Управляемый делитель частоты следования импульсов Советский патент 1984 года по МПК H03K23/00 

Изобретение относится к импульсн технике и может быть использовано в синтезаторах частот и устройствах фазовой автоподстройки систем стаби лизации частоты, Известно устройство для изменения частоты следования импульсов с целью получения ряда дискретных значений частот с заданным шагом. Это устройство содержит счетчик выходных импульсов, счетчик-регистр памяти, делитель эталонной частоты, коммутатор дополнительный счетчик-регистр памяти, дополнительньп делитель частоты и ключ. Устройство позволяет получать ряд значений дискретных час тот f. , f ,.,. , f j с постоянным шагом iif в соответствии с набором П задающих кодов lj . Недостатками этого устройства яв- ляются низкое быстродействие, определяемое алгоритмом его работы и сложность. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является управляемый делитель частоты следования импульсов, содержащий управляе мый счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с входной шиной, а выход - с первым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов младших разрядов, выход кото рого соединен с выходной шиной и его входом записи, второй элемент И-НЕ и триггер, входы которого соединены с выходом первого дополнительного счетчика импульсов и первым выходом блока управления, а выход - с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом генератора счетной частоты, а выход со счетными входами первого и второг дополнительных счетчиков импульсов, причем второй выход блока управления соединен с входами установки первого и второго дополнительных счетчиков импульсов, третий выход - со входом синхронизации блока элементов И, вхо „ ды которого соединены с шиной кода управления, а выходы - с входами второго и третьего дополнительных счетчиков импульсов, выходы первого из которых соединены с кодовыми входами счетчика импульсов младших разрядов, а выход второго из которых соединен с входом управления управля мого счетчика импульсов, вторьм входом первого элемента И-НЕ и через инвертор с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом управляемого счет чика импульсов, а выход - с входом установки третьего дополнительного счетчика импульсов z. Однако известное устройство не обеспечивает получение ряда дискретных значений частот с заданным шагом и безразрывный по фазе переход при изменении одной частоты на другую, обладает низким быстродействием установки коэффициента деления, кроме того, оно достаточно сложно. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения получения ряда дискретных значений частот с заданным шагом и безразрывной по фазе перехода при изменении одной частоты на другую при одновременном упрощении устройства. Поставленная цель достигается тем, что в управляемьй делитель частоты следования импульсов, содержащий управляемый счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с входной шиной, а выход - с первым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с счетным входом счетчика импульсов младших разрядов, выход которого соединен с выходной шиной и его входом записи, второй элемент И-НЕ и триггер, введены Dтриггер и регистр хранения, причем вход синхронизации триггера подключен к выходу управляемого счетчика импульсов, выход соединен с управляющим входом управляемого счетчика . импульсов и первым входом второго элемента И-НЕ, выход Которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ, второй вход - к входу запуска триггера и выходу D-триггера, информационный вход которого соединен с шиной старшего разряда кода управления, а вход синхронизации с выходной шиной и входом синхронизации регистра хранения, кодовые входы которого соединены с шинами младших разрядов кода управления, а кодовые выходы - с кодовыми входами счетчика импульсов младших разрядов. На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства. Управляемый делитель частоты следования импульсов содержит управляемый счетчик 1 импульсов, счетный В5СОЦ которого соединен с входной шиной 2, а выход - с первым входом первого элемента И-.НЕ 3, выход которого соединен с счетным входом счетчика 4 импульсов младших разрядов, выход которого соединен с выходной шиной 5 и его входом записи второй элемент И-НЕ 6, триггер 7, D-триггер 8, регистр 9 хранения, причем вход синхронизации триггера 7 подключен к выходу управляемого счетчика 1 импульсов, выход соединен с управляющим входом управляемо го счетчика 1 импульсов и первым входом второго элемента И-НЕ 6, выход которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ 3, втор вход - к входу запуска триггера 7 и выходу D-тригге-ра 8, информационный вход которого соединен с шиной 10 старшего разряда кода управления, а вход синхронизации - с выходной шиной 5 и входом синхронизации регистра 9 хранения, кодовые входы которого соединены с шинами 11 млад ших разрядов кода управления, а кодовые выходы - с кодовыми входами счетчика 4 импульсов младших разрядов. Устройство работает следующим образом. Дискретный ряд значений частот с заданным шагом f на выходе управля мого делителя частоты следования им пульсов можно представить следующим образом: где f, - опорная частота на входе управляемого делителя; N - коэффициент деления; i - порядковый номер заданной частоты. При выборе fpr, m-tif, где ni коэффициент пропорциональности, оче видно, что коэффициенты деления N т пропорциональны членам гармо нического ряда. А так как ™Л то также очевидно, что коэффициент пропорциональности m должен быть выбран как наименьшее общее кратное У членов натурального ряда чисел, т.е. tn Шо k(1,2,...,n). В этом случае опорная частота f будет иметь наименьшее возможное значение. Таким образом, для получения ряда дискретных частот с равномерным шагом дискретности Uf необходимо, чтобы значение опорной частоты удовлетворяло соотношению fgi, k( 1 ,2,... ,п)uf , а значения коэффициентов деления, в свою очередь, удовлетворяли соотношению N k(1,2,...,п)/i. При И 7 коэффициенты деления N можно разбить на две группы, одна из которых кратна числу 10, а другая кратна числу 21 .