Умножитель частоты Советский патент 1983 года по МПК H03B19/00 

рого триггера, инверсный выход второго триггера соединен с вторым входом установки 1 первого триггера, выход элемента И подключен к вторым входа) установки О nepBO jq го и второго триггеров, выход третье-:

го триггера является первым выходом блока определения длительности временных интервалов, выход.элемента ИЛИ является вторьш выходом блока определения длительности времен. ных интервалов.

1. УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий первый счетчик, регистр переноса, формирователь синхронизирующих импульсов, генератор импульсов и преобразователь код - временной интервал, установочные входы которого подключены к роответствующим выходам регистра переноса, вход синхронизации объединен со счетным входом первого счетчика и подключен к выходу генератора импульсов, выход которого является выходом умножителя частоты, при этом вход синхронизации регистра переноса соединен с первым выходом формирователя синхрон и ЗИРУЮ1ДИХ импульсов, второй выход которого соединен с входом установки О первого счетчика, вход формирователя синхронизирующих импульсов является входом умножителя частоты, отлич ающи и с я тем, что, с целью повышения точности умножения, введены комбинационный сумматор, второй и третий счетчики, преобразователь кода, блок определения длительности временных интервалов и элемент И, при этом второй счетчик включен между выходом преобразователя код - временной интервал и первым входом блока определения длительности временных интервалов, .второй вход которого объеди- О нен с входом установки третье го счетчика и подключен к второму выходу формирователя синхронизирующих импульсов, выходы третьего счетчика подключены к установочным входам преобразователя кода, выход которого соединен с первой группой входов комбинационного сумматора, вторая группа входов комбинационного сумматора подключена к выходам первого счетчика, а выходы соединены с установочными входами регистра переноса, первый выход блока определения длительности временных интервалов соединен с входом управления преобразователя кода, а второй выход подклюi чен к первому входу элемента И, выход которого соединен со счетным вхо(Л дом третьего счетчика, другой вход элемента И подключен к .выходу генератора импульсов. 2. Умножитель по п. 1,отличающийс я тем, что блок определения длительности временных интервалов содержит первый, второйи третий триггеры, элемент И и элемент ИЛИ, при этом первый вход установки первого триггера и первый- вход устаО1 новки О второго триггера объеди00 нены и являются первым входом блока о определения длительности временных интервалов, первый вход установки IsD О первого триггера и первый вход установки второго триггера объединены и являются вторым входом . .блока определения длительности временных интервалов, неинверсный выход первого триггера соединен с вхо|дом. установки О третьего триггера, первым входом элемента ИЛИ и первым входом элемента И, неинверсный выход второго триггера соединен с входом установки третьего триггера, вторым входом элемента ИЛИ и вторым входом элемента И, инверсный выход первого триггера соединен с вторим входом установки i втр

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике н может быть использовано для делени повторяющихся временных интервалов на целое число равных частей. .Известен умножитель частоты, который содержит генератор импульсов, сметчики, регистр, блок задер ки выходных импульсов и формирователь 1 . Недостаток умножителя частоты состоит в том, что в его выходном сигнале присутствует паразитн&я частотная модуляция. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является умножитель частоты, содержащий первый счетчик, регистр переноса формирователь синхронизирующих им-г Пульсов, генератор импульсов и пре разователь код - временной интерва установочные входы подключены к вы ходам регистра переноса, вход синхронизации объединен со счетным входом первого счетчика и подключе к выходу генератора импульсов, а выход является выходом умножителя частоты, при этом вход синхрониэации регистра переноса соединен с первым выходом формирователя cHHjcp низирующих импульсов, второй выход формирователя синхронизирующих импульсов соединен с входом установк О первого счетчика, вход форми рователя синхрднизиру ощик импульсо является входом умножителя .частот: ты 2 . Недостатком данного умножителя частоты является низкая точность /умножения, обусловленная тем, что выходы первого счетчика непосредс венно подключены к установочным вхо дам регистра переноса, вследствие чего при колебаниях частоты входног сигнала число выходных импульсов за фиксированный интервал времени не равно произведению числа период входного сигнала на коэффициент умножения частоты. Цель изобретения - повышение точности умножения. Поставленная цель достигается тем, что в умножитель частоты, содержасций первый счетчик, регистр переноса, формирователь синхронизирующих импульсов, генератор иютульсов и преобразователь код - временной интервал, установочные входы которого подключены к соответствующим выходам регистра переноса, вход синхронизации объединен со счетным входом первого счетчика и подключен к выходу генератора импульсов, выход которого является выходом умножителя частотыj при этом вход синхронизации регистра переноса соединен с выходом формирователя синхронизирующих импульсов, второй выход которого соединен с входом установки О первого счетчика, вход форм 11рователя синхронизирующих импульсов является входом умножителя частоты, введены комбинационный сум1«атор, второй и третий счетчики, преобразователь кода, блок определения длительности временнс х интервалов и элемент И, при этом второй счетчик включен между выходом преобразоватед я код временной интервал и первым входом блока определения длительности временных интервалов, второй вход которого объединен с входом установтретьего счетчика и подключен к второму выходу формирователя синхронизирующих импульсов, выходы третьего счетчика подключены к установочным входам преобразователя кодов, выход которого соединен с первой группой входов комбинационного сумматора, вторая группа входов комбинационного сумматора подключена к вь1ходам первого счетчика, а выходы соединены с установочными входами регистра переноса, первый выход блока определения длительности временных интервалов соег динен с входом управления преобразователя кода, а второй выход подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика, другой вход элемента И подключен к выходу генератора импульсов. Блок определения длительности временных интерналов содержит первый, второй и третий триггеры, элемент И и элемент ИЛИ, при этом первый вход установки i первого триггера и первый вход установки

