Умножитель частоты Советский патент 1983 года по МПК H03B19/00 H03L7/00 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к устройствам умн жения частоты и слежения за измене. нием входной частоты, и может быть использовано в различных радйотехни ческих устройствах, Известен умножитель частоты,- содержащий формирователь дозированных импульсов, сумматор, управляемый генератор, фазометр,, два элемента совпадения, элемент ИЛИ и делитель частоты Г1Л. Однако известный ;лу1ножитель част ты имеет Сравнительно узкий динамический диапазон изменения частоты входного сигнала. Наиболее близким к изобретению является умножитель частоты,, содержащий последовательно соединенные линию задержки, первый ждущий мульт вибратор, первый делител-ь,,частоты, второй жду1Ч -й мультивибратор, первы инвертор и фазометр,, последовательн соединенные реверсив-тый счетчик, преобразователь код -- напряжение и управляемый генератор, а также второй делнзель частоты, второй инзертор, первый и второй элемента. совпадения, первые входы которых подключены к выходам фазометра, а выхо подключены соответственно к суммиру ющему и вычитающему входам реверсив ного счетчика, второй вход второго элемента совпадения подключен к выходу второго инвертора, а третий вход - к выходу второго ведущего мультивиС:;.тора, при зтом входы лиНИИ задер ки, второго делителя частоты, второго инвертора и вторые входы фазометра и первозго элемента совпг.деник объединены и являются входом умножителя частоты, а также содерлсит триггер, входы которого подключены к входу и выходу второго делителя частоты, а зыход - к чат-вертому входу второго элемента совпадения, выход которого подключен к другому входу второго деЛителя частоты, а выход управляемого генерато подключен к сигнальному входу перво го делителя частоты и является выхо дом умножителя частоты С2 J, В данном умножителе частоты из-з необходимости визуального наблюдени и ручной перестройки снижаютс быстродействие и точность обеспечения заданного коэффициента умножения, а также недостаточно широкий динамический диапазон входных часто Цель изобретения - повышение точ ности умножения и быстродействия при одновременном расширении динами ческого диапазона входны с частот, Для достижения дели в умножитель частоты, Аодержащий последовательно соединенные линию задержки, первый .ждущий мельтивибратор, первый делитель частоты, второй ждущий мультивибратор, первый инвертор и фазометр, последовательно соединенные реверсивный счетчик, преобр :зователь код -напряжение и управляемый генератор, а также второй делитель частоты второй инвертор, первый и второй элементы совпадения, первые входы которых подключены к выходам фазометра, а выходы подключены соответственно к суумирующеь-:;, и вычитающему входам реверсивного с етчик 1, второй вход второго элемент, совпадения подключен к выходу второго инвертора, а третий вход к ждущего мультивибратора, при этом входы линии задержки второго делителя частоты, второго инвертора и вторые входы фазометра и пэрзого э,пезлента совпадения обое,ц51нены к являются входом умножител ; .::ты, введены компаратор,- HCTo -:Hi-n : талоннык напряжений, третий и четвертый элементы совпадения и последовательно соединенные реверсивный сдвигающий регистр и делитель частоты с переменпьгм козФФИШентол де.геыг-;я, при этом первый вход компарзтора подкдючен к выходу преобразозателл код напряжение; второй и третий вкоды к выходам источника эгалоннь:.х напряжеНИИ, а выходы к первые входам третьего и четвертого элам:1нтов совпадения, вторые входы ;соторах подключены к выходу второго .пе л;-;т для частоты,, а выходы - СООСВРу СТ;; ЗННО к су лмиру 01цему и цычита-оцгму .хсдам реверсивного сдвигаюгАОго регкстра , при зтом выход управл темо1о ганератора подключен к сиг|-1альиому ЕКОДУ делителя частоты с пере ль-п-Г-Л; ксэф-фициентом деления, БМ;:ОД iiOTOOoro подключен к сигнальном;/ чхсду ггервого делителя частоты к яьлкется выходом умножителя частоты.. На фиг 1 представлека с гру чтуркая схема предлагаенсс о умг|Г:жителя частоты,; на фиг., 2 - врзменчые диаграммы, полсняющне его работу, Умнох;ите7.