Умножитель частоты следования импульсов Советский патент 1983 года по МПК H03K5/156 

Изобретение относится к импульсно технике и может быть использовано в приборостроении и устройствах дискретной обработки информации. Известен умножитель частоты импул сов, содержащий генератор опорной частоты, выход которогогчерез делитель частоты соединен с одним входом первого счетчика импульсов, дру гой вход которого подключен к входу умножителя частоты импульсов, а непосредственно - с одним входом второго счетчика, другой вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ, входы которого соединены со входом и выходом умножителя частоты импульсов, входы регистров сдвига соединены с выходами разрядов первого счетчика, выходы - с со ответствующими входами блока сравне ния, вторые входы которого соединены с выходами разрядов второго счет чика, тактовые входы регистров сдви га подключены к входу умножителя частоты импульсов . Недостатком этого устройства является низкая точность умножения частоты в случае образования остатка отделения периода входной частоты на коэффициент деления, равный коэффициенту К умножения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пересчетное устройство, содержащее регистр, выход которого соединен с первой группой входов первого эле мента сравнения, выход которого через первый элемент И подключен к счетному входу первого счетчиКа импульсов, выход которого соединен с первой группой входов второго элеме та сравнения, выход которого соедин с первум входом второго элемента-И, второй вход которого соединен с пер выми входами третьего и четвертого элементов И, первым выходом дешифра тора и через первый элемент НЕ с пё вам входом пятого элемента И, второ вход которого подключен к входной ш не, а выход - к счетному входу вто рого счетчика импульсов, обнуляющий вход которого соединен с выходом од новибратора, а выход - с входом де ишфратора, второй выход которого прд1 лючен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вкод которого соединен с выходом первого элемен.та сравнения и к первому входу второго элемента ида, а выходы обоих элементов ИЛИ соединены ,с обнуляющими входами третьего и четвертого счефчиков И1 1пульсов, счетный вход четвертого счетчика импульсов через четвертый элемент И подключен к выхо:ду генератора опорной частоты, ше той н седьмой элементы И, первые входы которых соединены с третьим выходом дешифратора, второй элемент НЕ и дополнительные элементы, }. Недостатком известного устройства является низкая точность умножения частоты в случае образования остатка от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный коэффициенту К умножения. Целью изобретения является повышение точности умножения частоты путем анализа величины остатка от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный заданному коэффициенту умножения, и коррекции периода выходной частоты в зависимости от величины остатка. Цель достигается тем, что в умножитель частоты следования импульсов, содержащий пять элементов ИЛИ, шесть элементов И, регистр сдвига, выходы которого соединены с первой группой входов первого элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена с единичными выходами реверсивного счетчика импульсов, обнуляющий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым входом второ1 о элемента ИЛИ и первым выходом дешифратора, а второй вход - с выходом первого элемента сравнения и первым входом первого элемента И,, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, вькоды которого соединены с первой группой входов второго элемента сравне- . ния, вторая группа входов которого соединена с выходами второго счетчика импульсов, обнуляющий вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а счетный вход - с выходом второго элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, первый вход третьего элемента И соединен с входной шиной, а второй вход - с выходом элемента НЕ, первый одновибратор, выход которого соединен с обнулякхдим .входом третьего счетчика импульсов, которого подключен к входу дешифратора, второй выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, введены элемент задержки и второй и третий одновибраторы, выходы последних соединены соответственно с первым и вторым входами регистра сдвига, а вход второго одновибратора соединен с входом элемента задержки, первым входом третьего элемента ИЛИ, первым входом четвертого элемента ИЛИ и третьим выходом дешифратора, четвертый выход которого соединен с входом третьего одновибратора, вторым входом второго элемента И и вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента НЕ, при этом входы сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов соединены с выходами соответственно четвертого и пятого Элементов И а нулевые выходы - с входом шестого элемента И, выход ко торого соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход ко торого соединен с выходом третьего Элемента и, а выход - со счетным вх дом третьего счетчика импульсов, пр этом обнул):.