)1,„/К и сверху Рвх.иаж<1ж/ЗК, где 1 ги— частота импульсов генератора 5; К вЂ” коэффициент деления делителя 4. Частота появления фазовых флуктуаций на выходе умножителя при максимальной входной частоте в ЗК раз меньше, по сравнению с прототипом и при минимальной входной частоте— в К раз меньше. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
1238222
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и измерительной техники.
Целью изобретения является повышение точности. 5
На фиг. 1 приведена электрическая структурная схема устройства; на фиг. 2 — электрическая функциональная схема формирователя разностной частоты; на фиг. 3 — электрическая функциональная схема блока управления.
Умножитель частоты импульсов содержит реверсивный счетчик 1 импульсов, выходы которого поразрядно соединены с кодовыми входами счетного блока 2, выход которого соединен с выходной шиной 3, делитель 4 частоты, генератор 5 импульсов, выход которого соединен. с первыми входами первого и второго элементов 6 и 7 И, выход первого из которых соединен с первым входом элемента 8 ИЛИ, формирователь 9 разностной частоты, первый вход которого сое- 20 динен с шиной 10 умножаемой частоты и с первым входом блока 11 управления, второй вход — с выходом делителя 4 частоты, вход сброса которого соединен с входом сброса реверсивного счетчика 1 импульсов и с первым выходом блока 11 управления, счетный вход — с выходом элемента 8 ИЛИ, второй вход которого соединен с выходной шиной 3, и с входом сброса счетного блока 2, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента 7 И, второй вход которого соединен с вторым выходом блока
11 управления, третий выход которого соединен с вторым входом первого элемента
6 И, четвертый выход — с третьим входом формирователя 9 разностной частоты, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющим и счетным входами реверсивного счетчика 1 импульсов, третий выход — с вторым входом блока 11 управления, третий вход которого соединен с шиной 12 начальной установки.
Счетный блок 2 состоит из элемента 40
13 сравнения кодов, счетчика 14 импульсов и формирователя 15 импульсов, выход которого соединен с выходом счетного блока 2, вход — с выходом элемента 13 сравнения кодов, первая и вторая группы входов которого соединены поразрядно соответственно 4 с кодовым входом счетного блока 2 и с выходами счетчика 14 импульсов, счетный вход и вход сброса которого соединены с одноименными входами счетного блока 2.
Формирователь 9 разностной частоты содержит два инвертора 16 и 17, три триггера 18, 19 и 20, три элемента И вЂ” НЕ
21, 22 и 23 и элемент ИЛИ вЂ” HE 24, причем первый вход 25 формирователя 9 соединен с первым входом первого элемента
И†HE 21, с R-входами первого и второго у триггеров 18 и 19 и через первый инвертор 16 с С-входом третьего триггера 20, прямой выход которого соединен с вторым входом первого элемента И вЂ” НЕ 21, выход которого соединен с первым входом второго элемента 22 И вЂ” НЕ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента 23
И вЂ” НЕ, с С-входом второго триггера 19 и с первым входом элемента 24 ИЛИ вЂ” НЕ, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера 19, D-вход которого соединен с первым выходом 26 формирователя 9, с прямым выходом первого триггера 18 и с первым входом третьего элемента 23 И†HE, второй вход которого соединен с вторым входом 27 формирователя 9, с R-входом третьего триггера 20 и через второй инвертор 17 с С-входом первого триггера 18, инверсный выход которого соединен с D-входом третьего триггера 20, инверсный выход которого соединен с D-входом первого триггера 18, $-вход которого соединен с третьим входом 28 формирователя 9 и с третьим входом элемента 24
ИЛИ вЂ” НЕ, а второй 29 и третий 30 выходы формирователя 9 соединены с выходами соответственно второго элемента 22 И вЂ” НЕ и элемента 24 ИЛИ вЂ” НЕ.