г частоты содержит .пинию 1 за,цержкн , пертзый и второй ,ж.дущ.;-ш мультивибраторы 2 и 3. первый и второ.й делителгз 4 ;-j 5 частоты,, первый второй инверторы б к 7, первый к второй элементы 8 и 9 совпадения, фазометр 10, реверсивный счетчик 11, преобразователь код напря/к ение 12, управляемый генератор 13, источник. 14 этЕлбнных напряжений, компаратор 15. третий :-; четверт ;3й. элементы 16 и 17 совпадения, реверсивный сдвигающий регистр 18 и дёлите.пь частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД)1Э, вход 20 н выход 21 умножен - я частоты. Предлагаемый умножита,пь частоты работает с.педующим ойразом,. Приходящий со 3X0,03. Яи положительный .импульс (фиг. 2й) ка линшо 1 заде рж к i-; 3 ад е р жи в а е т с я ;. ш в р е м я , необходимое Д.ЛЯ срабатывэ.ник фазометра 10, выполненного на базе триггера с раздельными 3- к К-входами и двух элементов 8 и-9 совпадения, а затем по переднему фронту этого импульса на пер вом ждущем мультивибраторе 2 формирует ся короткий отрицательный импульс,- управляющий сбросом первого делителя 4 частоты. Первый делитель 4 частоты производит деление умноженной частоты на Н до величины MH / запуска ет второй ждущий мультивибратор 3, который формирует положительный км пульс, длительность которого выбирается из такого расчета, чтобы задний фронт его появлялся раньше згаднего фронта импульса, приходящего со входа 20 (фиг. 2&). С выхода преобразователя код напряжение 12 величина напряжения, пропорциональная выходной частоте .управляемого генератора 13., поцаатся -на компаратор 15, гдепроизводите.-:: сравнение эталонными величинами max (фиг. 2), соответствуUn,tn граничны. значениям Гген. ювдими ген. mail линейного участка модуляционной характеристики упразляемого генератора 13, В- случае,, если с выхода преобразователя код -- напряжение 12 на вход компаратора 15 подается напряжение, значение которого не выходит за пределы линейного участка модуляционной характеристики управляемого генер-.тора 13, на вторые входы элементов 16 и 17 совпадения поступает заг.ООщающий сигнал для прохожце.чия импуль сов с выхода второго делителл . час тоты (фиг. 2 е), Если же значение напряжения на выходе преобразователя код - напряж ние 12 больше величины U нли меньше Ь,|, то с выхода второго де лителя 5 частоты соответственно через третий или четвертый эле;.1енть; 16 или 17 совпадения поступают мпульсы на вычитающий или на сумгдаруьжда вход реверсивного сдвигающего регистра 18 (фиг. 26). Коэффициент деления второго дели теля 5 частоты выбирается и-з такого же расчета, чтобы на его выходе появ лялось не более двух входных импуль сов за время полного заполнения реверсивного счетчика 11 этими же импуль сами, т.е. коэффициент деления дели теля 5 частоты должен быть не меньш коэффициента пересчета реверсивного счетчика 11. Реверсивный сдвигающий регистр 1 имеет п разрядов, один из которых установлен в единичное состояние, а остальные в нулевое ; разрядность определяется отношением К Состояние реверсивного сдвигающего регистра 18 определяет коэффициент еления ДПКД 19. В случае присутствия единичного разряда на первом управляющем входе ДПКД 19, на его выход передается частота без изменений. В остальных случ-аях коэффициент еления ДПКД 19 принимает значение ( п-1), где п 7, 2 порядковое подключение управляющего йхода ДПКД 19 к единичному разряду реверсивного сдвигающего регистра 18. Заданный алгоритм обеспечивает ДПКД 19, выполненный на базе двух последовательно включенных делителей -астотьь Коэффициент деления первого делиТ1ЭЛЯ частот1й из двух последовательно зклоченных делителей частоты в ДПКД 13 выбираете. равным коэффициенту гшрек.рытия :--одулируемой частоты управляемого генератора 13; Кдр,,. ДПКА К j,,.., Коэффициент деления BTOPOI-O из двух последовательно включенных делителей частоты в ДПКД 19 имеет переменный характер: , дпкйп lf где г. г 2 - целое число, Таким образом, изменяя коэффициент, деления ДПКД 19, на его выходе можно получить любую частоту в диа- пазонеf,ген min е н iTto N - Перестройка выходного сигнала :зедется в два этапа: внэчцле путем Бг-оора требуемого коэффициента деления ДПКД 19 пр изводится грубая .