иций вход первого счетчи ка импульсов подключен к первому вх ду дешифратора, второй выход кото1хэго соединен с вто1д 1м входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого эЛ мв;нта И, а выход второго элемента .сравнения подключен к второму вход второго элемента ИЛИ, при этом первый вход, пятого элемента И соединен с выходом генератора опорной частоты и вторым входом четвертого эле мента И, а второй вход -, с выходом элемента задержки иДп+1)-м входом шестог элемента И. На чертеже представлена структур ная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит одновибратора 1-3, элемент 4 задержки, счетчики 5-7 импульсов, реверсивный счетЧ.ИК 8 импульсов, регистр 9 сдвига, дешифратор 10, эяемё нты 11-16 И, эл менты 17-18 сравнения, генератор 19 опорной частотыj элементы 20-24 ИЛИ элемент 25 НЕ, входную шину 26. Устройство работает следующим об разом. В начальный мом&кт времени одног вибратор 1 вырабатывает одиночный импульс, к отопили устанавливает всё Счетчики импульсов в нулевое состояние , В регистр 9 эаписывается коэффициент деления, равный заданному коэффициенту К умиожения. С поступлением на шину 26 первого импульса умножаемой частоты счетчик переключается в очередное состояние При этом импульс с iBTopofo выхода дешифратора 10 открывает элементы 11 и 14, соединяя счетный вход счетчика 5 и суммирующий вход счетчика 8 с вы ходами элемента 17 и генератора 19. Делитель опорной частоты, робранBfita на реверсивнс счетчике 8, регистре 9 сдвига, элементе 17 сравне;ния и элементе 20 ИЛИ, делит частоту генератора 19 в соответствии с эаданньм коэффициентом деления, записанным в регистр 9. Сигналы с выхода элемента 17 с частотой. -. с .. где R, - частЬФа импульсов генера тора 19, поступают через элемент 11 на счетный вход счетчика 5 и заполняют его до поступления на шину 26 устройства второго импульса-умножаемой частоты.. С приходом второго входного импульса счетчик 7 переключается в оче редное состояние, на третьем выходе дешифратора 10 появляется импульс, в результ1ате чего закрывается элемент 14, отключая суммируюгций вход счетчика 8от выхода генератора 19. С приходом второго входного импульса заканчивается формирование периода входной частоты Tgj. В .течение первого периода умножаемой частоты счетчик 5 записывает п импульсов с выхода первого элемента 17 блока сравнения, т.е. с выхода делителя опорной частоты период следования импульсов входной частоты; период следования импульсов генератора опорной частоты/ К - коэффициент деления делителя опорной частоты. В конце первого периода умножаемой частоты в счетчике В может быть записано k импульсов с выхода генератора 19, т.е. остаток от деления периода входной частоты на коэффициент, деления, равный заданному коэффициенту К умножения. Остаток К мо.жет быть меньше или равен (К-1). Таким образом, частное N от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный заданному коэффициенту К умножения, выражается формулой N--IllL on on Сигнал высокого уровня с третьего выхода дешифратора 10 через элемент 22 подтверждает предыдущее {открытое ) состояние первого элемента 11, в результате чего счетный вход счетчика 5 остается подключенным к выходу элемента 17, т.е. к выходу делителя опорной частоты. . Сигнал высокого уровня с третьего выхода де1:ифратора 10 закрывает элемент 13 -(через элемент 23 и элемент 25) /отключая счетный вход счетчика 7 от шийы 26. . Одновибратор 2 формирует по переднему фронту сигнала с третьего выхода дешифратора 10 одиноч ный импуль с который производит сдвиг на один разряд вправо (в сторону младших разрядов) числа К, записанного в регистре 9. . Операция сдвига двоичного числа на га разрядов вправо эквивалентна; ; делению этого числа .на 2 . Следова тельно, сдвиг на один разряд вправо числа К, записанного в регистр 9, является делением этого числа на два. В- результате сдвига в регистре 9 будет записано число, равное К/2. Сигнал высокого уровня с третьего выхода дешифратора 10 через элемент 4 откры вает элемент 15 соединяя вычитающий вход счетчика 8 с выходом генератоipa 19, При этом время задержки эле мента 4 выбирается таким образом, чт бы элемент 15 открывался посл операции сдвига числа К. Импульсы с выхода генератора 19 поступают через открытый элемент 15 на вычитающий вход счетчика 8, вычитая иэ него число k, равное остатку от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный заданному коэффициенту К умножения. При этом, если число k больше или равно числу К/2, записанного в регистре 9, то при сравнении текущего кода счет-чика 8 с фиксированным кодом регистра сдвига на выходе элемента 17 появляется корректирующий импульс, который увеличивает на еди ницу число п, записанное в счетчик 5 втечен 1е первого периода умножаемой частоты. Если число k меньше чис ла К/2, записанного в регистре 9, то сравнения кодов не происходит, в результате чего элемент. 