Умножитель частоты следования импульсов Советский патент 1983 года по МПК H03K5/153 

ментов И, при этом счетный вход четвертого счетчика импульсов соедИ1 иен с выходом четвертого элемента И, обнуляющий вход - с выходом девятого элемента И, вторым входом четвертого элемента ИЛИ и первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу триггера, а выход - к первому входу девятого элемента И, второй Ьход которого подключен к выходу одновибратора , вход которого соединен с выходом шестого элемента ИЛИ и с

информационным и синхронизирующим входами триггера, обнуляющий вход которого подключен к выходу четвертого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом десятого элемента И, первый вход которого соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ

и выходом пятого элемента И, а второй вход т- с вторым входом шестого элемента Или и выходом седьмого элемента И, а счетные входы третьего и шестого счетчиков

импульсов подключены к выходам соответственно первого и второго элементов И.

Изобретение относится к импульсный устройствам и Mowet быть исполь эовано в измерительной технике, прй боростроении и устройствах дискрет ной обработки информации.

Известен умножитель Частоты еле-; дований импульсов, содержащий генератор опорной Частоты, выход которого через делитель частоты соединен с одним входом Первого счетчика импульсов, другой вход которого подключен к входу умножителя частоты импульсов а непосредственно с одним входом второго счетчика, другой вход которого соединен с Вь1ходом логического arteMeHta ИЛИ, входы которого соединены с входом и выходом умножителя частоты ймпуЛЬ сов, а непосредственно - с одним входом второго счетчика, другой вход которого соединен с выходом логИ чеСкого элемента ИЛИ, Входы KoTopciro соединены с входом и выходом умножителя . частоты импульсов, входы регистров сдвиса соединены с выхо дами разрядов riepBoro счетчика, выходы - с соответствующими входами блока сравнения, вторые входы которого соединены с выходами разрйдов второго счетчика, тактовые входы peгиctpoв сдвига подключены к входу умножителя частоты импульсов 1 .

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие-, ог- раниченное длиной регистров сдвига.

Наиболее близким по техничесКбй сущности к изобретению пересЧетное устройство, содержащее регистр,, выход которого соединен с nepBdti группой вхоДор первого элемента сравнения, выход которого через первый элемент И подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, выход которого соединен с первой группой входов второго Элемента сравнения, ЁЫХОД которого соединен с первым входом вТт)|эого элемента И, второй вход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, первым вы.ходом дешифратора и через первый элемент НЕ с первым входом пятогоэлемёнта И,второй вход которогоподключен к входной шине, а выход - k счетному Рходу второго счетчика импульсов,

обнуляющий вход которого соединено выходом од новибратора, а выход -с входом дешифратора второй вход которого подклюг чен к первому входу первого элемента /

ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элeмeнta сравнения и к первому еходу второго элемента ИЛИ, а выходы обоих элементов ИЛИ соединены с обнуляющими входами третьего и четвертого счетчиков импульсов, счетный вход четвертого счетчика импульсов через четвертый элемент И подключен к выходу генератора опорной частоты, шестой и седьмой элементы И,