подстройчастс ы, затем управляека выходно о,- 13 выводится на линеймый генера своей характеристики и у ч асл с .1 точная подстройка часПрОИЗВОД;:лВ sfJBHc:;мости от соотношения частот f.,-- н Г.,, работа предлагаа:лс::о ;/г;:;о;К леля начинается из двух исходных СОСТОЯНИЙ . ff -i или f КИ На входе 20 присутствует частота f , тогда за период следования.ВХОДНЫХ импульсов с выхода второго ждущего мультивибратора 3 на входы первого инвертора б и второго элемента 9 совпадения поступает н-г менее д..; импульсов (фиг. 2s) Первый имп.-льс блокируется входным, а последукициа поступают через второй элемент 9 совпадения на вычитающий вход реверсивного счетчика 11 (фиг, 2-L) „ Напряжение на выходе преобразователя: код - напряжение 12 стрем:ится к нижнему пределу (фиг. 2 ) , При достижении нижнего предела линейного участка модуляционной характеристики, обозначенного пред лом и (точка t ва фиг, 2), с вы хода компаратора 15 на первый вход третьей схемы 16 совпадения поступает сигнал (фиг. 2е)р разрешаюгдий прохождение импульсов на суммирующ вход реверсивного сдвигающего реги ра: 18 (точки tgf tj и tj на фиг, 2 .который в свою очередь изменяет коэффициент деления ДПКД 19, На зы ходе последнего частота с:;ачком сн жается до значения f .мм... - f уя„ к гкчЕсли после этого сохраняется соотношение р : выхода делителя 5 частоты снова, проходит сигнал на суммирующий вход реверсив него сдвигающего ретистра 18, а на вык де: 21-частота принимает яначение Г,д.,. vMii ., ген - ген 2 При наступлении ситуации (фиг,, 2 ) фазом N в момент времени t 10 дает разрешение на проко;кдение входных импульсов через первый элемент 8 совпадения на суммирующий вход реверсивного счетчика 11 (фиг. 2 б), На выходе преобразователя код напряжение 12 начинает расти напряжение (филч 2 , повышающее частоту управляемого генераторг 1 на выходе (й)И г. 2 и) При достижении барьера (точка t. на сЬиг, 2 и, л) умножитель переходит в режим грубого слежения Упоавляер-5ый генеоатои 13, оаботая на нелинейном v-частке своей ха-оакте оистики, не обеспечивает заданн чо точность умножения. Последующим J, пришедшим на суммирующий вход реверсивного сдвигающег регистра 18, импульсом умножнтел;ь частоты снова переводится в состояние --р (фиг. 2 точка tii}, S / -М 0x--j, Это приводит к перестройка управляе мого генератора 13 на более вьзсокую частоту, входящую в пре.целы линейного участка модуляционной характеристики f геи isas - ген min . ., ,,, ,„„,. лчомпаратор 1- закрывает элемент 16 2 т. совпадения 1,фиг, t, } С момента t-| умножитель частоты начинает работать в линайном режиме слежения за изменечиам входной частоты.,f При начальны.х условиях Г„ .-.й физика рабочкз-г прсодессов в умножителе на измеляется,. Однако пэр.ьоначально реверсивный счетчик 1: работает на с.;1окение, Затем открывается элемент щий регистр 18 работаел а режиме вычитания, С наступлением момента, когда f , ревеиоивный счетЧхчик 11 переводится в рехскы вычитания, который сохраняется; до ЧСтакоЕления заданного коэффициента улкожения. Таким -образом в предлзгаемом умкожитале частоты прсизвсдится двухэтапная. перестройка выхо.цкого сигнала f что расширяет 1 Кнамичоский диапазон иэме зения ч:ас ;,ты входного cisrHaJia в п раз, где п - оличество разрядов реверсивного слтв- -ающег о регистра, и огзеспачиваа.: антоматизацию процесса выбора рабоче.го под.циапазона, (это узе.пичк1:ает езыстродействие более; чем в 10 раз) ,- а также повышает точность умножг:ник частоты бо.пее. чем в 4 ;.аза, та.у как работа Г роузводился iia линейном участке характеристики:. Практическое использсвгнне предлагаемого у 1 трсйс.тВо. не6оп;е ;.;.ела- сообразно 13 многоканальны;:: смс.темах: магнитной эал1иси, зксп.):уалЧ-:р емы}; в наиболее неблагоприятны:; ycjioBHijK, npi.j воздействии многих дестабил -;зкруюцих факторов, в частности в уело.випх, Глри которых входные частоты могут прин.и;.;.ать прокз:бо.льные -значемия, а присутствие оператора к.яи невозможно; или не обес;печивает должного быстродействия процесса перестройки умножителя -астоты на требуемый ..п.иапггзон ,

