Способ получения заданной частоты

 

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться при проектировании блоков опорных частот аппаратуры обработки цифровой информации в случаях, когда требуемые коэффициенты счета не являются степенью двух и особенно, если они представляют собой дроби, как большие, так и меньшие единицы. Получение заданной частоты из исходной обеспечивается путем добавления импульсов для увеличения частоты и исключения импульсов для уменьшения частоты. Число добавляемых или исключаемых импульсов определяют по числителю, а интервал, на котором добавляют или исключают импульсы, - по знаменателю дроби, равной модулю отношения разности значений исходной и заданной частоты к значению исходной частоты. Технический результат - повышение точности. 3 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться при проектировании блоков опорных частот (БОЧ) аппаратуры.

При разработке БОЧ аппаратуры обработки цифровой информации получение необходимой сетки тактовых последовательностей осуществляется путем деления частоты опорного генератора, при этом для получения заданных значений частоты следования импульсов в тактовых последовательностях используются делители как с целочисленными, так и с дробными коэффициентами счета.

Известен способ получения заданной частоты путем деления исходной частоты на дробный коэффициент деления, по которому последовательно получают целые, десятые, сотые и так далее значения заданной частоты с помощью соответствующих декад [1].

Недостатком известного способа является ограниченная область применения, обусловленная тем, что способ не позволяет осуществлять деление с коэффициентом, меньшим единицы.

Другим недостатком известного способа является низкая точность деления в тех случаях, когда коэффициент деления представляет собой несократимую дробь, которую невозможно представить в виде конечной десятичной дроби и, следовательно, реализовать с помощью конечного числа ступеней деления.

Известен способ подстройки тактовой частоты местного генератора под тактовую частоту сигнала, поступающего из канала связи [2]. По этому способу для смещения фазы тактовых импульсов в сторону опережения, следовательно, для уменьшения периода их следования и тем самым увеличения частоты в исходную частоту добавляют импульсы, а для смещения фазы тактовых импульсов в сторону отставания, следовательно, для увеличения периода и тем самым уменьшения частоты в исходной частоте исключают импульсы.

Последний способ, в отличие от способа [1], позволяет получать уменьшенную и увеличенную частоты.

Недостаток способа [2] заключается в низкой точности, обусловленной отсутствием четких правил получения количественных значений интервала (серии импульсов) и количественных значений исключаемых или добавляемых на этом интервале импульсов для получения заданной частоты.

Задачей предлагаемого способа является увеличение точности формирования заданной частоты.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым способом, заключается в нахождении количественных значений интервала и исключаемых или добавляемых импульсов на этом интервале для получения заданной частоты.

Для достижения указанного технического результата в известном способе получения заданной частоты из исходной путем добавления импульсов для увеличения частоты и исключения импульсов для уменьшения частоты число добавляемых или исключаемых импульсов определяют по числителю, а интервал, на котором добавляют или исключают импульсы, - по знаменателю дроби, равной модулю отношения разности значений исходной и заданной частот к значению исходной частоты.

В случае, если числитель и знаменатель указанной дроби содержит общие делители, то целесообразно дробь привести к несократимой, что позволит упростить устройство и еще более повысить точность получения частоты.

Сказанное можно представить в виде выражения: (1) где F_исх - значение исходной частоты, F_зад - значение заданной частоты, N - количество импульсов интервала, m - количество импульсов, исключаемых или добавляемых в каждой серии Рассмотрим примеры, раскрывающие сущность способа и показывающие его возможности.

1. Пусть требуется из исходной частоты F_исх=16384 кГц получить заданную частоту F_зад= 15360 кГц. Коэффициент счета, равный отношению F_исх к F_зад составляет K_сч=1,066(6) Из выражения (1): ... (2) Из выражения (2) следует, что для получения заданной частоты необходимо в каждой серии из 16 импульсов исходной частоты 16384 кГц исключить один импульс.

На фиг. 1а, б представлены, соответственно, функциональная схема и временные диаграммы, поясняющие техническую реализацию и работу делителя частоты с коэффициентом счета _сч=1,066 (6).

Делитель частоты (фиг.1а) содержит:
Д₁ - четырехразрядный двоичный счетчик,
Д₂ - четырехвходовая схема И-НЕ,
Д₃ - Д-триггер,
Д₄ - двухвходовая схема И.

2. Пусть требуется из исходной частоты
F_исх=15360 кГу получить заданную частоту F_зад=16384 кГу.

Коэффициент счета K_сч=0,9375
Из выражения (5):
... (3)
Из выражения (3) следует, что для получения заданной частоты необходимо в каждую серию из 15 импульсов исходной частоты 15360 кГц добавить один импульс.

На фиг. 2а, б представлены, соответственно, функциональная схема и временные диаграммы, поясняющие техническую реализацию и работу делителя частоты с коэффициентом счета _сч=0,9375.

Предложенный способ применим и для целочисленных значений коэффициента счета.

Делитель частоты (фиг. 2а) содержит:
Д₁- Д-триггер, включенный по схеме делителя на два,
Д₂ - четырехразрядный двоичный счетчик,
Д₃ - трехвходовая схема И,
Д₄, Д₅ - Д-триггеры,
Д₆ - двухвходовой сумматор по модулю два.

3. Пусть требуется из исходной частоты F_исх=2112,0 кГц получить заданную частоту F_зад=192,0 кГц.

Коэффициент счета K_сч=11.

Из выражения (4):
... (4)
Из выражения (4) следует, что для получения заданной частоты 192 кГц необходимо в каждой серии из 11 импульсов исходной частоты 2112,0 кГц исключить 10 импульсов.

На фиг. 3а, б представлены, соответственно, функциональная схема и временные диаграммы, поясняющие техническую реализацию и работу делителя частоты с коэффициентом K_сч=11.

Делитель частоты фиг. 3а содержит:
Д₁ - четырехразрядный двоичный счетчик,
Д₂ - двухвходовая схема И-НЕ,
Д₃ - триггер с инверсным входом, на всех примерах F₁ - исходная частота F_исх, F₂ - заданная частота F_зад, 2F₁ - удвоенная исходная частота.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность формирования заданной частоты путем нахождения точных количественных значений интервала и исключаемых или добавляемых на этом интервале импульсов, необходимых для технической реализации делителей частоты как с целочисленными, так и с дробными коэффициентами счета, в том числе представленными в виде несократимой дроби.

Источники информации
1. М.Л. Лейнов, В.С. Качалуба, А.В. Рыжков. Цифровые делители частоты на логических элементах. М., "Энергия", 1975, стр. 121-125.

2. В.И. Шляпоберский. Элементы дискретных систем связи. М., Издательство МО СССР, 1965, стр. 210-211ь

Формула изобретения

Способ получения заданной частоты из исходной путем добавления импульсов для увеличения частоты и исключения импульсов для уменьшения частоты, отличающийся тем, что число добавленных или исключенных импульсов определяют по числителю дроби, равной модулю отношения разности исходной и заданной частот к значению исходной частоты, а интервал, на котором добавляют или исключают импульсы, определяют по знаменателю, который равен количеству импульсов исходной частоты в интервале.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3