Делитель частоты на @ Советский патент 1983 года по МПК H03K23/00 

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для звукового синтеза двух расположенных рядом частот, относящихся между собой как , определяемый равномерной темперацией, и может быть испольэовано в электронных музыкаль ных инструментах, а также для генерации камертонных частот. ; Известно устройство, в котором дробное понижение частоты реализуется путем изъятия определенной час ти импульсов на входной последовательности. .Данное устройство содержит задер ку, .блоки управления внутренним сче чиком, .задания кода управления, бло запрещения, шину сброса электронног счетчика, сравнивающее устройство, а также управляющий регистр с .задат чиком кода управления. При этом задатчик кода управления через управляющий регистр и схему управления соединен со схемой запрета, которая , соединена с входом устройства через задержку, а схема упр авления с .одно стороны соединена -с выходом управля щего регистра, а .с другой стороны соединена с выходом счетчика, который соединен входом с входом всего устройства til. Недостатком этого устройства является то, что деление частоты, определяемое отношением п/(п-1 ):, где п-- номер состояния счетчика, не позволяет получить массив равномерно-темперированных, частот, если не считать грубое приближение для и равное 18/(181).1,0588235 .... Причем данную операцию нельзя, повторить дважды, поскольку за один цикл деления ошибка в отклонении выходной частоты уже составляет вел чину 1,087% при предельно допустимой величине 2,7%, Кроме того, устройство достаточно сложное для технического воплощения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является дели- тель частоты, содержащий двоичный делитель частоты на пятнадцати последовательно соединенных прямыми выходами триггерах, входной инвертор НЕ, выходной вентиль 2,И-НЕ, а .гРакже логический формирователь, пери . дического стрЪб-сигналана шести вентилях И-НЕ с различным числом входов. Причем счетный вход первого триггера через инвертор соединен с источником сигн1ала делимой частоты с первым входом выходного вентиля 2И-НЕ, дающего пониженный в ра частотный результат и другой вход которого соединен с выходом формиро вателя строб-сигнала. Выход каждого триггера имеет следующие связи с вентилями формирователя строб-сигнала: четыре входа первого вентиля соединены соответственно с выходами первого-четвертого триггеров, три входа второго вентиля соединены с выходами пятого-седьмого триггеров, два входа третьего вентиля соединены с выходами восьмого и девятого триггеров, один-из входов четвертого и пятого вентилей соединен с вьаходом десятого и одиннадцатого триггеров соответственно, четыре входа шестого вентиля соединены с выходами двенадцатого- пятнадцатого триггеров. Связи между вентилями формирователя следующие: пятый вход первого вентиля соединен с выходом второго вентиля, четвертый вход которого соединен с выходом третьего вентиля, третий вход третьего вентиля, соединен с выходом четвертого вентиля, второй вхс1д которого соединен с выходом пя- того вентиля, а второй вход пятого вентиля соединен с выходом шестого вентиля 21. Для образования октавных равномерн.о-темперированных выходов требуется подавать на вход устройства высокую частоту запуска. Так, например, для получения звука ДО первой октавы, снимаемого с выхода пятнадцатого три.ггера, частота запуска должна быть равной 8,572.928 МГц. Недостаток известного устройства высокая потребляемая мощность и недостаточная надежность-. Цель изобретения -повышение-надежности и энергоэкономичности делителя. I . -. Поставленная цель достигается тем, что в делитель частоты на-У2 , содержащий двоичный делитель частоты на пятнадцати счетных триггерах, первый, второй, третий и четвертый триггеры которого и триггеры с пятого по пятнадцатый соединены в соответствующие последовательные цепочки, логический формирователь, выполненный на вентилях И-НЕ и выходной вентиль И-НЕ, первый вход которого соединен с источником сигнала делимой частоты, а второй вход - с выходом первого вентиля И-НЕ логического формирователя, входы первого вентиля И-НЕ логического формирователя .соединены соответственно с прямыми выходами первого, второго, третьего и Четверто.го триггеров двоичного делителя частоты, входы второго вентиля И-НЕ логического формирователя соединены с прямыми выхо;Дами пятого, шестого и- седьмого триггерой двоичного делителя частота, первый и второй входы третьего вентиля И-НЕ логического формирователя I соединены с выходами восьмого и девятого триггеров, первые входы чет- . тертого и пятого вентилей соединены с выходами десятого и одиннадцатого триггеров двоичного делителя частот соответственно, выходы двенадцатого тринадцатого, четырнадцатого и пятнадцатого триггеров которого соедииены с-соответствукнцими входами шес того вентиля И-НЕ логического формирователя, выход шестого вентиля И-НЕ соединен с вторым входом пятого вентиля И-НЕ, выход которого, соединен с вторым входом четвертого вентиля И-НЕ, а выход четвертого вентиля И-НЕ соединен с третьим вхо дом третьего, вентиля И-НЕ, выход ко торого соединен с четвертым входом второго вентиля И-НЕ, введен дополнительный вентиль И-НЕ, первый вход которого соединен с входом второго вентиля И-НЕ логического формирователя :второй вход - с источником сиг нала делимой частоты и со счетным входом пятого триггера двоичного делителя частоты, а выход соединен со счетным входом первого триггера двоичного делителя частоты. На, фиг. 1 приведена принципиалъмая электрическая схема делителя частоты; на фиг. 2 - временные диаграммы, п.