Умножитель частоты следования импульсов Советский патент 1984 года по МПК H03K5/156 

Изобретение относится к импульс ной технике и может быть использова но в измерительной технике, автоматике и телемеханике, например в пре образователях эталонной частоты сле дования импульсов. Известен умножитель частоты след вания импульсов, содержащий л/ последовательно включенных одновибрато -ров, многовходовый элемент И-НЕ, вх ды которого соединены с выходами не четных одновибраторов, выход послед него из упомянутых одновибраторов через инвертор соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход которого через дополнительный одновибратор соединен с первым входом элемен та неравнозначности, Агорой вход которого соединен со вторым входом элемента И-НЕ и со входом устройства, а выход - со входом первого из упомянутых одновибраторов ClJ. Недостатки известного устройства - сложность и недостаточная фазовая стабильность, увеличивающие ся с увеличением коэффициента умножения за счет соответствующего увеличения числа последовательно соединенных одновибраторов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является умножитель частоты следования импульсов, содержащий первый и второй одновибраторы, первый и второй элементы равнозначности и элемент И-НЕ входы которого соединены с выходами нечетных одновибраторов, выход - с первым входом первого элемента равнозначности, второй вход которого соединен с шиной входной импульсной последовательности и первым входом второго элемента равнозначности, вы ход которого через последовательно соединенные одновибраторы соединен со счетным входом триггера, выход которого соединен со вторым входом второго элемента равнозначности Сз Однако для известного устройства характерна сложность из-за пропорционально растущего числа одновибраторов с ростом коэффициента умножения; кроме того, оно обладает низкой фазовой стабильностью из-за невозможности установить равными длительности импульсов одновибраторов, а для изменения коэффициента умножения требуется перестройка схемы устройства (введение или искл чение определенного числа одновибра торов) . Цель изобретения - упрощение уст ройства и повышение стабильности фазы следования выходных импульсов. Поставленная цель достигается тем что в умножитель частоты следования импульсов, содержащий первый и второй одновибраторы, первый и второй элементы равнозначности и элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом первого одновибратора, введены последовательно соединенные первый и второй элементы задержки, четыре дополнительных элемента И-НЕ и четыре элемента ИЛИ, причем вход первого элемента задержки соединен с информационным входом умножителя и первым входом первого элемента равнозначности, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены соответственно к инверсному и прямому выходам первого дополнительного элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с управляющим входом умножителя, а второй вход подключен к выходу второго элемента задержки и к первому входу второго элемента равнозначности, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам первого дополнительного элемента И-НЕ, а выходы, с первого по четвертый, элементов ИЛИ подключены соответственно ко второму входу элемента И-НЕ и первым входам дополнительных второго, третьего и четвертого элементов И-НЕ, причем выход элемента И-НЕ подключен ко второму входу четвертого дополнительного элемента И-НЕ, выход которого через второй одновибратор подключен ко второму входу второго дополнительного элемента И-НЕ, выход которого подключен ко второму входу третьего дополнительного элемента И-НЕ, выход которого подключен ко входу первого одновибратора, а выход первого элемента задержки подключен ко вторым входам первого и второго элементов равнозначности. На фиг. 1 приведена структурная схема умножителя частоты следования импульсов; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Умножитель частоты следования импульсов содержит первый и второй одновибраторы 1 и 2, первый и второй элементы равнозначности 3 и 4, элемент 5 И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом одновибратора 1, соединенные последовательно первый и второй элементы б и 7 задержки, вход элемента 6 соединен с информационным входом 8 устройства и первым входом элемента 3, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов 9 и 10 ИЛИ, вторые входы которых подключены соответственно к инверсномуи прямому выходам первого дополнительного элемента 11 И-НЕ, первый вход которого соединен с управляющим входом 12 устройства, а второй вход подключен к выходу элемента 7 и к первому вхо ду элемента 4, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого элементов 13 и 14 ИЛИ, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам элемента 11, а выходы элементов 9, 10, 13 и 14 подключены со ответственно ко второму входу элемента 5 и первым входам дополнитель ных второго, третьего и четвертого элементов 15-17 И-НЕ, причем выход элемента 5 подключен ко второму входу элемента 17, выход которого через одновибратор 2 подключен ко второму входу элемента 15, выход которого подключен ко второму входу элемента 16, выход которого подключен ко входу одновибратора 1, а выход элемента 6 подключен ко вторым входам элементов 3 и 4, выход элемента 16 является выходом устрой ства. Устройство работает с.