Первые входы которых соединены с третьим выходом дешифратора, второй элемент НЕ и-дополнительные элементы ИЛИ 2 Недостатком известного устройства является низкая точность умножения частоты в случае образования остатка от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный коэф фициёнту К умножения Цель изобретения -, повышение точности умнЬжения чactoты путем анализа величины остатка от деления периода входной actoты на коэффициент деления, равный заданному коэффициенту умножения и коррекции периода выходной: частоты в завимости от вели чины ос т,. , Цель дc ctигafeтcя тем, что в умножитель частоты следований импульсов содержащий шесть элементов ИЛИ, десять элементов И, регистр, выходы .Которого соединены с первой группой входов, первого элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена -с выходами первого счетчи: ка импульсов,. а выход - с первым бхо дом первЪго элемента ИЛИ,второй вход которого соединен с первым входом бторого элемента ИЛИ, а выход - с обнуляющим входом первог счетмика импульсов, счетный вход кот рого Нодключен к выходу генератора опорной чacтotы и первому входу вто роГо элемента И, выход которого соед нен со счетным вх&дом торого счет1мика ийИульсов, обнуляющий вход кото рого подключен к выходу второго эле мента ИЛИ, а Выходь - к первой.групhe входов второго элейента сравнения , вторая группа входов второго,;; элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами третьего счетчиканймиульсоб а вы ход - с перёым входом третьего элёМента И, четвертый счетчик импульсой выход ijfDToporo соединен с входом дешифратора одновибратор и элемент: НЕ, введены пятый.и шестой счетчики импульсов, третий элемент сравнения шестой элемент ИЛИ, элемеНт зaдet жки, триггер и формирователь импу/tBсов, йход которого подключен к входной шине, а Выход k первым входам четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответственно элемента НЕ и элемента задержки, входы которых соединены с. первым входом шестого элемента И, первым выходом дешифратора, первым шестого элемента И, вторым входом второго эле-. Мента И и вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, при этом второй вход шестого элемента И соединен с Первым входом восьмого элемента И и выходом генератора опорной частоты, а выход - со счетным входом пятого счет чика импульсов, обнуляющий вход которого подключен к выходу Третьего элемента ИЛИ, а выход - к первой группе входов третьего элемента сравнения , вторая группа входов которого соединена с выхоДами шестого счетчика импульсов, а выход - с вторым входом седьмого элемента И и первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к обнуляющим входам третьего и шестого счетчиков импульсов, первому входу четвертого элемента ИЛИ и второму Выходу дешифратора, третий выход которого подключен к вторым входам первого и восьмого элементов И, при , этом счетный вход четвертого счетчика импульсов соединен с выходом Четвертого элемента И, а обнуляющий вход - с выходом девятого элемента И, вторым входом четвертого элемента ИЛИ и «первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу триггера, а .выход - к первому входу девятого элемента И, второй вход которого подключён к выходу одновибратора, вход которого соединен с выходо шестого элементе ИЛИ и с информационным и синхронизирующим входами, триггера, обнуляющий вход котороi o подключен к выходу четвертого элемента ,ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом десятого элемента И первый вход которого соединен с Первым входом шестого элемента ИЛИ и выходом пятого элемента И, а второй вход - с вторым входом шестого элемента ИЛИ и выходом седьмого элемента И, а счетные входы третьего и шестого счетчиков импульсов подключены к выходам соответственно первого и восьмого элементов И. На чертеже представлена структурная схе.мэ устройства. Устройство содержит счетчики 1-6 импульсов, триггер 7, регистр 8, формирователь 9 импульсов, элементы 109 И, дешифратор 20, элементы 21-23 сравнения, .генератор 2 опорной частоты, элемент 25 НЕ, элемент 26 задержки, элементы 27-32 ИЛИ, одновибратор 33,, входную и выходную шины З и 35. Счетчик 1, регистр 8, элемент сра нения 21 и элемент 27 ИЛИ представля ет собой делитель опорной частоты. БЛОК умножения состоит из счетчиков 2 и 3 элемента 22 сравнения, элемент 12 И и элемента 28 ИЛИ, Блок измерения входной частоты выполнен на счетчиках 5 и 6, элементе 23 сравнения и элементе 29 ИЛИ. Триггер 7 является триггером D-типа. При одновременном поступлении на информационный и синхронизирующий входы О-триггера входного сигнала и тактового импульса последний принимает состояние входного сигнала. В нулевое состояние D-триггер переключаетс сигналом, поступающим на его нулевой вход. Устройство работает следующим образом. В- начальный момент времени счетчики и триггер 7 находятся в нулевом состоянии. Б регистр 8 любым известным способом записывается коэффициент деления, равный заданному коэффициенту К умножения. С поступлением на шину 3 первог импульса умножаемой последовательности формирователь 9 вырабатывает по переднему фронту входного сигнала импульс, который через открытый эле мент 13 поступает на счетный вход счетчика k и переключает его в оче редное состояние. При этом импульс с третьего выхода дешифратора 20 открывает элементы 10 и 17 соединяя соответственно счетные входы сметчи ков 2 и 5 с выходами элемента 21 и генератора 2k. Делитель опорной частоты, собран ный на сметчике 1, регистре 8, и зл менте 21, делит частоту генератора 2Д в соответствии с заданным коэффи циентом деления, записанным в регистр 8. Сигналы с выхода первого эле eнтa 21 с,, частотой r - F--, частота генератора опорной частоты, поступают через открытый элемент 10 на счетный вход счетчика 2 и запоя няют его до поступления на шину вто рого импульса умножаемой частоты, Сигналы с выхода генератора 2 с частотой Fpj, поступают через открытый элемент 17 на счетный вход счетчика 5 и заполняют его до поступления на шину З второго импульса множаемой частоты параллельно со счетчиком 2. С приходом втарого входного импульса сметчик k переключается в очередное состояние. При этом появляется импульс на первом выходе дешифратора 20, в результате чего закрываются элементы 10 и 17, отключая счетные входы счетчиков 2 и 5 от выходов первого элемента 21 и генератора 2, и открываются элементы 11 и 15 соединяя соответственно сметные входы счетчиков 3 и 6 с выходом генератора 2k. Сигнал высокого уровня с первого выхода дешифратора 20 через элемент 25 закрывает элемент 13, в результате чего счетный вход счетчика k отключается от выхода формирователя 9, т.е.-ОТ шины 3. Счетчик k оказывается блокированным по счетному входу оТ приема следующих входных импульсов. Сигнал высокого уровня с первого выхода дешифратора 20 через элемент 26 открывает элемент 14, в результате чего входные импульсы через формирователь 9 поступают на входы элементов 19 и 32. ВреМя задержки эле мента 26 выбирается таким образом, чтобы элемент 14 открылся только после формирования заднего фронта вторрго импульса на выходе формирователя 9. Второй входной импульс умножаемой мастоты определяет длительность периода следования входной последовательности импульсов. В темение первого периода умножаемой частоты а счетчик 2 записывается п импульсов с выхода элемента 21, т.е. с выхода делителя опорной частоты. оп где Р„„- мастота следования импульсов генератора опорной частоты;мастота умножаемой входной последовательности импульсов;коэффициент деления опорной частоты, равный заднему коэффициенту умножения. В счетчик 5 записывается за это время ri-i, импульсов с выхода генератора 2k Jon

