Устройство для умножения частоты следования периодических импульсов Советский патент 1983 года по МПК H03K5/01 

(5t) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в цифровых устройствах различного назначения, например в цифповыУх преобразователях и измерительных приборах, в системах автоматического управления и т.д.

По основному авт св. № 824419 известно устройство для умножения частоты следования периодических импульсов, содержащее делитель опорной частоты, счетчик импульсов, счетчик импульсов опорной частоты, входной и выходной формирователи импульсов, запоминающий регистр, блок управления, первый выход которого подключен к нулевым входам всех разрядов делителя опорной частоты и запоминающего регистра, нулевой выход каждого разряда счетчика импульсов соединен с первым входом первого блока элементов И, второй вход которогб подключён к второму входу блока управления, а выход - к единичному входу того же разряда запоминающего регистра, причем третий выход блока управления подключен к единичным входам всех разрядов счетчика .импульсов, единичный выход каждого разряда запоминающего регистра соединен с входом второго блока элементов И, выход которого соединен с единичным входом того же разряда счетчика импульсов опорной частоты, а второй

to вход - с выходной шиной выходного формирователя, вход которого подключен к выходу последнего разряда счетчика импульсов опорной частоты, триггер, дешифратор и элемент ИЛИ, пер15вый вход которого соединен с основным выходом делителя опорной частоты, второй вход - с первым выходом блока управления и управляющим входом дешифратора, а выход через триггер 20С- входом счетчика импульсов, причем дополнительные выходы делителя опорной частоты соединены с информационными входами дешифратора, выход которого соединен со вторым входом триггера 1 .

Однако это устройство имеет недостаточную помехозащищенность по шине импульсов умножаемой частоты В связи с этим любой кратковременный сигнал помехи, формируемый на шине импульсов умножаемой частоты, например, при подключении к ней внешней линии связи приводит к ложному запуску блока управления и в результате - к искажению частоты на выходе устройства. Указанный недостаток приводит к снижению помехоустойчивости, а, следовательно, и надежности работы устройства с

Цель изобретения - побышение надежности работы.

С этой целью в устройство для умножения частоты следования периодиче ких импульсов, содержащее делитель опорной частоты, счетчик импульсов, счетчик импульсов опорной частоты, входной и выходной формирователи импульсов, запоминающий регистр, блок .управления, первый выход которого .подключен к нулевым входам всех разрядов делителя опорной частоты и запоминающего регистра, нулевой выход каждого разряда счетчика импульсов соединен с первым входом первого бло ка элементов И, второй вход которого подключен ко второму входу блока управления, а выход - к единичному вхо ду того же разряда запоминающего регистра, причем третий выход блока управления, подключен к единичным входам всех разрядов счетчика импуль сов, единичный выход каждого разряда запоминающего регистра соединен с входом второго блока элементов И, выход которого соединен с единичным входом того же разряда счетчика импульсов опорной частоты, а второй вход - с выходной шиной выходного формирователя импульсов, вход которо го подключен к выходу последнего раз ряда счетчика импульсов опорной част ты, триггер, дешифратор и элемент ИЛ первый вход которого соединен с основным выходом делителя опорной част ты, второй вход - с первым выходом блока управления и управляющим входо дешифратора, а выход через триггер с входом счетчика импульсов, причем дополнительные выходы делителя опорной частоты соединены с информационными входами дешифратора, выход которого соединен со вторым входом три

гера, введены элементы И, дополнительные триггеры и элементы НЕ, вход первого из которых соединен с выходом входного формирователя импульсов, а выход

через последовательно соединенные первый элемент И, второй элемент И, второй элемент НЕ, первый дополнительный триггер и третий элемент И с входом блока управления и первым

входом второго дополнительного три1- гера, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, первый выход - с первым входом четвертого элемента И, второй вход ко-.

