Im 29, 1980, № 3, р. 195 †1. (54) ЦИФРОВОЙ УИНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычис„„SU, 1231595 А1 лительной техники, например, для определения сйектров периодических сигналов цифровыми методами. Цель изобретения — повышение точности и расширение частотного диапазона. Устройство содержит формирователь синхроимпульсов 1, счетчики импульсов

2, 3 и 14, регистры 4 и 10, реверсивные счетчики импульсов 5 и 15, опорный генератор 6, элемент сравнения кодов 7, одновибраторы 8 и 9, сумматор 11, накопительный регистр

12, триггер 13, формирователь выходных импульсов 16, входную шину 17.

Работа устройСтва поясняется по временным диаграммам в описании изобретения. 3 ил.

1 12

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники, например, для определения спектров периодических сигналов цифровыми методами, Цель изобретения — повышение точности и расширение частотного диапазона.

На фиг. 1 приведена электрическая структурная схема цифрового умножителя частоты периодических сигналов, на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства.

Устройство содержит формирователь синхроимпульсов 1, первый 2 и второй

3 счетчики, первый регистр 4„ первый реверсивный счетчик импульсов 5, опорный генератор 6, элемент 7 сравнения кодов, первый 8 и второй 9 одновибраторы, второй регистр 10, сумматор 11, накопительный регистр

12„ триггер 13, третий счетчик импульсов 14, второй реверсивный счетчик импульсов 15, формирователь выходных импульсов 16, при этом установочный вход формирователя синхроимпульсов 1 соединен со входной шиной 17, тактовый вход — с тактовыми входами первого счетчика 2 импульсов, первого реверсивного счетчика 5 импульсов и с выходом переноса третьего счетчика 14 импульсов, выход — с тактовыми входами первого и второго регистров 4 и 10 и с установочными входами накопительного регистра 12 и первого и второго счетчиков 2 и 3 импульсов, выход переноса первого счетчика импульсов 2 подключен к тактовому входу второго счетчика 3 импульсов, кодовые выходы которого через первый регистр 4 соединены с информационными входами первого реверсивного счетчика 5 импульсов, кодовые выходы которого подключены к первому входу элемента 7 сравнения кодов, вход предварительной установки первого реверсивного счетчика 5 импульсов соединен с выходом первого одновибратора 8 и с тактовым входом накопительного регистра 12, информационные входы и выходы которого подключены соответственно к информационному выходу и к первому информаIIHoHHoMó входу сумматора 11, второй информационный вход которого через второй регистр 10 соединен с кодовыми выходами первого счетчика 2 импульсов,, выход переноса су ".матора 11 соединен с информационным входом триггера 13, тактовый вход третьего счетчика 14 импульсов соединен с вы— ходом опорного генератора 6 и с тактовым входом второго реверсивного счетчика 15 импульсов, вход прецвариельной установки которого соединен с выходом второго одновибратора 9, информационные входы — с информационным вьгхоДом сумматора 11, а выход переноса — с тактовыми входами формирователя 16 выходных импульсов, выход которо.го соединен с вьг:одной шиной

18, и триггера 13, инверсный выход которого подклю ен к младшему разряду второго входа элемента 7 сравнения кодов, выход которого соединен со вхоцами первого и второго одновибраторов 8 и 9.

Устройство работает следующим образом (фиг. 2 и 3, на последней изменен масштаб времени).

Генератор 6 вырабатывает импульсы (фиг, 3). поступающие на тактовые входы счетчиков 14 и 15 импульсов, а с выхода переноса счетчика 14 (фиг. 4а, 5а) — на тактовые входы формирователя синхроимпульсов 1 и счетчиков 2 и 5.

Входной сигнал с шины 17 (фиг.4б) поступае".Р на установочный вход формирователя синхроимпульсов 1. При превьш ении входным сигналом некоторого порогового уровня Е (фиг. 4б) в формирователе образуются перепад (фиг, 4а) из которого по первому тактовому импульсу с выхода счетчика

14 формируются короткие синхроимпульсы с периодом Т,,, (фиг, 2r), поступающие на тактовые входь регистров

4 и 10 и на обнуляющие входы счетчиков 2 и 3 и регистра 12. Тактовые импул:ьсы с выхода счетчика 14 поступают также на тактовые входы счетчиков 2 и 5. Выходные импульсы счетчика 2 (фиг. 2д) поступают на тактовый вход счетчика 3, в котором формируется двоичный код г (фиг. 2е), пропорционапьный периоду входного сигнала. Этот код записывается в регистр

4 и хранится в нем в течение периода входного сигнапа. Из регистра 4 код

, поступает на инфоомационные входы счетчика 5. Сигнал предварительной установки счетчика 5 формируется одновибратором 8 в момент совпадения кодов на. входах элемента 7, Временные диаграммы на фиг. 2 приведены

1231595

Первый импульс на выходе переноса этого счетчика появляется с задерж— лТ кой на время 1 = — . Указанный имК пульс поступает на тактовый вход триггера 13 после его инверсии в формирователе 16 на шину 18. Общая длительность первого периода Г,„, складывается из пяти тактов работы счетчика 5 и дополнительной задержки, формируемой за шесть тактов работы счетчика 15, 10

=5Т+6 — rnТ+P .