Во второмй последующих периодах умножаемой входной последовательности устройство выполняет операцию умножения, частоты, контролируя при этом стабильность умножаемой частоты путем периодического измерения и сравнения длительности текущего периода входной последовательности с длительностью первого периода этой последовтельности пропорциональный числу,которое записано в счетчике 5.

Счетчик 3 считает поступающие ма его счетный вход импульсы с выхода генератора. 2 до момента сравнения кодов.счетчиков 2 и 3. Текущий код счетчика сравнивается с фиксированным ходом счетчика 2. При сравнении кодов счетчиков 2 и 3 на выходе элемента 22 вырабатывается импульс, который поступает через открытый элемент 12 на шину 35 и нулевой вход счетчика 3 сбрасывая его в нулевое состояние. Счетчик 3 снова начинает заполняться импульсами с выхода генератора 2k до следующего сравнения кодов счетчиков 2 и 3 и т.д. Частота срабатывания элемента 22, определяющая величину умноженной частоты, равна

-JEon

° K-fftn

hapaлЛeльнo с операцией умножения частоты в устройстве производится периодический контроль стабильности умножаемой частоты дл своевременного автоматического пересчёта чисел п и П2 При изменений частоты умножаемой входной последовательности импульсов. Контроль стабильности умножаемой частоты позволяет не только обеспечивать высокую точность умножения частоты, но и применять предлагаемое устройство для контроля стабильности любой периодической последовательности им пульсов.

Контроль стабильности входной частоты производится следующим образом.

Начиная со второго периода умножаемой частоты, счетчик 6 периодически заполняется импульсами с выхода генератора 2i. При этом текущий код счетчика б сравнивается с фиксированным кодом счетчика 5 записанным в темение первого периода входной последовательности импульсов. При сравнении кодов счетчиков 5, и 6 на выходе элемента 23 вырабатываются сигналы, которые через открытый элемент 1Ь поступают

на входы элемента 19 и элемента 32 на другие входы которых поступают через открытый элемент I импульсы с выхода формирователя Э- При совпадении сигналов на входах э-пемента 19 что указывает на раoвенство текущего и первого периодов умножаемой частоты, триггер

.7 остается в нулевом состоянии. Выходной импульс одновибратора 33 формируемый по заднему фронту сиг,нала с выхода элемента 32, не пропускается через закрытый элемент 18 на обнуляющий вход счетчика ,

:в результате чего последний остается блокированным по счетному входу от входной шины ycft)oйcтвa и не из0меняет своего состояния. Это обеспечивает операцию умножения частоты.

При изменении входной частоты

5 или прекращении ее генерации совпадение сигналов на входах элемента 19 не происходит и триггер 7

. переключается в единичное состояние, пропуская импульс с выхода одновибратора 33 через элемент 18 на об0нуляющий вход счетчика k. Последний переключается в нулевое состояг ние, в результате чего появляется

:высЬкий уровень на втором выхЬде дешифратор 20, который устанавливает

5 все счетчики и триггер 7 в нулевое состояние. После этого устройство готово к приему очереднсй входной периодической последовательности импульсов.

0

Сигнал останова умножения частоты с выхода элемента 18 можно вывести на дополнительную выходную шину устройства ( на чертеже не показана и использовать для контроля

5 стабильности любой периодической последовательности импульсов.

Для уменьшения погрешности при контроле стабильности входной частоты длительность выходного им0

. Пульса сЬормирбвателя:9 выбирается меньшей или равной длительности периода следования импульсов генератора 2«-опорной частоты.

Повышение точности умножения час5тоты достигается за счет анализа величины остатка от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный заданному коэффициенту К умножения и коррекции периода выходной частоты в зависимости от величины остатка. В сравнении с известным предлагаемое устройство имеет более высокую точность умножения частоты, так как в случае образования остатка от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный заданному коэффициенту умножения, Ё уст. . ройстве производится анализ величиь остатка, после которого производитс я коррекция периода выходной частоты. Применение коррекции периода выходной частоты в зависимости от величины остатка позволяет почти в два раза повысить томность умножения частоты. Устройство может быть использовано при разработке умножителей частоты в интегральном исполнении.