торого подключен, к выходу первого элемента НЕ, а второй выход - с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И и вторым выходом первого дополнительного триг-. гера, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, при этом второй и третий входы второго эле1мента И подключены соответственно к шине опорной частоты и к выходу пятого элемента И, а второй вход третьего элемента И соединен с выходом второго элемента НЕ. На чертеже представлена структурная схема устройства. Схема содержит делитель 1 опорной частоты, счетчик 2 импульсов, входной формирователь 3 импульсов, счетчик k импульсов опорной частоты, за- поминающий регистр 5, выходной формирователь 6 импульсов, блок 7 управления, блоки 8 и 9 элементов И, элементы lO-l И, дешифратор 15, элемент 16 ИЛИ, триггеры 17-19, элементы НЕ 20, 21, шину 22 умножаемой частоты, шину 23 импульсов опорной частоты, выходную шину 2. Устройство работает следующим об-, разом. Импульсы опорной частоты f с шины 23 поступают на вход делителя .1, коэффициент деления которого равен заданному коэффициенту умножения k, и на вход счетчика 4 импульсы с .основного выхода делителя 1, частота следования которых равна оп/1( подаются через элемент 16 на нулевой вход триггера 17. На выходе дешифратора 15 также формируются импульсы с частотой следования оп/ Ь которые по фазе опережают импульсы на основном выходе делителя Г.на половину периода. Каждым импульсом с выхода дешифратора 15 триггер 17 устанавли вается в состояние 1, а очередным импульсом с основного выхода де лителя 1, следующим за импульсом на выходе дешифратора 15, триггер 17устанавливается в состояние .О. При этом с его выхода на счетчик 2 импульсов поступают импульсы также с частотой следования, равной оп/& До поступления на шину 22 импульсов умножаемой частоты f на выходе форми-рователя 3 сохраняется запреща ющий сигнал (например, сигнал нулевого уровня), а на выходе элемента 20 - разрешающий сигнал, например сигнал высокого уровня (положительной гГолярности) , Поскольку с первого выхода триггера 19 на соответствующий вход элемента 13 поступает также разрешающий сигнал, элемент 13 будет открыт, и запрещающим сигкалом с его выхода триггер 18 удерживается в состоянии О. Формирование сигнала на выходе элемента 12 для запуска блока 7 при поступлении импульса на шину 22 осуществляется следующим образом. При поступлении импульса на вход формирователя 3 на выходе элемента 20 устанавливается запрещающий сигнал, что приводит к закрытию элемента 13 и в связи с этим к снятию с второго входа триггера 18 сигнала низкого уровня, который удерживает этот триг гер в состоянии О. Кроме того, запрещающий сигнал на выходе элемента 20 закрывает элемент 10, и на его вы ходе формируется разрешающий сигнал, поступающий на первый вход элемента 11. На второй вход элемента 11, соед ненный с выходом элемента It, также поступает разрешающий сигнал, поскол ку на первый вход элемента 1k поступ ет запрещающий сигнал со второго выхода триггера 19, Очередной импульс опорной частоты, поступающий на шину 23, проходит через элемент 11 на вхо элемента 21 и далее - на вход три|- гера 18. По окончании промежутка вре мени, равного длительности импульса опорной частоты, в момент спада задн го фронта положительного сигнала, на выходе элемента 21 триггер 18 перехо дит в состояние 1. При этом запрещающим сигналом с выхода элемента 21 после спада заднего фронта сигнала закрывается элемент 12. Разрешающий сигнал с первого выхода триггера 18 подготавливает элемент 12 по соответ ствующему входу, а запрещающий сигнал с второго выхода триггера 18 закрь1вает элемент 1А по соответствующему входу, а также закрывает элемент 10, что приводит к отключению элемента 10 от выхода элемента 20 и, следовательно, от шины 22, Следующий импульс опорной частоты, поступающий на шину 23, проходит через последовательно соединенные элемент 11 и элемент 21 на вход элемента 12 и далее - на вход триггера 19 и на вход блока 7 управленияL С едйничного выхода триггера 19 разрешающий сигнал подготавливает элемент I по соответствующему входу, а после установки триггера 18 