Умножитель частоты следования импульсов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

: Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii976482

Союз Советскии

Социалистическии

Республик (6() Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 09. 02. 81 (21) 3244422/18-21 с присоединением заявки J% (23) Приоритет (53)M. Кл.

Н 03 K 5/156

1вщдарстееиимЙ комитет

СССР

Опубликовано 23. 11 ° 82, Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 25.11.82 до делам изобретений и открытий (5З) УДК 621.

° 374.44 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Попов и В. Н. Лебедев

1! с

»/

Пензенский политехнический институт (7l) Заявитель (54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к автоматиice и измерительной технике и может найти применение при построении быстродействующих устройств измерения и устройств преобразования числоимпульсной информации.

Известен умножитель частоты импульсов, содержащий генератор переменной частоты, селектор режима, буферный каскад, генератор опорной час-, тоты, счетчик, блок памяти, блок сравнения и выходной буферный каскад 1 11.

Однако известное устройство характеризуется недостаточно высокой точностью умножения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной го частоты, выход которого подключен к входу делителя частоты и счетному входу первого счетчика импульсов, информационные выходы которого соеди2 нены с входами элемента И, второй счетчик импульсов, счетный вход кото" рого соединен с выходом делителя частоты, а информационные выходы— с информационными входами первоГо регистра сдвига, дополнительные регистры сдвига и элемент ИЛИ I. 2).

Недостаток известного устройстванизкая динамическая точность умноже" ния.

Цель изобретения - повышение динамической точности умножения.

Цель достигается тем, что в умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, выход которого подключен к входу делителя частоты и счетному входу первого счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с входами элемента И, второй счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом делителя частоты, а информационные выходыс информационными входами первого

97648 регистра, и второй регистр, введены блок управления, третий счетчик импульсов и элемент задержки, вход которого соединен с выходом элемента И, а выход — с синхровходом первого счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с информационными выходами второго регистра, информационные входы которого соединены с информационными выходами пер- tO .вого регистра, а синхровход — с выходом третьего счетчика импульсов и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с входной шиной, третий вход — с выходом делителя частоты, а первый выход— с обнуляющим входом второго счетчика импульсов, информационные выходы которого подключены к информационным входам третьего счетчика импульсов, синхровход которого соединен с синхровходом первого регистра и вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика импульсов. 2$

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, счетчики 2-4 импульсов, делитель 5 частоты, регистры 6-7, элемент 8И, элемент 9 задержки, блок 10 управления.

Ф

Блок 10 управления, например, может быть выполнен .на следующих элементах: формирователи 11 и 12, триггер 13, элемент 14И.

Умножитель работает следующим образом.

Импульсная последовательность с мин "х() ъмстс. (где

1 1мОк = 2 мин ) что соответствует динамическому диапазону, рекомендованному ГОСТом для первичных преобразователей) поступает на второй вход блока 10, где подается на вход рмирователя 11 И через него на вход формирователя 12.

Формирователь 11 формирует узкие прямоугольные импульсы с частотой следования равной частоте входных колебаний, Примером такого формирователя может являться триггер Шмитта, формирующий импульсы в моменты перехода гармоническим Сигналом нулевого уровня, Формирователь 12 формирует И импульсы по заднему фронту импульсной последовательности, поступающей с формирователя 11.

2 ф

Таким образом, на выходах формирователей 11 и 12 формируются импульс- ные последовательности с частотой, соответствующей частоте входного сигнала, но сдвинутые друг относительно друга на время Ти (длительность импульса на выходе формирователя 1I).

Причем Си выбирается из условия

С „с Г, где Г период импульсов о опорной частоты с выхода генератора 1.

Импульсы с выхода формирователя

11 поступают на синхровходы регистра 6 и счетчика 4 импульсов. Содержимое счетчика 3 переписывается в регистр 6 и счетчик 4 в прямом коде.

Емкость счетчика 4 выбрана в два раза л1еньшей ел1кости счетчика 3 (нет старшего разряда соответствующего старшему разряду счетчика 3). Причем

РаЗР1ДНОСтЬ СЧЕтч <л. - таКжЕ ЧаСтОта f тактовых импульсов, выбираются таким образом, чтобы периоду минимальной частоты соответствовал код:

1000...0, т.е. единица в старшем разряде. Соответственно код периода максимальной частоты 010000...0. Данное условие позволяет обеспечить синхронизацию двух одновременно протекающих в умножителе процессов - процесса кодирования и процесса развертки кода.

Импульс, формируемый на выходе формирователя. 12, сбрасывает счетчик 3 в нулевое состояние, а также взводит триггер 13 блока 10. Сигнал с выхода триггера 13 открывает элемент 14. Импульсы с частотой Е с выхода генератора 1 поступают на счетный вход счетчика 2 и одновременно на вход делителя 5, коэффициент деления которого равен коэффициенту М умножения устройства.

Таким образом, с выхода делителя 5 поступают импульсы на счетный вход счетчика 3 и счетный вход счетчика 4, работающего в режиме вычитания, через элемент 14 блока 10 с частотой с /и.

