Делитель частоты с переменным коэффициентом деления Советский патент 1984 года по МПК H03K23/00 

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам автоматики, телемеханики, вычислительной и измерительной техники, и мо)::ет быть использовано в синтезаторах частот, в цифровых системах автоподстройки частоты, в измерительной аппаратуре.

Известен делитель частоты с переменным коэффициентом деления, содержащий четыре счетчика импульсов, два блока блокировки и блок коммутации , вырабатывающий последова- тельность импульсов, период которых изменяется- пропорционально периоду входного тактового сигнала в соответствии с сигналами установки кода управления или определяется суммой заданных циклов работы счетчиков с постоянными коэффициентами N и (м+1) , управляемых блоками коммутации, счетчиками импульсов и блоками блокировки til.

Однако указанное устройство имее сложную структуру, обладает ограниченными диапазонами коэффициентов деления, низкой надежностью и невысоким быстродействием. ,

Наиболее близким к предлагаемому является делитель частоты с переменным коэффициентом деления, содержащий асинхронный счетчик импульсо вентили управления, элемент совпадения, I -триггер, шину входного тактового сигнала, шину кода управления и выходную шину, причем прямой выход каждого предыдущего триггера счетчика импульсов соединен с входом синхронизации последующего триггера, входьл установки в ноль первого и второго триггеров счетчика импульсов подключены к выходам .первого и второго йентилей управления, а входы установки в единицу третьего и последующих вентилей управления, первые вентилей управления соединены с прямым выходом li-триггера, а вторые входы -,с шинами кода управления, инфомационный вход Ь-триггера подключен к выходу элемента совпадения, а вход синхронизации - к шине тактового сигнала и к входу синхронизации первого триггера счетчика импульсов , прямой выход которого и инверсные выходы второго и последующегО триггеров счетчика импульсов подключены к входам элемента совпадения С21.

Известный делитель частоты с переменным коэффициентом деления позволяет путем выбора соответствующего кода управления установить любой целочисленный коэффициент деления в пределах от 2 до 2 -«-I, где число триггеров в счетчике.

Однако быстродействие известного устройства зависит от Ч11слс) триггеров в счетчике, что приводит к при ципиальному ограничению верхней

границы диапазона коэффициентов деления при сохранении максимально возможного для данного устройства быстродействия. Кроме того, известное устройство обладает пониженной- надежностью функционирования из-за сбоя в работе при реально возможном разбросе временных задержек триггеров счетчика и логических элементов устройства.

Цель изобретения - увеличение диапазона коэффициентов деления при сохранении быстродействия и при одновременном повышении надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в делителе частоты с переменным коэффициентом деления, содержащем асинхронный счетчик импульсов, вентили управления, элемент сопадения и D -триггер, прямой выход которого подключен к выходной шине и первым входам вентилей управления, а синхронизации - к шине тактового сигнала и к входу синхронизации первого триггера счетчика импульсов, вторые входы вентилей управления сое:динены с шинами кода управления, выход первого вентиля управления подключен к входу установки в нуль первого триггера счетчика импульсов, выходы третьего и последующих вентилей управления соединеьЛл с входами установки в единицутретьего и последующих триггеров

-счетчика импульса, прямой выход каждого предыдущего триггера счетчика импульсов подключен к первому входу синхронизации последующего триггера счетчика импульсов, выход элемента совпадения соединен с информационным входом 1 -триггера, а первый вход - с прямим выходом первого триггера счетчика импульсов, инверсный выход Ъ -триггера подключен к вторым входам синхронизации третьго и последующих триггеров счетчика импульсов, прямые выходы второго и последующих триггеров счетчика импульсов соединены соответственно вторым и последующими входами элемента совпадения, а выход второго вентиля управления подключен к входу установки в единицу второго триггера счетчика импульсов.