в состояние О, что происходит при спаде заднего фронта сигнала на выходе элемента 21, элемент открывается и запрещающим сигналом с его выхода закрывается элемент 11. В результате элемент 11 отключается от шины 23i В таком состоянии элемент 11 удерживается до момента формирования сигнала на третьем выходе блока 7 управления. При поступлении импульса с выхода элемента 12 на вход блока 7 управления на его выходах формируются, три следующих друг за другом сигнала. Сигнал с первого выхода блока 7 устанавливает в состояние О все разряды делителя 1 регистра 5, атакже закрывает на время, равное длительности импульса, дешифратор 15 для исключения прохождения на единичный вход триггера 17 пoмex которые возможны при сбросе делителя 1 опорной частоты. Кроме того, сигнал с первого выхода блока 7 управления проходит чечерез элемерт 16 ИЛИ на нулевой вход триггера 17. Сигнал со второго выхода блока 17 управления поступает на вторые входы блока 8 и переносит обратный код из счетчика 2 в регистр 5, а сигнал с третьего выхода блока 7 устанавливает все разряды счетчика 2 импульсов в состояние 1, После установки триггера 19 в состояние О разрешающий сигнал с его первого выхода поступает на первый вход элемента 13, что приводит к открыванию элемента 13, так как на другом его входе сигнал является разрешающим, поскольку к этому моменту времени сигнал на шине 22, а, следовательно, и на выходе элемента 20 является разрешающим. Запрещающим сигналом с выхода элемента 13 подтверждается ну левое состояние триггера 18, которое сохраняется до момента поступления следующего импульса на шину 22 импульсов умножаемой частоты, За один период следования импульсов умножаемой частоты на вход счетчика 2 импульсов поступает количество импульсов частоты $сг«|1, равHoeip jijt ji.TaK как в начале периода умножаемой частоты все разряды счет чика 2 устанавливаются в состояние ., то по окончании этого периода во входном счетчике 2 импульсов буде зафиксировано, число, равное поступлении следующего импульса умножаемой частоты формируется очередная группа из трех сигналов блок 7 управления, при этом в регистр 5 вносится из счетчика 2 импульсов чи лоJOBl IpB обратном коде, т.ес в регистре 5 устанавливается число -fon/1 fu«w - число раз рядов в &четчике 2 импульсов, а так же в регистре 5 и. в выходном счетчи ке 4 импульсов. Число N , которое представляет собой дополнительный код числа переносится из регистра 5 в счетчик Ц каждым импульсом переполнения, формируемым на вы ходе счетчика k импульсов и поступающим на входы блока 9 через форми рователь 6. Частота следования импульсов на выходе формирователя 6 при этом равна оп V 9NИ/ Если при поступлении очередной группы сигналов с выхода блока 7 триггер 17 установлен в состояние О импульсом с основного выхода де лителя 1 опорной частоты, то сигнал с первого выхода блока 7 подтвержда ет нулевое состояние триггера 17. При этом сигнал на вход счетчика 2 импульсов с выхода триггера 17 не поступает. В данном случае остаточ ный код, который образуется в делителе 1 опорной частоты, не превышает половины емкости делителя 1 опор ной частоты и, следовательно, половины цены младшего разряда счетчи ка 2 импульсов. Если же к формирования очередной группы сигналов на выходе блока 7 управления Т.виггер 17 установлен в состояние 1, ТО сигнал с первого выхода блока 7 устанавливает триггер 17 в состояние О. При этом на вход счетчика 2 импульсов поступает лишний импульс. В данном слууае остаточный код, который образуется в делителе 1 к моменту формирования первого сигнала на первом выходе блока 7 превышает половину емкости делителя 1 а, следовательно, и половину цены младшего разряда счетчика 2 импульсов. Если на шину 22 поступает сигнал помехи и по времени он совпадает с моментом поступления импульсов опорной частоты на второй вход элемента 11, то элемент 11 открывается, что приводит к поступлению сигнала помехи на вход триггера 18. В момент спада заднего фронта сигнала на выходе элемента 21 триггер 18 переходит в состояние 1, как было рассмотрено выше, и разрешающим сигналом с его первого выхода подготавливается элемент 12 для прохождения на вход блока 7 второго импульса опорной частоты , который в; следующий момент времени поступает на второй вход элемента 11. В случае, если к моменту поступления второго импульса опорной частоты на второй вход элемента 11 сигнал помехи уже отсутствует на-шине 22, то на выходе элемента 20 формируется разрешающий сигнал, что приводит к формированию сигнала низкого уровня на выходе элемента 13 и, следовательно, .