3а период Т входного сигнала

11 (с) в счетчике формируется кодовый эквивалент N периода

Н = Т„ fe Н

Предположим, что сигнал на входе умножителя скачком изменяется от

Т „к Тмин Как указывалось Так макс соответствует код 1000...0. В момент окончания периода Т„„„„ по сигна976482

5 лам блока 10 содержимое счетчика 3 переписывается в регистр 6 и счетчик 4 будет в нулевом состоянии. Первый же импульс последовательности

Го /И, поступивший на счетный вход 5 счетчика 4, вызовет перевод всех его разрядов в единицу и сформирует на его выходе счетчика импульс. Последний осуществляет перепись содержимого регистра 6 в регистр 7 и

30 сброс триггера 13 блока 10.

Счетчик 2, элемент 8 и элемент 9 объединены функционально в узел развертки кода, т.е. осуществляют генерацию импульсной последовательности с частотой в M раз больше исходной.

Предположим также, что перед Т, >„с был также максимальный период Т

В этом случае процесс развертки кода и процесс кодирования очередного 26 периода заканчиваются практически в одно время. К моменту появления импульса на выходе элемента 9 (время задержки которого выбирается большим времени подготовки нового значения кода очередного периода) е регистре

7 уже находится кодовый эквивалент текущего периода. Сигнал с выхода элемента 9 обеспечивает перепись содержимого регистра 7 в счетчик 2.

После чего начнется процесс развертки кода.

Согласно поставленному условия о скачке сигнала на входе устройства, в счетчике 3 производится кодирование T В момент окончания периода T „ импульсами управления с блока 10 кодовый эквивалент периода

Т „ переписывается в счетчик 4 и регистр 6. В счетчике 4 будет содержаться код 1000...0, соответствующий

Т . Затем начинается процесс кодимин рования следуюцего периода. Импульсная последовательность fo /М поступает на вход счетчика 3 и на счетный вход счетчика 4. Содержимое счетчика

4 уменьшается до нуля, а затем первый же импульс обеспечит формирование на выходе счетчика 4 импульса, который перепишет содержимое регистра 6 в регистр 7.

К тому времени заканчивается процесс развертки кода максимального периода Т <„>с. Импульсы с выхода элемента 9 об>еспечиваят перепись содер55 жимого регистра 7 в счетчик 2, т е. устройство осуществляет полную развертку кода (формирует на выходе умножителя М импульсов) и подготавливает к началу очередного процесса развертки новое значение кода периода.

В случае скачка входного сигнала

Тмин к Тм „,с работа устройства происходит следуюцим, в принципе аналогичным,.образом.

В момент окончания кодирования

Т„,„„ кодовый эквивалент переписывается из счетчика 3 в регистр 6 и счетчик 4. Предположим, что следующий период также Т, Теперь, в момин мент окончания кодирования периода, на выходе счетчика 4 формируется импульс, который переписывает содержимое регистра 6 в регистр 7. Сигналами с блока 10 содержимое переписывается в регистр 6 и счетчик 4. Содержимое регистра 7 очередным импульсом с элемента 9 переписывается в счетчик 2 и начинается очередной цикл процесса развертки нового кода.

Период на входе устройства изменяется до Т„,, к . Так как содержимое счетчика 4 соответствует T> „„, то через время соответствующее Т „„, на выходе счетчика 4 будет сформирован импульс, по которому информация из триггера .6 перепишется в регистр 7.

К этому моменту закончится также процесс развертки кода предыдущего периода. Кодирование Т„„ с продолжается. В момент окончания Т „в содержимое счетчика 3 переписывается в регистр 6 и счетчик 4. Первый же импульс последовательности 1, /M сформирует на выходе счетчика 4 импульс, по которому информация из Регистра 6 перепишется, в регистр

Так как тмакс = 7T „, то к моменту подачи кода максимального периода заканчивается и процесс развертки кода предыдущего периода Т„„„>,.

В данном умножителе частоты реализован метод постоянной временной задержки на время, соответствующее максимальному Т>„ »кс периоду входного сигнала, что обеспечило, в конечном счете, исключение динамической погрешности и, следовательно, увеличило динамическую точность умножения.

Таким образом предлагаемое устройство обладает более прогрессивным техническим решением.

Внедрение умножителя частоты обеспечивает при современных требованиях к измерительной части систем контроля и управления (высокие точности

976482 и быстродействие ) технологическими процессами больший эффект по сравнению с известными устройствами, так как увеличена динамическая точность умножения. 5

Формула изобретения

Умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, выход которого подключен к входу делителя частоты и счетному входу первого счетчика импульсов, информационные выходы которого соеди,нены с входами элемента И, второй счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом делителя частоты, а информационные выходыс информационными входами первого ре- 24 гистра, и второй регистр, о т л ич а ю шийся- тем, что, с целью повышения динамической точности умножения, в него введены блок управления, третий счетчик импульсов и элемент задержки, вход которого сое динен с выходом элемента И, а выходс синхровходом первого счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с информационными выходами второго регистра, информационные входы которого соединены с информационными выходами первого регистра, а синхровход - с выходом третьего счетчика импульсов и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с входной шиной, третий вход — с выходом делителя частоты, а первый выход — с обнуляющим входом второго счетчика импульсов, информационные выходы которого подключены к информационным входам третьего счетчика импульсов, синхровход которого соединен с синхровходом пер.вого регистра и вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CWA N 3798564, кл. 331-1-А, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

fF 580634, кл. H 03 К 5/156, 1976.