оясняющие последоцательно образования начального и последующи двух строб-сигналов с помощью двоич ных сигналов триггеров младших раз-рядов. Делитель частоты (фиг. 1) содержит двоичный делитель 1 частоты на триггерах 2-1-2-15, выходной вентиль 3 И-НЕ, логический формирователь 4 периодического строб-сигнала на вентилях И-НЕ 5-1 -5-6 и дополнительный вентиль б И-НЕ. Первый вход выходного вентиля 3 и дополнительного вентиля б соединены с входом устройства, к которому подключен счетный вход триггера 2-5 Входы первого вентиля 5-1 соединены с выходами триггеров 2-1-;-2-4, а вентили 5-2 - 5-6 формирователя 4 своими входами непосредственно соединены с выходами триггеров 2-5 -2-1 делителя 1 частоты и имеют последовательное соединение между собой за счет дополнительного входа на каждом из них, не -считая последнего вентиля I -: ..Счетнцй вход последоззательной цепочки первого - четвертого триггеров 2-1 J- 2-4 соединен с выходом дополнительного вентиля 6, второй вход которого соединен с выходом второго вентиля 5-2 формирователя 4. Второй ВТ1ОД выходного вентиля 3 соединен с выходом первого вентиля 5-1. Устройство работает следующим :Образом. Приподач е на еговход периодического сигнала на выходах триггеров 2-5 f 2-1§ происходит понижение час- тоты в 2,4,8, ... 256, 512, 1024 и 2048 соответственно раз. Таким образом, сигнал последнего триггера 2-15 имеет максимальную длительность и ему соответствует младший двоичный разряд, равный 1. Но так как четыре последних триггера 2-12 - 2-15 своими прямыми выходами соединены с входами шестого вентиля 5-6 и все их сигналы по частоте находятся в кратности/8:4:2:1, то после их логического перемножения на выходе данного вентиля возникает сигнал той же низшей частоты. Что имеется на выходе последнего триггера 2-15, но уже со скважностью в 16 единиц. Это и есть первоначальный строб-сигнал (фиг. 2a,b,c,d и е). В свою очередь, пятый (т.е. предпоследний) вентиль 5-5 перемножает данный строб-сигнал со следующим более высокочастотным сигналом (фиг. 2f)j который поступает р выхода следующего триггера 2-11, делящего входную частоту в 128 раз. Следовательно, выходному сигналу данного триггера соответствует очередное двоичное число 16, из которого в .результате стробирования вентилем 5-5 вычитается начальное двоичное число 1 (Фиг. 2д) . Процедура понижения числа 16 до 15 в цифровой технике эквивалентна понижению частоты в 16/15 раза. Полученные 15 импульсов, в свою очередь, являются стробирующими для следующих периодических (32-х) импульсов, снимаемых с триггера 2-10 в виде эпюры h . Значит на выходе вентиля 5-4 произойдет вычитание (или подавление) 15 импульсов из каждых вводимых в данный вентиль (32-х) импульсов, что соответствует образованию сигнала в виде эпюры i и тождественное уменьшению частоты в 32/17 раза, По данной аналогии третиуТ; вентиль 5-3 вычитает новые 17 импульсов из очередных (64-х) импульсов, вводимых триггерами 2-8 и 2-9, что равносиль- Но понижению очередной более высокой частоты в 64/47 раза. Предпоследняя операция понижения частоты состоит в очередном пЬда,вле- НИИ 47 импульсов навыходе вентиля 5-2 за счет стробирования 256 импульсов, вводимых в данный вентиль триггерами 2-5 - 2.7. Это означает понижение частоты в 256/209 раза. Особенность образования монотонно .уточняющихся коэффициентов деления характеризуется основной закономерностью; на каждом последующем шаге изъятия-ввода импульсов возникающие результирующие разности по соответствующим им отрезкам распределены равномерно с некоторой остаточной нерегулярностью периода повторения. Так как согласно структуре устройства (фиг.1) источнику сигнала входной частоты надо приписать выеший двоичный коэффициент 2048, а полученные на выходе вентиля 5-2 очередные 209 импульсов далее поступают на дополнительный вентиль б, то на его выходе произойдет первое стробирование импульсов входной час тоты с образованием новых разностны 1839 импульсов, что тождественно очередному понижению частоты -в 5048/1839 раза. Таким образом, образование суммы 209 изымаелолх импул сов происходит в виде следующей зна копеременной процедуры вычитания ввода: -256+64-32.+16-1 -209. Очередной шаг в образовании обще го результата деления состоит в том что разность в 1639 импульсов с выxojc a дополнительного вентиля б поступает на счетный вход первого три гера 2-1 и делится, следовательно, четырьмя триггерами 2-1 4 2-4,в 2/4,8 и 16 раз. При этом образуются следующие продукты: 919,5 и .459,75 и 229,875, и, наконец, 114,9375 импульсов, находящихся между собой в точно такой же кратности 8:4:2:1 как и у п оследни.х четырех триггеров Это означает, что первый вентиль 5-1 находится в таком же режиме функционирования как и последний вентиль 5-6. Происходит аналогичное образование на выходе данного венти ля результирующего строб-сигнала в виде периодических длинных 114,9375 импульсов с дробным периодом повторения. Данный сигнал и есть вычитающийся сигнал из входной последовательности при ее повторном стробировании, в результате чего на выходе вентиля 3 образуется равномерно распределенная разность в виде периодических2048-114,9375 1933,0625 импульсов. Эта операция тождественна понижению Частоты уже в 2048/1933,0625 1,Р594587 ... раз Однако если в известном устройстве иcт6чниky сигнала делимойчастоты соответствовало двоичное числов 2 32768, то в предлагаемом устройстве этодвоичное число равно 2 f2048 и определяется, следовательно, суммой триггеров,, подключаемых непосредственно к источнику (в данНом случае - одиннадцать) . Для получения на последнем триггере того же самого звука ДО первой октавы частота запуска уменьшается в раз и равна уже 535,808 КГц. При данном номинале все входные триггеры и вентили работают надежно и устойчиво, а. экономичность делителя существенно возрастает за счет .того, что при работе на пониженной в 16 раз частоте не требуется установка элементов с повышенным быстродействием. И, значит, с повышенным энергопотреблением. . ...... Делитель частоты на IS оказывается работоспособным даже на сверхэкономичных триггерах, изготавливаемых по МОП-технологии.