к установке триггера 18 в состояние О, В результате импульс помехи, поступивший на шину 22 не пропускается на вход блоке 7 управления Для (Рассмотренногр случая совпадения сигйала помехи й;импульса опорной частоты длительносН сигнала помехи, которая не пропускается на вход блока управления, будет минимальной и равной длительности паузы между импульсами опорной , поступающими на шину 23 1мпульсов опорной частоты При всех других вариантах совпадения сигнала помехи и импульса опорной частоты длительности сигнала помехи, которая не пропускается на вход блока 7 управления, превышает длительность паузы между двумя импульсами опорной частоты. Для гарантированного запуска блока 7 длительность полезного сигнала, который поступает на шину 22 импульсов умножаемой частоты, должна быть не меньшей времени 1,5 Т, где Т - период следования импульсов опорной частотыо Исключение влияния на работоспособность устройства помех, которые могут быть нэ шине 22 импульсов умножаемой частоты после спада заднего фронта импульса опорной частоты, например, в случае подключения внеш ней связи к шине 22 импульсов умножаемой частоты достигается тем., что установка триггера 19 в состояние О, -а, следовательно, и подключени элементен И к входу триггер.а 18 осуществляется сигналом с третьего выхода блока 7 управления, ного относительно момента поступления полезного сигнала на шину 22 импульсов умножаемой частоты, Время фо мирования сигнала на третьем входе блока 7 управления может быть выбрано таким образом, чтобы установка триггера IS в состояние О происходила с достаточной задержкой после спада заднего фронта полезног.о сигнала на шине 22 ймпульсов умножаемой частоты. Поскольку заполнение делителя 1 опорной частоты начинается с его нулевого состояния, время формирования сигнала на третьем входе блока 7 управления может изменяться в достаточно широких пределах и ограничиваться лишь, временем формирования второго импульса на основном выходе делителя 1 опорной частоты, к торый проходит на вход входного счет чика 2 ймпуль со.в после начала работы делителя 1 опорной частоты. Влияние на, работоспособность устройства помех с длительностью, равной (0,51,5)Т,-, где Т - период следования импульсов опорной частоты, чТо существенно повышает помехоусТойчи-. вость, а, следовательно, и надежность работы устройства, например. В случае подключения внешней линии связи к шине 22 импульсов умножаемой частоты. Формула изобретения Устройство для умножения частоты следования периодических импульсов по авт, са, N , о. т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения надежности работы, в него введены элемента И дополнительные триггеры и элементы НЕ, вход первого из которых соединен с выходом входного формирователя импульсов, а выход через последовательно соединенные пер.вый элемент- И, второй элемент И, второй элемент НЕ, первый дополнительный триггер и третий элемент И - с входом блока-управления и первым входом второго дополнительного триг- гера, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, первый выход - с первым входом четвертого элемента И, второй вход которогр подключен к выходу первого элемента НЕ, а втор.ой выход - с первым входом пятого элемента И, втот рой вход которого соединен с вторым входом первого элемента И и выходом первого дополнительного триггера, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, при этом второй и третий входы второго .элемента И подключены соответственно к шине опорной частоты и к выходу пятого, элемента И, а второй вход третьего элемента И соединен с выходом второго элемента ;;НЕ. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР . кл, Н 03 , Г979о