Делитель частоты Советский патент 1983 года по МПК H03K23/24 

Изобретение относится к вычислительной технике, его основное назна чение - работа в синтезаторах частоты, следящих устройствах автоматики Известен делитель частоты, содержащий двоичный счетчик на триггерах умножитель скважности двоичных сигналов на вентилях И 2, блок программируемых вентилей и выходной вентиль И-НЕ, при источник сигнала делимой частоты соединен со счетньвл входом первого триггера, один из вхо дов первого вентиля умножителя соеди нен с прямым выходом первого триггера, один из входов программируемого вентиля является управляющим, а другой вход данного вентиля соединен со ч четным входом второго триггера С J Недостатком этого делителя частот является относительно низкое быстродействие, I Известен также делитель частоты, .содержащий счетные триггеры, элементы И, элементы И-НЕ и элемент пропускания, входы которого соединен с выходами элементов И-НЕ, первые входы которых соединены с управляютщими входами делителя частоты, второй вход каждого элемента И-НЕ соединен с инверсньм выходом соответствующего счетного триггера, счетный вход каждого счетного триггера/ кроме первого и второго, соединен с пер Bbw входом соответствукадего элемента. И, выход которого соединен с третьим, входом элемента И-НЕ, а второй вход элемента И соединен с выходом предЕадущего элемента И . Недостатком такого делителя частоты является относительно низкое быстродействие. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем что в делитель частоты, содержащий счетные триггеры, элементы И, элементы И-НЕ и элемент пропускания, входы которого соединены с выходами элементов И-НЕ, первые входы которых соединены с управляющими входами делителя частоты, второй вхрд каждого элемеита Й-НЕ соединен с инверсным выходом соответствукадего счетного триггера, счетный вход каж дого счетного триггера, кроме первого и второго, соединен с первым входом соответствующего элемента И, выход которого соединей с третьим входсм элемента И-НЕ, а второй вход элег4ента И соединен с выходом предыдь его элемента И, введем элемент совпадения; выход которого является выходом делителя частоты, первый вход элемента совпадения соединен с выходом элемента пропускания, а второй вход элемента совпадения является входом делителя частоты- и соединен со счетным вхоДсм первого счетного триггера, прямой выход которого соединен с третьим входом первого элемента И-НЕ и вторым входом первого элемента И, а счетный вхрд каждого счетного триггера соединен с прямым выходрм предыдущего счетного триггера. На чертеже показана структурная схема делителя частоты. Делитель частоты содержит счетные триггеры , элементы И , элементы И-НЕ , элемент 4 совпадения и элемент 5 пропускания, входы которого соединены с выходами элементов И-НЕ 3 17-3 п-1, первые входы которых соединены с управляющими входами б делителя частоты, второй вход каждого элемента И-НЕ соединен с инверсным выходом соответствуннцего счетного триггера 1 2-;-1 п, счетный вход каждого счетного триггера , кроме первого и второго , соединен с первьм входе соответствующего элемента И , выход которого соединен с третьим входом элемента И-НЕ , а второй вход элемента И 2 1-г2 п-2 соединен с выходом предьшущего элемента И. Выход элемента 4 совпадения является выходом, 7 делителя частоты, первый вход элемента 4 совпадения соединен с выходом элемента 5 пропускания, а второй вход элемента 4 совпадения является входом 8 делителя частоты и соединен со счетным входом первого счетного триггера , прямой выход которого соединен с третьим входом