Блок 11 управления (фиг. 3) содержит элемент 31 И вЂ” НЕ, два элемента 32 и 33
ИЛИ вЂ” НЕ, два элемента 34 и 35 ИЛИ, два триггера 36 и 37, входы 38, 39 и 40 являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока 11 управления, первым, вторым, третьим и четвертым выходами которого являются соответственно выходы 41, 42, 43 и 44, причем первый вход 38 соединен с первым входом первого элемента 32 ИЛИ—
НЕ и с первым входом элемента 31 И вЂ” НЕ, выход которого соединен с С-входами первого и второго триггеров 36 и 37 и с первым входом второго элемента 33 ИЛИ вЂ” НЕ, выход которого соединен с первым выходом 41, второй вход — с вторым выходом 42, с первым входом первого элемента 34 ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента 35 ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами 39 и 40, и с R-входом первого триггера 36, D-вход которого соединен с третьим входом второго элемента 33 ИЛИ вЂ” НЕ, с третьим выходом 43 и с прямым выходом второго триггера 37, D-вход которого соединен с его же инверсным выходом и с вторым входом первого элемента 32 ИЛИ вЂ” НЕ, выход которого соединен с четвертым выходом 44, R-вход второго триггера 37 соединен с выходом первого элемента 34 ИЛИ, а инверсный выход первого триггера 36 соединен с вторым входом элемента 31 И вЂ” НЕ.
Умножитель частоты импульсов работает следующим образом.
В исходное состояние устройство устанавливается импульсом начальной установки (ИНУ), поступающим на второй вход блока 11 по шине 12. При этом на всех выходах блока 11 устанавливаются нулевые уров1238222 ни. Элементы 6 и 7 закрыты, и импульсы генератора 5 не проходят на входы блока 2 элемента 8. На выходной шине 3 импульсы умноженной частоты отсутствуют.
Первый входной импульс умножаемой частоты, поступающий по шине 10, проходит на первый выход блока 11, производя установку в ноль делителя 4 и счетчика 1.
По заднему фронту первого входного импульса на третьем и четвертом выходах блока 11 устанавливаются единичные уровни, Первый из них открывает элемент 6 для прохождения импульсов с выхода генератора 5 на вход элемента 8, а второй поддерживает на первом выходе формирователя 9 единичный уровень, обеспечивающий работу счетчика 1 в режиме суммирования счетных импульсов, устройство при этом работает в режиме измерения периода следования импульсов входной частоты.
Импульсы генератора 5 через элемент 8 поступают на вход делителя 4 и на вход 20 сброса блока 2, устанавливая счетчик 14 блока 2 в ноль. На выходе блока 2 при этом импульсы отсутствуют. С выхода делителя 4 импульсы поступают на второй вход формирователя 9 и с второго выхода последнего — на счетныи вход счетчика 1.
Коэффициент деления делителя 4 выбирается равным коэффициенту умножения устройства, поэтому за один период умножаемой частоты (до прихода второго входного импульса по шине 10) на вход счетчика 1 поступает число импульсов
1ги — Тех
К где f- — частота импульсов генератора 5;
К вЂ” коэффициент деления делителя 4;
Т- — период следования входных импульсов.
Таким образом, к моменту поступления на первый вход блока !1 второго импульса в счетчике 1 оказывается записанным с некоторым недостатком период следования импульсов умножаемой частоты в двоичном коде.
По заднему фронту второго входного импульса, поступающему по шине 10, на третьем и четвертом выходах блока 11 устанавливаются нулевые уровни, а на его втором выходе — единичный уровень. Таким образом, начиная с этого момента импульсы генератора 5 проходят на счетный вход блока 2 и не проходИт на первый вход элемента 8. Нулевой уровень на четвертом выходе блока 11 переводит формирователь 9 в режим вычитания частот. Умножитель частоты импульсов переходит в режим умножения.