второго триггера объединены и являются первым входом блока определения длительности временных интервалов, первый вход установки О первого триггера и первый вх установки 1 второго триггера объединены и являются вторым входо блока определения длительности временных интервалов, неинверсный выход первого триггера соединен с входом установки О V третьего триггера, первым входом элемента И и первым входом элемента И, неинверсный выход второго триггера соединен с входом установки i« третьего триггера, вторым входом элемента ИЛИ и вторым входом элемента И, инверсный выход первого триггера соединен с вторым входом установки «I второго триггера, инверсный выход второго триггера соединен с вторым входом установки первого триггера, выход элемента И подключен к вторым входам

первого и второго

установки

триггеров, выход третьего триггера является первым выходом блока определения длительности временных интервалов, выход элемента ИЛИ является вторым выходом блока определения длительности временных интервалов .

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого умножителя частоты.

Умножитель частоты содержит генератор 1-импульсов, первый счетчнк 2, комбинационный сумматор 3, регистр 4 переноса, преобр эователь 5 код - временной интервал, фО1М«трователь 6 синхронизирующих импульсов, второй счетчик 7, блок 8 определения длительности временных интервалов, элемент И 9, третий счетчик 10, преобразователь 11 кода. Преобразователь 5 включает в себя вычитающий счетчик 12, накапливающий сумматор 13, формирователь 14 одиночного импульса, элемент И 15. Блок 8 содержит первый триггер 16, второй триггер 17, третий триггер 18, элемент ИЛИ 19, элемент И 20.

Умножитель частоты работает следующим образом.

fla вход формирователя б поступает входной сигнал, имеющий период Tjj . При переходе входного сигнала через определенный уровень на выходе формирователя 6 формируются два коротких импульса. Первый из этих импульсов используется для записи кода в регистр 4, а второй кпя установки первого счетчика 2 и

третьего счетчика 10 в нулевое состояние.

За период Т входного сигнала в первый счетчик 2, емкость которого, равна М, поступает N импульсов с генератора 1, период следования которых Тд. -Y

J. (1)

о Выходной.код N первого счетчика 2

суммируется в комбинационном сумматоре 3 с выходным кодом аN преобразователя 11 и заносится в регистр 4. Если частота входного сигнала постоянна, то код uN равен нулю.

Так как в младшие разряды регистра 4 заносится код из младших разрядов первого счетчика 2, которые образуют счетчик с емкостью п, то в младших разрядах регистра 4 хранится код

М,по(}п1Н+ьМЬ

U)

а в старших разрядах регистра 4 -- код

25

,

С)

I

где Y1 - коэффициент умножения частоты.

Код 1 поступает на установочные входы вычитающего счетчика 12. После того, как на вход вычитающего счетчика 12 поступит MT импульсов генератора 1, код в нем становится равным нулю, а на его выходе вырабатывается импульс переполнения, который поступает на выход устройства, на счетный вход второго счетчика 7, на входы синхронизации записи кодов вычитающего счетчика 12 и накапливающего сумматора 13. При этом в счетчик 12 опять заносится код N, , а содержимое накапливающего сумматора 13 и младших разрядов регистра 4

суммируются.

Если наступает переполнение накапливающего сумматора 13, то сигнал на его выходе запускает формирователь 14, при этом элемент 15 закрывается на один период колебаний генератора 1,. Тогда импульс переполнения вычитающего счетчика 12 появляется через время

)T(,

(Я

55

.после того, как в него был записан код.

В общем виде интервал времени между моментом появления i -го выходного импульса умножителя частоты и началом периода равен

,МЛ.