первого элемента И-НЕ и вторым входом первого эле- . мента И , а счетный вход каждогр счетнрго триггера соединен с прямым, выходом предыдущего счетного триггера. Рассмотрим работу делителя частоты для случая . Трехразрядный делитель частоты работает следующим образом. При подаче на вход периодического сигнала на выходе каждрго последующего счетного триггера возникают двоичные сигналы с частотами в 2,4,8 и 16 раз ниже, чем на входе. Благодаря двум последовательно соединенным элементам И на выходе первого из них образуется сигнал п в виде 4-х периодических импульсов со скважностью 4 едиииц и сигнал К в виде 2-х периодических импульсов со скважностью 8 единиц« Однако при наборе в блоке 3 кода, например 101, на центральныйвход элемента 5 пропускания периодический сигнал не пройдет из-за нулевого сигнала запрета второго элемента И-НБ. В то же время, на первый и третий входы элемента 5 пропускания придут сигналы. Причем сигнал п буде уже со скважностью в 16 единиц. Таким образомг на выходе элемента 5 пропускания образуется уже 5 импульсов согласно коду 10 Но так как частота следования.данных импульсов во времени интегральная и .гораздо ниже, ч&л на входе устройртва., то последовательнорть в 5 импульсов является периодическим строб-сигналом для сгичой входной последовательностиг .т.е. на выходе эле мента 4 совпалёняпи возникает равномерно распределенный раз ноет н tieрнодический сигнал в 11 импульсов. Эта операция тождественна уменьшрнню входной частоты в 16/11 раза нлн чтр тоже самое К16/11 1,45 ... Если осуществить полный набор кода .1Г1, т.е. 8 m п , то на все входы элемента 5 пропускания уже придут 4-е импульса со скважностью в 4 единнцы для к, 2 импульса со скваж ностью в 8 единйЦ|1 для m и 1 ШФгцуЛьс со скважностью в 16 eянниц для п. В сумме будет всего 7 импульсов, которое вычитаются элементом 4 совпадения с образован11ем результирующих 9-периодических импульсов. В этом случае понижение частоты с 16 импульсов до 9 надо рассматривать как деление ее в 16/9 раза или что Тоже самое 1С1б/9 1,77 ... 77.2 Покажем, как будет выглядеть -частоты, нгифимер в 1,374 раза, jHi сама программа деления на j ailTHtS к эффициент раз. Шлёгал К 1,374 1 + 0,374 к далее находим приведенный параметр к1 по формуле . i l -l4H iiltm b455604... Следовательно, будем иметь кодовую структуру в виде столбца -131072 71,455604 +65536 -«-0,911208 1,822416 0,307968 0,615936 1,231872 0,463744 0,927488 и так дале.е, из которого вытекает, что источнику сигнала делимой частоты надо приписать высший в данной комбинации двоичный коэффициент 262144. Из левой части столбца также видно, что 1 импульс вычитается яз 4-х, остаток в 3 ю шульса вычитается из 8, новый остаток в 5 ю«пульсов вычитается из 64-х следующий остаток должен вычитаться из 128 и так далее. Поэтому общая суиыа вычитаемых ю«пульсов определяется превышением отрицательной суммы двоичных сигналов над положительной (иначе деления не будет) и составляет всего 71355 строб-импульсов. На выходе же устройства должен возникнуть периодический остаток в виде 262144-71355 190789 импульсов. Таким образом, отнсиаение 262144/ 190789 1,373999... и есть истинный коэффициент деления, «максимально приближенный к заданному и отличающийся от него на В1гличину в 0,00007%, Причал и эту ошибку в принципе можно свести до любой заданной наперед бесконечно малой величине, если проддлжить npepaaiHHoe кодирование столбца и найти дополнительные двоичные 1 и О аце более млгщшюс разрядов. Бели же полученную до запятой комбинацию единиц и нулей поменять на ойратнуЬ,то в новом столбце 65536 1

ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ содержащий счетные триггеры, элементы И, элементы И-НЕ и элемент пропускания, входы которого соединены с выходами элетлентов-И-НЕ, первые входы когорых соединены с управляющими входами делителя частоты, второй вход каждого элемента И-НЕ соединен с инверсным выходом соответствующего .счетного триггера, счетный вход каж-; ;дого счетного триггера, кроме пер«-« вого и второго, соединен с первым входом соответствуняцего элемента И, выход которого соединен с третьим входом элемента И-НЕ, а второй вход элемента И соединен с выходом предыдущего элемента И, отличающи и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен элементСовпсшения, выход которого является выходом делителя частоты, первый вход элемента совпадения соединен с выходом элемента пропускания, а второй вход элемента совпадения является входом делителя частоты и соединен со счетным входом первого счетного триггера, прямой выход которого соединен с третьим входом И первого элемента И-НЕ и вторым входс г первого элемента И, а счетный вход каждого счетного триггера соединен с прямьм выходом предыдущего счетного триггера, а О) 4 4

сумма всех двоичных единиц точно 65 равна числу измываемых выходных вентилем импульсов. Действительно, 65536+4096+1024+512+128+32+16+8+2+ 71355. Это означает, что обратная комб|снация закодированного параметра К как раз и соответствует програм1ме деления на. коэффициент К... Поскольку начало обратного столбца всегда нулевое, то его следует отнести к источнику сигнала делимой частоты. Тогда интерпретация полученной программы будет следующей. Две последние единицы соответствуют единичному состоянию двух последних программируемых элементов И-НЕ. Третий нуль от конца соответствует нулевому состоянию третьему от конца программируемого элемента И-НЕ и так далее до первого программируемого элемента И-НЕ. Данную программу можно считывать и сверху вниз, т.е. в обратной комбинации первый элемент И-НЕ надо поставить k -Р2 ..2 где 3 - число входящих в структуру программируемых элементов И-НЁ, а все А принимают значения требуемых 1 или О в зависимости.от программы деления. Из данного алгоритма вытекает, что при малом числе триггеров прямой переворот 1 и О до запятой на обратные значения нежелателен из-за резкого возрастания погрешности. В этом случае программа деления будет точнее, если из двоичного числа для источника, которое всегда выгля дит как 1 с последующими нулями, вы честь двоичное число в виде 1 и О для столбца. Рассмотрим еще один пример, как будет выглядеть программа для деления частоты в 1,681793 раза. Имеем ДгО,681793 и после кодирования параметра 1 +й 1,189207 1+/1-0,681793/1+0,681793/, получаем сле дующую кодовую структуру для изъятия - ввода импульсов 1/001100000110111... Поменяв все единищл на нуль, а все нули на единицы, получаем программу деления 0/110011111001000... первый вентиль последний вентиль Таким образом, первь й и второй программируемые элементы И-НЕ следует поставить в положение 1, трети и четвертый - в положение О, пятый девятый - в положение 1 и так далее до последнего элемента И-НЕ. При этом в данной програиже погасится согласно всех единиц всего 8+64+128+256+512+1024+8192+16384 26568 импульсов. в единичное состояние, второй-четвертый - в нулевое состояние, пятый единичное, .шестой - нулевое и так далее. Таким образом, последнему программируемому элементу И-НЕ всегда соответствует младший разряд программы, апервому элементу И-НЕ старший разряд. Причем, если заранее известно число всех программируемых элементов И-НЕ, например j, то число всех элементов И равно на единицу меньше, т.е. j-1, а число всех счетных триггеров будет на единицу больше, т.е. j+1. Это оз.-. начает, что из входного числа импульсов с помощью набора кода программы будет равномерно от 1-го до импульсов, т.е.. точность установки коэффициента деления определяется последним разрядом или величиной 1/2, а алгоритм задания или подсчета любого коэффициента определяется выражением Но так как всего вводится 65536 периодических импульсов, то на выходе останется уже 65536--26568 - 38968 равномерно распределенных импульсовj т.е. произошло деление входной частоты в 65536/38968 1,6817901.... раз. Несовпадение седьмого знака сви- .детельствует о прерванном кодировании параметра Кд в неудобном месте. Повысить же точность можно выше отмеченным приеме : продолжением кодирования параметра Кд и нахождением новых комбинаций 1. и О столбца для дополнительных программируемых элементов И-НЕ при конкретно заданном общем максимальном числе всех данных элементов И-НЕ. При этом, если всем элементам И-НЕ приписать состояние О, то входной сигнал через элемент 4 совпадения пройдет без препятствий, т.е. вычитания не будет. Такую операцию частотного преобразования следует рассматривать как деление частоты на 1. Наоборот, если всем программируемым элементам И-НЕ приписать состояние 1, то из всех вводимых в структуру импульсов вычтется всего один импульс и деление частоты будет уже в , 2 - 1/2 раза. Все прсжежуточные комбинации для программируемых элементов ИгНЕ дают ;Прс ежуточные коэффициенты деления частоты Кд,всегда находящегося-в пределах неравенства

1019644®

В то же время изменением состояния . Таким образом предлагаекпяй десоответствующего элемента И-НБ мож-литель частоты обеспечивает высокую

но осуществить подстройку поделенной .точность задания.коэффициента делечастоты на нужное число импульсовния при относительно высоком быстрои в нужную сторону. . действии.