Техническая сущность изобретения заключается в обеспечении принудительного обнуления всех триггеров сч тчика импульсов, начиная с третьго, общим сигналом, подаваемым с инверсного выхода 1Э-триггера на вторые входы синхронизации этих триггеров, одновременно с установкой в единицу по входам установки в единицу тех триггеров счетчика импульсов, на которые поданы сигналы установки с выходов вентнлей управления в соответствии с заданным кодом управления, что привело к независимости быстродействия устройства от числа триггеро в счетчике импульсов и к исключению появления при разбросе временных задержек триггеров и элементов совпадения (вентилей) коротких импульсэв с выхода второготриггера и ложного срабатывания третьего триггера счетчика импульсов, а еле довательно, к увеличению диапазона коэффициентов деления при сохранении быстродействия и простой структуры устройства, а также к устранению возможных сбоев в работе устройства, т.е. к повышению на дежности его функционирования. tfa чертеже приведена функционал ная схема делителя частоты с переменным коэффициентом деления. Устройство содержит триггеры ... , вентили управления ,.. , элемент 3 совпадения, D -триггер 4, 1иину 5 тактового сиг нала, шины ...6 h кода управления, выходную шину 7, асинхронны счетчик 8 импульсов, выполненный на триггерах ...1 п, причем прямой выход t)-триггера 4 подключен к выходной шине 7 и первым входам вентилей ... 2 ,h , а вход синхронизации - к шине|5 и к входу синхронизации триггера счетчика 8, вторые входы вентилей 2 1... соединены с шинами ... , выхо вентиля . подключен к входу установки в нуль триггера , выходы вентилей ...2jrh подключены к вх дам установки в единицу соответственно триггеров ...1-п , прямой выход каждого предыдущего триггера .. .1() подключен к первому входу синхронизации соответственно последующего триггера ..,i-z , выход элемента 3 соединен с информационным входом - триггера 4, а входы - с прямыми выходами триггер ...l:ir , инверсный выход t -три гера 4 подключен к вторым входам синхронизации третьего и последующих триггеров ,..1.п . При построении предлагаемого де лителя частоты с переменным коэффи циентом деления предполагалось, чт единичный сигнал (единица) соответствует выcoкo лy уровню напряже ния, а нулевой (нуль) - низкому уровню напряжения независимо от пол ности напряжения, т.е. при отрицательных питающих напряжениях испол зуется отрицательнее логика, а при положительных - положительная логи ка. Устройство работает следующим образом. При поступлении на шину 5 входного тактового сигнала счетчик 8 считает до тех пор, пока его триггеры 1 1... не установятся в состояние 1,1.... До этого момента на выходе элемента 3 и на прямом выходе Ъ -триггера 4 присутствует нулевой сигнал, а на выходах вентилей 2 1.. .2вП -сигнал, не оказывающий влияние на работу счетчика 8. Опознавание состояния 1,1... (младший разряд слева) происходит по заднему фронту первого импульса вход ного тактового сигнгша при переходе триггера в единичное состояние когда остальные триггеры уже находятся в этом состоянии, что позволяет исключить влияние этих остальных триггеров на быстродейств11е устройства. После перехода счетчика 8 в состояние опознавания на выходе элемента 3 через время, определяемое задержкой распространения сигнала в этом элементе, появляется единичный сигнал, в результате чего по заднему фронту второго импульса входного тактового сигнала О-триггер 4 переходит в единичное состояние, на его инверснс выходе появляется нулевой сигнал, и триггеры счетчика 8, начиная с третьего, устанавливаются в нулевые состояния независимо от входного тактового Iсигнала и от состояния предыдущих триггеров, что позволяет производить установку триггеров в состояние, определяемое кодом управления на шинах ... только по одному из установочных входов триггеров в данном случае по входу установки Триггера в единичное состояние . Триггер переходит в нулевое состояние по заднему фронту второго импульса входного тактового сигнала. Триггер переходит в нулевое состояние по заднему фронту сигнала с прямого выхода триггера одновременно с остальными триггерами лишь в том случае, если отсутствует сигнал управления установки с выхода его вентиля . В случае установки счетчика 8 в состояние О,1,0...О, соответствующее коду управления 1,1,0...О, с выходов вентилей и во время установки (при наличии единичного сирнала с прямс5го выхода ТЗ -триггера 4) выдается нулевой сигнал, под воздействием которого триггер остается в нулевом состоянии после прихода третьего импулька входного тактового сигнала, а триггер - в единичном состоянии. С выходов остальных вентилей управления сигналы установки не выдаются, а третий и последующий триггеры счетчика, устанавливаются в нулевые состояния по вторым входам синхронизации нулевым сигналом с инверсного выхода D-триггера. С приходом четвертого импульса входного тактового сигнала начинает происходить дополнение счетчика 8 до состояния опознавания. Далее процесс повторяется. Таким о(, при сохранении простой структуры с стродействие устройства не зависит от числа триггеров в счетчике 8:, что позволяет увеличить диапазон коэффициентов деления при сохранении высокого быстродействия. Дополнительно введенные логические связи позво-. ляют использовать при простой стру туре устройства в качестве состояния опознавания состояние полного заполнения счетчика импульсов, что приводит к независимости быстродействия устройства от числа триггеров и к устранению возможных сбоев, в работе при разбросе временных задержек распространения сигнала в элементах совпадения (вентиляхУ-и триггерах устройства, а следователь но, и к повышению надежности устрой ства, так как все триггеры, начиная со второго, управляются по входу установки в единицу, а импульс уста новки появляется раньше перехода в нулевые, состояния триггеров, не управляемых по входу установки. Предлагаемой делитель частоты с переменным коэффициентом деления по воляет при необходимости (при возра тании числа триггеров счетчика импульсов) увеличить нагрузочную способность (число подключенных к выходу t) -триггеров входов элементов ) D -триггера за счет введения элементов И между инверсным выходом -триггера и вторыми входами синхронизации триггеров счетчика импульсов, начиная с пятого, а также между пря1иим выходом 1 -триггера и входами вентилей управления. При этом быстродействие предлагаемого устройства сохраняется прежним в то время как в известном оно дополнительно снижается. Предлагаемый делитель частоты с переменным коэффициентом деления отличается от известных серийно выпускаемых в СССР делителей частоты 46-63 и Ф5093 более простой структурой, лучшим использованием быстродействия триггеров и более широким диапазоном входных частот. В приборе 46-63 этот диапазон составляет 5 МГц, а в приборе Ф5093-10 МГц. При применении триггеров и элементов быстродействующих серий ЭСЛ или ЭСТЛ предлагаемое устройство позволяет работать на частотах свыше 100 МГц. При этом обеспечивается широкий диапазон коэффициентов деления благодаря введе Л1ю дополнительных логических связей между инверсным выходом 1 -триггера и вторыми входами синхронизации третьего и последующих триггеров счетчика импульсов устройства, которые позволяют выбрать в качестве состояния познавания состояние полного заполнения счетчика .импульсов при Сохранении простой структуры и обеспечить, таким образом, такую установку счетчика импульсов в заданное кодом управления состояние, котоpaf привела к независимости быстродействия устройства от числа триггеров в acHHxporfHcw счетчике импульсов и к устанению возможных сбоев в работе при разбросе временных задержек как триггеров, так и элементов, что имеет существенное значение в серийном производстве устрой,ст0а.

ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С ПЕРЕМЕННЬМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ДЕЛЕНИЯ, содержащий асинхронный счетчик импульсов, вентили управления, элемент совпадения и D-триггер, прямой выход которого подключен к выходной шине и первым входам вентилей управления, а вход синхронизации к шине тактового сигнала и к входу синхронизации первого триггера счетчика импульсов, вторые вхошл вентилей управления соединены с шинами кода управления, выход первого вентиля управления подключен к входу установки в нуль первого триггера счетчика импульсов, выходы третьего и f-r f-г f- последующих вентилей управления соединены с входами установки в единицу третьего и последующих триггеров счетчика импульсов, прямой выход кгикдого префдуцего триггера .счетчику импульсов подключен к первому входу синхронизации последукядего триггера счетчика импульсов, выход элемента совпадения соединен с информационным входом Т -триггера, а первый вход - с выходом первого триггера счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона коэффициентов деления при сохранении быстродействия и при одновременном повышении надежности, инверсный выход Ь-триггера подключен (Л к вторым входам синхронизации третьего и последующих триггеров счетчика импульсов, прямые выходы второго и последующих триггеров счетчика импульсов соединен соответственно с s вторым и последующими входами элемен-, та совпадения, а выход второго вентиля управления подключен к входу Установки в единицу триггера счетчика импульсов. о со