17 не вырабаты вает корректирующего импульса и значение числа в счетчике 5 не изменится. В момент обнуления счетчика 8 на выходе элемента 16 появляется сигнал который через элемент 24 переключает счетчик 7 в очередное (единичное) состояние. При этом появляется импульс на четвертом выходе дешифратора 10, а элемент И закрывается, отключая с етный вход счетчика 5 от вшсода и элемента 17 и открывается элемент 12, соединяя счетный вход рчетчика б с выходом генератора 19. Одновременно с этим одновибратор 3 формирует по переднему фронту сигнала с четвертого выхода дешифратора 1(5 одиночный импульс, который производит сдвиг на один разряд влево (в сторону старших раэрядов ) числа К/2, записанного, в регистре 9. Операция сдвига двоичного числа на m разрядов влево эквивалентна умножению этого числа на 2 . Следовательно, сдвиг на один разряд влево числа К/2, записанного в регистре 9, яв ляется умножением этого числа на два. В результате сдвига в регистре 9 будет опять записано число, рав ное К (для восстановления коэффицивит К младвдий разряд регистра 9 используется только для хранения младшего разряда числа К на время сдвига вправо этого числа)). При появлении высокого уровня на четвертом выходе д1ешифратора 10 закрывается элемент 15, отключая вычитающий вход счетчика 8 от выхода генератора 19. Этим заканчивается измерение периода входной частоты и коррекции результата этого иэмеЕ ения, после чего начинается умножение входной периодической последовательности импульсов . Счетчик б считает поступающие на его счетный вход импульсы с выхода генератора 19 до момента сравнения кодов счетчиков 5 и 6. Текущий код счетчика б сравнивается с фиксированным кодом счетчика 5. При сравнении кодов счетчиков 5 и 6 на выходе элемента 18 вырабатывается импульс, который поступает на выходную шину устройства и обнуляющий вход счетчика 6, сбрасывая его в нулевое состояние. Счётчик 6 снова начинает заполняться импульсами с вых.ода генератора 19 до следующего сравнения кодов счетчиков 5 и б и т.д. Частота срабатывания элемента 18. определяющая величину умноженной частоты, равна в«их - 6Х т - ex Умножение частоты продолжается до установки в нулевое состояние счетчика 7 (например, путем повторного запуска одновибратора 1). После установки в нулевое состояние счетчика 7 сигнал с первого выхода дешифратора 10 устанавливает счетчики 5 и б, а также счетчик 8 в нулевое состояние. После этого устройство готово к очередному запуску. В предлагаемом устройстве повышение точности умножения частоты достигается за счет коррекции результата измерения периода входной частоты после анализа величины остатка. При этом, если величина остатка R k/2, то результат измерения периода входйой частоты не корректируется; если величина остатка , то производится коррекция результата измерения периода входной частоты путем увеличения результата измерения периода входной частоты на единицу.

УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ. ИМПУЛЬСОВ , содержащий пять элементов ИЛИ, шесть элементов И, регистр сдвига, выходы которого соединены с первой группой входов первого элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена.с единичными выходс1ми реверсивного счетчика импульсов, обнуляющий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и первым выходом дешифратора, а ВТОРОЙ вход - с выходом первого элемента.сравнения и первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, выходы которого соединены с первой группой входов второго элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами второго счетчика импульсов, обнуляющий вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ а счетный вход - с выходом второго-элемента И., первый вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, первый вход третьего элемента И соединен с входной шиной, а второй вход - с выходом элемента НЕ, первый одновибратор, выход которого соединен с обнуляющим входом третьего счетчика импульсов, выход которого подключен к входу дешифратора, второй выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, отличающийся тем, что, с целью повышения точности умножения, в него введены элемент задержки, и второй и третий одновибраторы, выходы последних соединены соответственно с первым и вторым входами р егистра сдвига, вход второго одновибратора соединен -с входом элемента задержки , первым входом третьего элемента ИЛИ, первым входом четвертого элемента ИЛИ ч третьим выходом дешифратора, четвертый выход которого соединен с входом третьего одновибратоg ра, вторым входом второго элемента И и вторым входом четвертого элемента л ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента НЕ, при этом входы слос жения и вычитания реверсивного счетчика импульсов соединены с выходами соответственно четвертого и пятого элементов И, а нулевые выходы - с входом шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего эле00 мента И., а выход - со счетньм входом к третьего счетчика импульсов, при этом обнуляющий вход первого счетчика импульсрв подключен к первому со выходу дешифратора, второй выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, а выход второго эле.мента сравнения подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, при этом первый вход пятого элемента И соединен с выходом генератора опорной частоты и вторым входом четвертого элемента И, а второй вход - с выходом элемента задержки и (h+ij -м входом шестого элемента И.