Если на первый вход формирователя 9 поступают подряд два входных импульса, между которыми не прошел ни один импульс с выхода делителя 4, то на первом выходе формирователя 9 будет нулевой уровень, а на его втором выходе появляется
55 импульс, уменьшающий содержимое счетчика 1 на единицу
Если с выхода делителя 4 на второй вход формирователя 9 поступают подряд два импульса, между которыми не прошел ни один из входных импульсов, то на первом выходе формирователя 9 будет единичный уровень, а на его втором выходе появляется импульс, увеличивающий содержимое счетчика 1 на единицу. На выходе блока 2 появляется импульс каждый раз, когда содержимое счетчика 1 и содержимое счетчика 14 блока 2 совпадают по величине.
Эти импульсы поступают на шину 3 устройства через элемент 8 — на счетный вход делителя 4 и на вход сброса блока
2, устанавливая счетчик 14 в нулевое состояние. Таким образом, система, состоящая из счетчика 1, делителя 4, формирователя
9, представляет собой замкнутый контур автоматического регулирования частоты на шине 3 (под воздействием входных импульсов, поступающих,на первый вход формирователя 9).
Если на второй вход формирователя 9 поступают подряд три импульса с выхода делителя 4, между которыми не прошел ни один из входных импульсов, то на третьем выходе формирователя 9 появляется импульс, поступающий на второй вход блока 11 и действующий аналогично ИНУ, переводя блок и весь умножитель частоты импульсов в исходное состояние. Кроме того, формирователь 9 по принципу действия является двухступенчатым. На его первый вход 25 поступают импульсы входной умножаемой частоты F-.. По переднему фронту каждого импульса F- триггеры 18 и 19 устанавливаются в ноль, а по заднему фронту этого импульса триггер 20 устанавливается в единицу. Если до прихода следующего импульса F-- на вход 27 не поступит очередной импульс с выхода делителя 4, то этот второй импульс Fa через открытый элемент 21 и последовательно с ним соединенный элемент 22 проходит на второй выход 29 формирователя 9 и поступает на счетный вход счетчика 1, уменьшая его содержимое на единицу, поскольку в этот момент на выходе 26 формирователя 9 имеет место нулевой уровень, обеспечивающий на управляющем входе счетчика 1 режим вычитания.
Если на вход 27 формирователя 9 поступают подряд два импульса с выхода делителя 4, между которыми не прошел ни один импульс входной умножаемой частоты
Fax, то аналогично описанному выше первый из них своим передним фронтом устанавливает в «О» триггер 20, а своим задним фронтом переводит триггер 18 в «1».
Второй импульс делителя 4 через последовательно соединенные элементы 23 и 22 проходит на выход 29 формирователя 9, увеличивая на единицу содержимое счетчи1238222
Формула изобретения ка 1, поскольку на выходе 26 формирователя 9 в этот момент имеет место единичный уровень, обеспечивающий работу счетчика 1 в режиме суммирования. При этом этот второй импульс с выхода делителя 4 своим задним фронтом устанавливает в «1» триггер 19.
Если к моменту прихода на вход 27 третьего импульса с выхода делителя 4 на вход 25 формирователя 9 по-прежнему не придет ни один импульс входной частоты
F-, то этот третий импульс проходит на выход 29 формирователя 9 и, кроме того, через элемент 24 (в режиме умножения) проходит на выход 30 формирователя 9, приводя блок 11 в исходное состояние, аналогично ИНУ. Таким образом, наличие импульса на выходе 29 формирователя 9 есть признак того, что
faen ) 2Рвх.