i ЖЗ

I

1P

/5

//

цмн.

УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий последовательно соединенные линию задержки, первый ждущий мультивибратор, первый делитель частоты, второй ждущий мультивибратор, первый инвертор и фазометр, последовательно соединенные реверсивный счетчик, преобразователь код-напряжение и управ-: ляемый генератор, а также второй делитель частоты, второй инвертор, первый и второй элементы совпадения, первые входы которых подключены к выходам фазометра, а выходы подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, второй вход второго элемента совпадения подключен к выходу второго инвертора, а третий вход к выходу второго ищущего мультивибратора, при этом входы линии задержки, второго делителя частоты, второго инвертора и вторые входы фазометра и первого элемента совпадения объединены и являются входом умножителя частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности умножения и быстродействия при одновременном расширении динамического диапазона входных частот, введены компаратор, источник эталонных напряжений, третий и четвертый элементы совпадения и последовательно соединенные реверсивный сдвигающий регистр и делитель частоты с переменным коэффициентом деления, при этом первый вход KorvmapaTopa подключен к выходу преобразователя код - нап12 ряжение, второй и третий входы - к выходам источника эталонных напряжений, а выходы - к перВЕйм входам третьего и четвертого элементов совпадения, вторые входы которых подключены к выходу второго делителя частоты, а выходы - соответственно к суммирующе му и вычитающему входам реверсизного сдвигающего регистра, при этом выход управляемого генератора подключен к сигнальному входу « делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого подключен к сигнальному входу первою го делителя частоты и является выхосо дом умножителя частоты.

LJJJ lJJJJJ.XJ lLJLl LULiJJJLtJUJJ,JLJ.LL±-... /w, L,i.a. U , - LjrL J L,r г i -i „.Alf Л.- - i I :fff(/.im4 , „.„„.... . ... eaxnJ 1t J Ii I .. .... if i, Lr JLJ™iJLLLLl.lJ JJJJ L™1™..L ) L- -. 4 L™., . I i«4-« -s-T™..-u:,vr - I I ,,,,r-T-,..,,, I 15