Например П 8,тв 840 и необходимые коэффициенты деления имеют следующие значения: NI 840 21- 40; N 420 21-20; N 280 10-28; N 210 21. 10; N5- 168 21.8; N 140 10- 14; N- 120 10-12; Ng 105 21 5. Опорная частота fgo ni-.f 840-ivf и ее конкретное значение определяется величиной требуемого . шага дискретности. Структура цифрового управляемого делителя частоты следования импульсов содержит предварительный высокочастотный управляемый делитель частоты, работающий либо в режиме деления на 21, либо в режиме деления на 10 и программируемый делитель частоты, в котором осуществляется дальнейшее деление на коэффициент, равный оставшемуся сомножителю в произведении 21. 10V. Повторение цикла деления или переход на новый цикл деления осуществляется по окончании цикла деления в программируемом делителе частоты. Для установки очередного коэффициента деления равного, например, N -10К , по шине 10 на информационный вход D-триггера 8 подают значение кода О, а на кодовые входы регистра 9 - двоично-десятичный код дополнения до девяти, т.е. двоично-десятичный код числа К , где К коэффициент пересчета счетчика 4, а К - требуемое значение сомножителя в произведении N 10-К. Последним импульсом переполнения от предыдущего цикла счета, который поступит на счетчик 4 с выхода элемента 3, осуществляется обнуление счетчика 4, запись в него кода числа К с регистра 9 и установка триггера 7 в единичное состояние сигналом с выхода D-триггера 8. При этом тригге 7 блокируется. В режиме блокировки единичное состояние триггера 7 оста ется неизменным и при поступлении сигналов по входу синхронизации. Управляемый (высокочастотный) счетч 1 имеет два фиксированных коэффицие та пересчета: 10 при единичном уровне и 11 при нулевом уровне на управляющем входе. В рассматриваемом случае на управляющий вход с выхода триггера 7 поступает сигнал единичного уровня. Каждый выходной импульс управляемог счетчика 1 поступает через элемент 3 на вход счетчика 4, так как на выходе элемента 6 сохраняется разрешающий сигнал единичного уровня. Устройство в этом режиме обеспечива деление на коэ4)фициенты, равные N 10-К;. В режиме деления устройством на коэффициенты деления, равные N « , по шине 10 на информационный вход D-триггера 8 подают значение кода 1. По окончании импульса переполнения с выхода устройства вы 8 переведет вход заход D-триггера 7 в состояние 1. пуска триггера Это не изменит единичного состояния на выходе элемента б триггера 7, но теперь формируется запрещающий сигнал нулевого уровня для элемента 3, Поэтому 10-й импульс рассматриваемо го цикла счета не поступит: на вход счетчика А, но по входу синхронизации триггера 7 изменит его состояние. Сигнал нулевого уровня триггер 7 установит управляемый счетчик 1 в режим деления на 11. На выходе элемеита 6 формируется разрешающий сигнал единичного уровня. 21-й импульс входной последовательности импульсов в рассматриваемом 1щкле счета проходит на вход счетчика 4. Процесс такого пересчета аналоги но повторяется К раз. В этом режим устройство обеспечивает общий коэффициент деления 21-К. Момент появления выходного импульса устройства является концом цикла общего счета и одновременно началом следующего цикла. Управляемый счетчик 1 является высокочастотным, так как счет в нем осуществляется непрерывно и управляющий сигнал определяет только окончание цикла счета 10 или 11-м импульсом. Быстродействие счетчика 4 может быть на порядок ниже быстродействия управляемого счетчика 1. Если к моменту поступления выходного импульса с устройства информация в регистре 9 и на выходе D-триггера 8 не обновилась, то процесс пересчета повторяется. В случае же изменения информации осуществляется пересчет с новым значением коэффициента деления. Но в любом случае одинаковым образом происходит пересчет первых 10-ти импульсов цикла, так что переход с одной частоты на другую на выходе устройства обеспечивается без разрьша по фазе, т.е. периоды этих частот соприкасаются. Поэтому переход с одной частоты на другую происходит мгновенно. Использование управляемого делитея частоты следования импульсов для получения ограниченного ряда значений частот с заданным щагом обеспечивает по сравнению с известным устройством следующие преимущества: переход с одной частоты на любую ругую в ряде дискретных значений частот с заданным шагом без разрыва по фазе; мгновенный переход с одной частоты на другую (при наличии соответствующего кода в регистре хранения и D-триггере); аппаратурное упрощение устройства из-за более простой логики работы.

Л ;; Л

/и

УПРАВЛЯЕМЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий управляемый счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с входной шиной, а выход - с первым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с счетным входом счетчика импульсов младших разрядов, выход которого соединен с выходной шиной и его входом записи, второй элемент И-НЕ и триггер, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения получения ряда дискретных значений частот с заДанным шагом и безразрывной по фазе перехода при изменении одной частоты на другую при одновременном упрощении устройства, в него введены Dтриггер и регистр хранения, причем вход синхронизации триггера подключен к выходу управляемого счетчика импульсов, выход соединен с управляющим входом управляемого счетчика импульсов и первым входом второго элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ, второй вход - к входу запуска триггера и выходу D-триггера, информационный вход которого соединен с шиной старшего разряда кода (П управления, а вход синхронизации с вькодной шиной и входом синхронис зации регистра хранения, кодовые § входы которого соединены с шинами младших разрядов кода управления, а кодовые выходы - с кодовыми входами счетчика импульсов младших разрядов . 00 X) : 35