Ч.

i-t

Ч

I

ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ НА2- 2, у содержащий двоичный делитель частоты на пятнадцати С5четных триггерах, первый, второй, третий и четвертьай триггеры которого и триггеры с пятого -по пятнадцатый соединены в соответствующие последовательные цепочки, логический формирователь, выполненный на вентилях И-НЕ, и выходной вентиль И-НЕ, первый вход которого соединен с источником сигнала делимой частоты г а второй вход - с выходом первого вентиля И-НЕ логического формирователя, входы первого вентиля И-НВ логического формирователя соединены соответственно с прямыми выходами первого, второго, третьего Г и четвертого триггеров двоичного : делителя частоты, входы второго вёнтиля И-НЕ логического формирователя J соединены с прямыми выходами пятого ,j шестого и седьмого триггеров двоич- . ного делителя частоты, первый и второй входы третьего вентиля И-НЕ логического формирователя соединены с выходами восьмого и девятого триггеров, первые входы четвертого и . пятого вентилей соединены с выходами десятого и одиннадцатого триггеров двоичного делителя частоты, соответственно, выходы двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого и пят:надцатого триггеров которого соединены с соответствующими входами шестого вентиля И-НЕ логического формирователя , выход шестого вентиля .; И-НЕ соединен с вторым входом пятого вентиля И-НЕ, вькод которого соединен с вторым входом четвертого венти.пя И-НЕ, а выход четвертого вентиля И-НЕ соединен с третьшл входом .третьего вентиля Й-НЕ, выход которо: го соединен с четвертым входом второго вентиля И-НЕ, отличаю.щ и и с я тем,- что, с целью по1вышенияЛ адежности и энергоэкономичности делителя, в него введены дополнительный вентиль И-НЕ, первый вход которого соединен с входом первого вентиля логического О9 4: формирователя., второй вход - с ис:точником сигнала делимой частоты и ) :со счетньм входом пятого триггера, :двоичного делителя частоты, а выход Ф :соединен со счетным входом первого триггера двоичного делителя частоты 00

-n %