(S)

Ч ti HjToHСледовательноI последний импуль умножителя частоты появится в момент времени т.е. через определенный интервал времени после момента записи кода в регистр 4. Емкость второго счетчика 7 равна п, поэтому импульсы н его выходе переполнения будут след вать с интервалом равным Т и сов.падать с моментом появления импуль сов на втором выходе формирователя б , если частота входного сигнала постоянна. ЕСЛИ частота входного сигнала изменяется во времени, то в этом случае выходные импульсы формирова теля 6 и второго счетчика 7 поступают на входы первого и второго триггеров 16 и 17 неодновременно и в зависимости от того, какой из этих импульсов появится раньше, первый триггер 16 или второй триггер 17 будет находиться в состоянни 1 в интервале времени между выходными импульсами формирователя и второго счетчика 7. При этом выхо ные коды третьего счетчика 10 и пре образователя 11 будут отличны от ну ля . Если частота входного сигнала ув личилась, то это приведет к уменьше нию длитeлJьнocти периоду входного сиг нала на величину ui по сравнению с предьадущей длительностью периода которая зафиксирована в виде кода К в регистре 4. Тогда раньше придет импульс с второго выхода формирователя 6, третий счетчик 10 установит ся в О, второй триггер 17 установится в 1 к подтвердится состояние О первого триггера 16. При этом вход установки в i пер вого триггера 16 заблокируется низ.Ким потенциалом инверсного выхода второго триггера 17. Высокий потенциал на неинверсном выходе второго триггера, 17 устанавливает третий триггер 18 в состояние О, и на его инверсном выходе будет сигнал, логической 1,а через элемент 19 открывает элемент 9. Импульсы генератора 1 через элемент 9 поступают на счетный вход третьего счетчика 10 до тех пор, пока элемент 9 открыт, Через время ui после момента появления импульса на втором выходе формирователя б на выходе переполнения второго счетчика 7 появится импульс, который установит второй триггер 17 в состояние Установить первый триггер 16 в сосв этом случае этот тояние импульс не может так как вход уста новки первого триггера 16 заранее заблокирован низким потенциалом на инверсном выходе второго триггера 17. Элемент 9 закроется, а в третьем счетчике 10 будет храниться код .1 iH (7) Код лМ с выхода третьего счетчика 10 поступает в преобразователь 11 кода, и так как. на его входе управления сигнал логической , то он преобразует кодлМ в дополнительный кодМ-лМ, где W - емкость третьего счетчика 10. Следовательно, на входы комбинационного сумматора 3 поступает код -Ь N с выхода преобразователя 11 и код N с выхода первого счетчика 2. В комбинационном сумматоре 3 эти коды суммируются по модулю М. Выходной код комбинационного сумматора 3 равный tl-bN заносится в регистр 4. Тогда период следования выходных импульсов умножителя частоты несколько уменьшится, вследствие чего сократится практически до нуля длительность временного интервгша между выходыми имг1ульсами формирователя 6 и второго счетчика 7. Если частота входного сигнала уменьшилась, то это приведет к увеличению длительности периода входного сигнала на величину fit по срав-, нению с пpe дыдyщeй длительностью периода. Тогда раньше придет импульс с выхода переполнения первого счетчика 7, первый.триггер 16 установится в , а в интервале времени ty-t на счетный вход третьего счетчика 10 будут поступать импульсы генератора 1.. Третий счетчик 10 установлен в нуль ранее выходным импульсом формирователя 6 в начале периода входного сигнала, а к моменту появления следующего импульса на выходе формирователя 6 в нем будет коддМ . В рассматриваемом случае, когда частота входного .сигнала уменьшилась, на вход управления преобразователя 11 поступает сигнал логического О, поэтому выходной код преобразователя 11 равен лМ . Этот код в комбинационном сумматоре 3 суг лируется с кодом Ц , а в регистр 4 заносится кодЫ+ьЧ. Это приведет к тому, что период следования выходных импульсов умножите- : ля частоты несколько увеличится, вследствие чего сократится практически до нуля длительность временного интервала между выходными импульсами второго счетчика 7 и формирователя 6. Для предотврсцдения случайной устаовки первого триггера 16 и второго риггера 17 в состояние i« используется элемент 20. ВыходноД сигнал Элемента 20 поступает на входы

установки в О первого триггера 16 и второго триггера 17,: если оба этих триггера находятся в состоянии . Таким образом, благодаря введению новых узлов удается повысить точность умножителя частоты. Так как каждому периоду входного сигнала

всегда соответствует ровно И выходных импульсов, то в любом интервале времени число выходных импульсов умножителя частоты равно произведению количества периодов входного сигнала в этом интервале времени и коэффициента умножения частоты.