Управляемый умножитель частоты следования импульсов Советский патент 1983 года по МПК H03B19/00 

Изобретение относится к импульсной и измерительной технике и может быть использовано, в частностиj в аппаратуре измерения инфранизких частот. Известен умножитель частоты еледования импульсов, содержащий формирователь импульсов, генератор опо ной частоты, элемент И, элемент ИЛИ триггер, делитель частоты и регистры Ц. Однако точность умножения извест ного устройства недостаточно высока Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является умножитель частоты следования импул сов, содержащий первый формировател импульсов, выход которого соединен с входом первого счетчика импульсов который подключен к первому управляемому генератору и делителю часто ты с переменным коэффициентом деления, второй формирователь импульсов , вход которого соединен с выходом пер-вого управляемого генератора выход - с входом второго счетчика импульсов, последовательно соединен ного с первым элементом И, блоком кодовой памяти и вторым элементом И .второй управляемый генератор, вход которого подключен к выходу блока кодовой памяти, и генератор опорной частоты, подключенный к делителю частоты с переменным коэффициентом деления, первому и второму управляемым генераторам и второму счетчику импульсов, причем часть входов второго элемента И соединена с выходами второго счетчика импульсов, а выход - через блок управления с входомпервого элемента И Г. Недостатками данного устройства являются снижение точности умножения при колебаниях частоты генератора опорной частоты, а также узк диапазон изменения коэффициента умножения, что связано с трудностями практической реализации делителя частоты с переменным коэффициент деления с достаточно широким диапазоном задания коэффициентов деления Цель изобретения - повьоиение точности умножения частоты при одновременном расширении диапазона изменения коэффициента умножения. Поставленная цель достигается те что в управляемый умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, выход которого соединен с первым входом управляемого генератора импульсов, формирователь импульсов, первый вход которого подключен к входной шинеt а первый выход - к установочному входу счетчика импульсов и элемент И, введены компаратор и триггер, вход которого подключен к второму выходу формирователя импуль сов, а выход - к второму входу формирователя импульсов и первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом управляемого генератора импульсов, а выход со счетным входоТм счетчика импульсов, выхода которого соединены с первой группой входов компаратора, вторая группа входов которого подключена к кодовым шинам, а первый и второй выходы - соответственно к второму и третьему входам управляемого генератора импульсов, четвертый вход которого соединен с третьим выходом формирователя импучьсов. При этом управляемый генератор импульсов содержит счетчик импульсов, счетный вход которого является первым входом управляемого генератора импульсов., обнулякндий вход соединен с выходом логического блока и входом триггера, выход которого является выходом управляемого генератора импульсов, а выход - с первой группой входов логического блока, вторая группа входов которого соединена с выходами реверсивного счетчика импульсов, суммирукадий и вычитающий входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго элементов И, первые входы которых являются соответственно вторым и третьим входами управляемого генератора импульсов, а вторые входы объединены и являются четвертым входом управляемого генератора импульсов. На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, управляемый генератор 2 импульсов, включающий в себя счетчик 3 импульсов, логический блок 4, реверсивный счетчик 5импульсов триггер 6 и элементы И 7 и 8. Устройство содержит также элемент И 9, триггер 10, формирователь 11импульсов, счетчик 12 импульсов и компаратор 13. Устройство работает следующим образом. На вход формирователя 11 поступает периодический сигнал с часз;ртой ВЧ. Фобмироваггель Д1 преобразует его в импульсы прямоугольной формы Дфиг. 2 а, , 2 ), триггер 10 делит частоту импульсов с второго выхода формирователя 11 {фиг. 2 J) . Поскольку эта частота равнаlДfg(гдe fgy входная частота), то В1йходной сигнал частотой fgi, проходит через элемент 9 на счетный вход счетчика 12в течение периода входного сигнала. Число импульсов с выхода элемента 9, подсчитанное счетчиком 12, сравнивается в компараторе 13 с

числом VI , равным коэффициенту умножения, и в виде двоичного кода поступает на вторую группу входов компаратора 13. При этом, если код на первой группе входов- А больше кода на второй группе входов в, т.е. если А В, то на первом выхо де компаратора присутствует сигнал логической единицы (фиг. 2и) , а на втором - нуля, если А В, то наоборот.