Этот признак в устройстве используется как сигнал окончания пачки входных импульсов F. На вход 28 подается единичный уровень с выхода блока 11 в режиме измерения периода умножаемой частоты
F-- и нулевой уровень в режиме умножения частоты. Единичный уровень удерживает в единичном состоянии триггер 18 формирователя 9 в режиме измерения периода входной частоты Fex, обеспечивая на первом выходе 26 формирователя 9 единичный уровень и закрывая по одному из входов элемент 24. Таким образом, импульсы с выхода делителя 4 в режиме измерения проходят с входа 2? через элемент 23 и элемент 22 на выход 29 формирователя 9 и далее на счетный вход счетчика 1, на управляющем входе которого при этом имеет место единичный уровень, обеспечивающий режим суммирования. По приходе второго входного импульса F. режим измерения заканчивается, триггер 19 устанавливается в нулевое состояние,а на входе 28 формирователя 9 устанавливается нулевой уровень.
В режиме умножения формирователь разностной частоты работает аналогично описанному выше.
Рассмотрение работы формирователя 9 показывает, что его выход 29 — это выход сигналов разностной частоты — F..; его выход 26 — это выход знака этой разностной частоты. Действительно, если Ьв. — F- ) О, то на выходе 26 имеет место единичный уровень. Наоборот, есЛИ хвсв — Fвх (О, ТО На ВЫХОДЕ 26 ИМЕЕТ место нулевой уровень. Наконец, если faen)
)2Fsx, то на его выходе 30 появляется выходной сигнал, несущий в себе этот признак.
Таким образом, умножитель частоты импульсов обеспечивает устойчивую работу в диапазоне умножаемых частот, ограниченном внизу величинои F. - ) — и сверху
1ги
Евхввкс (— -. ПРИ ЭТОМ ЧаСТОТа ПОЯВЛЕНИЯ
1 ък фазовых флуктуаций на выходе предлагаемого умножителя при максимальной входной частоте в ЗК раз меньше по сравнению с прототипом и при минимальной входной частоте — в К раз меньше.
1. Умножитель частоты импульсов, содержащий реверсивный счетчик импульсов, выходы которого поразрядно соединены с кодовым входом счетного блока, выход которого соединен. с выходной 1ниной, делитель частоты, генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, и шину умножаемой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены шина начальной установки, второй элемент И, блок управления и формирователь разностной частоты, первый вход которого соединен с шиной умножаемой частоты и с первым входом блока управления, второй вход — с выходом делителя частоты, вход сброса которого соединен с входом сброса реверсивного счетчика импульсов и с первым выходом блока управления, счетный вход— с выходом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходной шине, и с входом сброса счетного блока, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй — с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, четвертый выход — с третьим входом формирователя разностной частоты, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющим и счетным входами реверсивного счетчика импульсов, третий выход — с вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с шиной начальной установки.
2. Умножитель по п. 1, отличающийся тем, что формирователь разностной частоты содержит два инвертора, три триггера, три элемента И вЂ” НЕ и элемент ИЛИ—
НЕ, причем первый вход формирователя разностной частоты соединен с первым входом первого элемента И вЂ” НЕ, с R-входами первого и второго триггеров и через первый инвертор с С-входом третьего триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом первого элемента И вЂ” НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И вЂ” НЕ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И—
НЕ, с С-входом второго триггера и с первым входом элемента ИЛИ вЂ” НЕ, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, D-вход которого соединен с первым выходом формирователя разностной частоты, с прямым выходом первого
1238222 фиг.3
Составитель А. Соколов
Редактор Л. Веселовская Техред И. Верес Корректор Т. Колб
Заказ 3303 57 Тираж 816 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 триггера и с первым входом третьего элемента И вЂ” НЕ, второй вход которого соединен с вторым входом формирователя разностной частоты, с R-входом третьего триггера и через второй инвертор с С-входом первого триггера, инверсный выход которого соединен с D-входом третьего триггера, инверсный выход которого соединен с Dвходом первого триггера, S-вход которого соединен с третьим входом формирователя разностной частоты и с третьим входом элемента ИЛИ вЂ , при этом второй и третий выходы формирователя разностной частоты соединены с выходами соответственно второго элемента И вЂ” HE н элемента ИЛИ—
НЕ.