лед Ьщим образом. Входная последовательность импул сов, следующих со скважностью два (фиг. 2а) задерживается с помощью элементов 6 и 7 (фиг. 26 и в). При этом на выходе элементов равнозначности 3 и 4 в моменты несовпадений уровней на их входах формируются отрицательные импульсы (фиг. 2г ид) длительность которых равна величине задержки входных импульсов элементами 6 и 7 задержки, в качестве которы можно использовать, например, интегрирующие RC -цепочки или одну или несколько пар инверторов. Если коэффициент умножения К является четным целым числом, то на вход 12 подается нулевой потенциал.. При этом импульсы с выходов элементо 3 и 4 поступают только через элементы 9 и 14 на входы элементов 5 и 17 соответственно. Длительностьf отрицательного выходного импульса одновибраторов 1 и 2 устанавливается равной Т(5 1/2 Kfg , где fftx частота следования входных импульсов. Если длительность импульса одновибратора больше требуемой величины, т.е.( то в моменты tj одновибратор 2 запус кается (фиг. 2е) не от заднего фронта отрицательного импульса одновибратора 1, прошедшего через элементы 5 и 17, как в другие моменты времени а с опережением - по переднему фронту отрицательного импульса (фиг.2л) поступающего на элемент 17 И-НЕ (фиг. 2и). Одновибратор 1 запускается (фиг. 2ж) только по заднему фронту отрицательных импульсов .(фиг. 2е) одновибратора 2, прошедших ч.ерез элементы 15 и 16 И-НЕ. ЕслиТ Со гтри четном К мультивибратор 2 срабатывает с опоздание по заднему фронту импульса, поступающего на вход элемента 5. Одновибратор 2, как и в первом случае, срабатывает по заднему фронту отрицательных импульсов одновибратора 1, прошедших через элемен . ты 15 и 16 И-НЕ. Таким образом, в «ависимости от знака рассогласования длительности импульсоводновибраторов от требуемого значенияКо дважды за период следования входных импульсов осуществляется коррекция фазы выходных импульсов. Если t fo , то импульсы, поступающие с выходом элементов равнозначности, не изменяют параметры импульсов мультивибраторов. При нечетном к на вход элемента 1 1 подается единичный потенциал и импульсы с выходов элементов 3 и 4 равнозначности поступают поочередно в элементы 15 и 16 И-НЕ через элементы 10 и 13 соотвественно или в элементы 5 и 17 через элементы 9 и 14 соответственно. Эта очередность устанавливается полярностью задержанного на элементах 6 и 7 входного сигнала, поступающего на второй вход элемента 11. Длительность т отрицательных импульсов одновибраторов 1 и 2 в этом случае устанавливается равной Tpri ZK-iJf, а процесс коррекции их моментов запуска осуществляется аналогично случаю с четным К. . Длительность корректирующих импульсов, формируемых элементами равнозначности 3 и 4 устанавливается равной максимально возможной накопленной за время 1/2fQ фазовой ошибке, которая не.должна превышать .величины (/ Т - fg , где tg - время восстановления одновибратора. При этом ошибка Af длительности отрицательных импульсов одновибраторов не должна превышать величины + )/(K-)Ибпользование изобретения позволяет упростить устройство за счет сокращения числа одновибратороЕ о двух по отношнеию к прототипу, в котором число рдновибраторов равно или на единицу больше коэффициента К умножения Причем для изменения К в прототипе требуется наряду с изменением параметров одновибраторов конструктивное изменение устройства (включение или исключение соответствующего числа одновибраторов) . В данном устройстве изменение значения К обеспечивается только путем изменения параметров одновибраторов, например изменением емкостей или сопротивлений, определяющих длительность импульсов, или изменением времени заряда и разряда конденсаторов за счет изменения управляющего напряжения, подаваемого на времязадающие RC-цепочки одновибраторов. Это расширяет функциональные возможности устройства. Кроме того, сокращение числа одновибраторов до двух повышает стабильность фазы следования импульсов и упрощает настройку -устройства. В предлагаемом устройстве снизить фазовую ошибку до нуля можно подстройкой только одного одновибратог ра, а в прототипе для этого требуется одновременная многошаговая подстройка всех одновибраторов. По своим функциональным возможностям и характеристикам прототип является базовым объектом.

УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий первый и второй одновибраторы, первый и второй элементы равнозначности и элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом первого одновибратора, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения стабильности фазы следования выходных импульсов, в него введены последовательно соединенные первый и второй элементы задержки, четыре дополнительных элемента И-НЕ и четыре элемента ИЛИ, причем вход первого элемента задержки соединен с информационным входом умножителя и первым входом первого элемента равнозначности, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены соответственно к инверсному и прямому выходам первого дополнительного элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с управляющим входом умножителя, а второй вход подключен к выходу второго элемента задержки и к первому входу второго элемента равнозначности, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному, выходам первого дополнительного элемента И-НЕ, а выходы с первого по четвертый, элементов ИЛИ подключены соответственно ко второму входу.элемента И-НЕ и первым Q входам дополнительных второго, S третьего и четвертого элементов И-НЕ (Л причем выход элемента И-НЕ подключен ко второму входу четвертого дополнительного элемента И-НЕ, выход которого через второй одновибратор подключен ко второму входу второго дополнительного элемента И-НЕ, вы-. ход которого подключен ко второму входу третьего дополнительного элемента И-НЕ, выход которого подключен ко входу первого одновибратора, а выход первого элемента задержки подключен ко вторым входам первого и второго элементов равнозначности.