Генератор 2 работает следующим образом. Импульсы, поступающие с генератора 1, подсчитываются счетчико 3 до тех пор, пока код на его выходе не совпадает с кодом, хранимым в .счетчике 5. В момент достижения равенства на выходе блока 4 возникает уровень логической. 1, который, .поступая на обнулякяций вход счетчика 3, сбрасывает его. Поскольку тег перь коды на выходах счетчиков 3 и не совпадают, уровень сигнала на выхрде блока 4 соответствует логическому О. Так как теперь сигнал на обнуляющем входе счетчика 3 снят то он вновь начинает считать импуль сы с выхода генератора 1. Таким образом, на выходе блока 4 присутствуют короткие единичные импульсы, период следования которых пропорционален коду на выходе реверсивного счетчика 5 фиг. 26) . Триггер 6 делит эту-частоту сигнала пополам. Предположим,что число на выходе счетчика 12, равное реальному коэффициенту умножения/ больше числа N. Тогда на первом выходе компаратора 13 - единица, а на втором выходе нуль, и импульс с третьего выхода формирователя 11 проходит через элемент 7 на суммирующий вход счетчика увеличивая число, записанное в нем, на единицу. Затем счетчик 12 обнуляется сигналом с первого выхода формирователя 11 и начинает считать импульсы с выхода генератора 2. При этом за период вход счетчика 12 поступает меньшее количество импульсов, чем в предыдущем такте, поскольку увеличено число в счетчике 5. Если после сравнения неравенство А В на выходе компаратора 13 сохранится, через элемент 7 пройдет еще один импульс. И так до тех пор пока число на выходе счетчика 12 не станет равным числу. N . При этом элементы 7 и 8 оказываются закрытыми и генератор 2 формирует импульсы с постоянной частотой. Если же число N больше

числа в счетчике 12 ( А В), открывается элемент 8, импульс с третьег выхода формирователя 11 (фиг. 2-6) проходит через него на вычитающий вход счетчика 5, уменьшая период выходной частоты.

В предлагаемом устройстве значение выходной частоты не зависит от внешних возмущающих воздействий, выражающихся, в частности, в колебаниях частоты генератора 1 опорной частоты. Так, например, если эта частота уменьшилась, равенство кодо на выходах счетчика3 и реверсивног счетчика 5 будет наступать позднее, уменьшится частота iftbix и на вход счетчика 12 за один период входного сигнала пройдет меньшее количество импульсов. Но при этом число на вы.ходе счетчика 12 станет меньше, в результате чего сигнал на первом выходе компаратора 13 равен нулю, а на втором - единице. Импульс с тртьего выхода формирователя 11 пройдет на вычитающий вход реверсивного счетчика 5, что повысит выходную частоту. Далее описанный процесс поторяется.

Технико-экономический эффект, изобретения заключается в расширении диапазона- изменения коэффициента умножения, поскольку разрядность двоичного кода коэффициента умножения, подаваемого на вторую группу входов компаратора 13, может быть любой практически необходимой, что обеспечивает современный уровень развития микроэлектроники, позволяющий выпускать дешевые цифровые компараторы в интегральном исполнении с возможностью наращивания длины обрабатываемых чисел. Так, например, при использовании 16-разрядного цифрового компаратора значение коэффициента умножения в предлагаемом устройстве может-меняться от 1 до 65536, что в прототипе практически нереализуемо, так как невозможно выполнить делитель с переменным коэффициентом деления, имеющий такой диапазон изменения коэффициента деления. Кроме того, повышается точность умножения частоты при наличии внешних возмущающих воздействий, что связано с введением стабилизирующей отрицательной обратной связи по выходному параметру (элемент И 9 счетчик 12 - компаратор 13 - управлямый генератор 2) и использованием триггера 10.

1. УПРАВЛЯЕИЬЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТга СЛЕДОВАНИЯ ЙМПУЛЬСОЙ, содержавший генератор опорной частоты, выход которого соединен с первым входом управляемого генератора им11ульICOB, формирователь импульсов, первый :вход которохч подключен к входной шине, а первый выход - к установочному входу счетчикаимпульсов, я элемент И, .отличающийся тем, что, с целью повышения точности умножения при одновременном расширении диапазона измэиения коэффициента умножения, в него введены компаратор и триггер, вход которого пЬдключей к второму выходу формирователя импульсов, а выход - к второму входу формиррвателя импульсов и первоаму входу элемента И, второй Цвход которого соединен с выходбм управляемого генератора импульсов, а выход - со счетным входом счетчика /импульсов, выходы которого соединены с первой группой входов компаратора, вторая группа входов которого подключена к кодовым шинам, а первый и второй выходы - соответственно к второму и третьему входам управляемого генератора импульсов, четвертый вход которого соединен с третьим выходом формирователя импульсов. 2. Умножитель по п. 1, о т л ичающийся тем, что управляеьый генератор импульсов содержит счетчик импульсов, счетный вход которого является первым входом управляемого генератора импульсов, обнуV ляхАшй вход соединен с выходом |W логического блока и входом триггера, выход которого является ыходом управляемого генератора импульсов, а выходы - с первой группой входов логического блока, вторая группа входов которого соединена с выходами реверсивного счетчика импульсов, сум мирукАшй и вычитанхций входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго элементов И, пер00 i вые входы котоЕялх являются соответстЙ венно вторым и третьим входами управ ляемого генератора импульсов, а вторые входы объединены и являются чет-Р вертым входом управляемого генерато-ра импульсов.. . :л