После записи двоичного кода (110) в регистр 12 происходит переполнение сумматора 11, и на его выходе переноса появляется уровень логической единицы, Поэтому с приходом на тактовый вход триггера 13 выходного импульса счетчика 15 изменяется состояние триггера 13 и на втором входе элемента 7 устанавливается код

00...0, в результате чего второй цикл работы счетчика 5 занимает m +1 такт, а второй выходной импульс оказывается задержанным по отношению к моменту 2 кТ на время 2 4t = Т +

+ 4 Т)рк (фиг. 3р, с, т, ч ). Все последующие циклы работы устройства происходят аналогично.

Таким образом, абсолютная погрешность установки периода выходных импульсов в устройстве равна одному такту реверсивного счетчика 15 — T /2, К а относительная погрешность о ="), рк.

Формула изобретения

Цифровой умножитель частоты периодических сигналов, содержащий опорный генератор, формирователь выходных импульсов и формирователь синхроимпульсов, установочный вход которого соединен с входной шиной, тактовый вход — с тактовыми входами первого счетчика импульсов и первого реверсивного счетчика импульсов, выход с тактовыми входами первого и второго регистров и с установочными входами накопительного регистра и первого и второго счетчиков импульсов, причем выход переноса первого счетчика импульсов, подключен к тактовому входу второго счетчика импульсов, кодовые выходы которого через первый регистр соединены с информационными входами первого реверсивного счетчика импульсов, кодовые выходы которого

45 для случая = 46Г N = 8(< = 3) вс и кт = 5, причем фиг. 4з и 4и относятся к работе счетчика 5 при отсутствии коррекции периода выходных импульсов. 5

Работа схемы коррекции периода выходных импульсов поясняется временной диаграммой (фиг. 3), на которой более подробно изображена работа устройства на интервале с 4-ro no

12-й тактовые импульсы (диаграмма на фиг. 2) .

В момент прихода очередного синхроимпульса с выхода формирователя синхроимпульсов 1 двоичный код с 15 кодовых выходов счетчика 2, пропор- циональный ошибке измерения периода входного сигнала счетчиком 3, записывается в регистр 10, суммируется в сумматоре 11 с содержанием обнуленного тем же импульсом регистра 12 и с выхода сумматора 11 поступает на информационные входы регистра 12 и на информационные входы счетчика 15, предназначенного для преобразования 25 кода в дополнительную задержку выходного импульса на время it = лП 2

Для обеспечения равенства t = sT(g к полный цикл работы счетчика 15, со— ответствующий значению кода ь = 2

1, ° должен равняться одному такту Т работы счетчика 5. Данное требование выполняется путем подключения генератора 6, период следования импульсов на выходе которого T/ 2 (фиг. Зп), непосредственно к так.овому входу счетчика 15, а к входу счетчика 5 через счетчик 14, который осуществляет деление частоты импульсов генератора 6 на 2

В исходном состоянии счетчик 15 находится в режиме предварительной записи, а на инверсном выходе триггера 13 имеется уровень логической единицы, В начале фиг. Зл изображен первый цикл работы счетчика 5, когда на выходе элемента 7 формируется первый импульс совпадения для кода

00...0 1. Задний фронт этого импульса запускает одновибраторы 8 и 9, первый из которых формирует короткий импульс (фиг. Зи) для перезаписи информации в счетчик 5 и записи кода в регистр 12, а одновибратор 9 формирует импульс длительности 5

1231595 сч(1) 6 сасщапнои п.а

1 t т — — г

5 е-5 с лап у и-В-z-(а-5(5Ì-г+а)Е-l-Z-iт. е6-г-НВВ П Я

1т т т В»т тт тт — Д а-1" — — (— — — — z — т — i о —,т—

-ч- — S и — " 22 в

Виажа/

hgdv6 с

1п ееВ(, (на бьат. пе)таиса),, Впт)д

I 1 (Ф . ).(-(-0 (-Ю.5-4+ 1! 11 I I I 1 I и-6 — — »,1I1..., +- .t-(-О-(- 6-6, I

zT — - t.)т т, т az-1- — Н—

z т6„„;тт В(ST

Our 5

Составитель A.Ñoêoëoâ

Техред И.Попович Корректор М.Самборская

Редактор Т.Парфенова

Тираж 816 Подписное

Б11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035„ 11осква, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2660/57

Производственно-.полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 подключены к первой группе входов элемента сравнения кодов, а вход предварительной установки соединен с выходом первого одновибратора и с тактовым входом накопительного регистра, информационные входы и выходы которого подключены соответственно к информационным выходам и к первой группе информационных входов сум MBTopQ» вторая информационная группа входов которого через второй регистр соединена с кодовыми выходами первого счетчика импульсов, а выход переноса сумматора соединен с информационным входом триггера, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, в него введены второй одновибратор, второй реверсивный счетчик импульсов и третий счетчик импульсов, выход переноса которого соединен с тактовым входом фор5 мирователя синхроимпульсов а такто» вый вход — с выходом опорного генератора и с тактовым входом второго реверсивного счетчика импульсов, вход предварительной установки которого соединен с выходом второго одновибратора, группа информационных вхо- . дов — с группой информационных выходов сумматора, а выход переноса — с тактовыми входами формирователя выходных импульсов и триггера, инверсJ ный выход которого подключен к младшему разряду второй группы входов элемента сравнения кодов, вьгход которого соединен с входами первого и втор() рого одновибраторов °