Цифровой умножитель частоты Советский патент 1984 года по МПК H03K5/156 

Изобретение относится к импульсно технике и может быть использовано в устройствах измерительной и вычислительной техники. Известен цифровой умножитель час тоты, содержащий последовательно соединенные счетчик импульсов, буфер ный каскад и счетчик обратного счета, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом записи счетчика обратного счета, а второй вход - с входом записи буферного каскада, первым входом второго элемента ИЛИ, выходом формирователя импульсов и входом элемента задержк выход которого соединен с входом установки счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого через последовательно соединенные формирователь прямоуголь ных импульсов и делитель частоты сое динен с выходом генератора тактовых импульсов и счетным входом счетчика обратного счета l. Недостаток известного устройства заключается в низкой точности умно-, жения. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой умножитель частоты, содержащий счетчик импульсов, выход которого че рез буферный каскад соединен с входом первого счетчика обратного счета, генератор тактовых импульсов, вы ход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соеди нен со счетным входом счетчика импул сов, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика обратного счета и выходной шиной устройства, а выход - с входом записи этого счетчика, формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной устройства, а выход с входом записи буферного каскада и с входом элемента задержки, выход которого подключен к входу сброса счетчика импульсов, а также последовательно соединенные второй счетчик импульсов, второй буферный каскад и второй счетчик обратного счета, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго счетчи ка обратного счета и третьим входом первого элемента ИЛИ, а выход - со счетным входом второго ечетчика обратного счета/ второй вход - с входо згичиси второго буферного каскада и выходом генератора 1-актовых импульсо причем счетный вход второго счетчика импульсов соединен с вторым выходом делителя частоты, а вход установки с выходом элемента задержки 2. Недостаток - низкая точность умно жения, Цель изобретения - повышение точности умножения. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой умножитель частоты, содержащий счетчик импульсов, выход которого через буферный каскад соединен с входом первого счетчика обратного счета, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходной шиной и с выходом первого счетчика обратного счета, а выход - с входом записи этого счетчика, формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной умножителя частоты, а выход - с входом записи буферного каскада и входом элемента захдержки, выход которого подключен к |входу сброса счетчика импульсов, введены второй счетчик обратного счета, информационный вход которого соединен с информационным выходом делителя частоты, вход записи - с выходом формирователя импульсов, а счетный вход - с выходом первого счетчика обратного счета, элемент сравнения, информационный вход которого соединен с информационным выходом второго счетчика обратного счета, а вход синхронизации - с выходом первого счетчика обратного счета, одновибратор, вход которого подключен к выходу элемента сравнения, элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй - с выходом одновибратора, выход - со счетным входом первого счетчика обратного счета, а вход элемента ИЛИ и выход сброса делителя частоты соединены с выходом элемента задержки. На чертеже приведена структурная схема устройства. Цифровой умножитель частоты содержит счетчик 1 импульсов, выход которого через буферный каскад 2 соединен с входсад первого счетчика 3 обратного (Лета, генератор 4 тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делителя 5 частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика 1 импульсов, элемент 6 ИЛИ, первый вход которого соединен с выходной шиной 7 и выходом первого счетчика 3 обратного счета, а выход - с входом записи этого счетчика, формирователь 8 импульсов, вход которого соединен с входной шиной 9 устройства, а выход - с входс л записи буферного каскада 2 и с входом элемента 10 задержки, выход которого подключен к входу сброса счетчика 1 импульсов, второй счетчик 11 обратного счета, информационный вход которого соединен с информационным выходом делителя 5 частоты, вход записи - с выходом формирователя 8 импульсов, а счетный вход - с выходом первого счетчика 3 обратного счета, элемент 12 сравнения, информационный вход которого соединен с информационным выходом BTOi, .О счетчика 11 обратного счета, а вход синхронизациис выходом первого счетчика 3 обратного счета, одновнбратор 13, вход которого подключен к выходу элемента 12 сравнения, элемент 14 и, первый вход которого соединен с выходом генератора 4 тактовых импульсов, второй - с выходом одновибратора 13, выход - со счетным входом первого счетчика 3 обратного счета, а вход элемента 6 ИЛИ и вход сброса делителя 5 частоты соединены с выходом элемента 10 задержки. Устройство работает следующим образом. Формирователь 8 из входного перио дического входного сигнала формирует короткие прямоугольные импульсы, период повторения которых равен периоду-входного сигнала. Эти импульсы роступают на входы записи буферного /каскада 2 и счетчика 11, а также на вход элемента 10, с выхода .которого задержанные импульсы подаются на вхо ды сброса делителя 5 и счетчика 1, а также через элемент 6 ИЛИ на вход записи счетчика 3, синхронизируя их работу с входным сигналом. Импульсы с выхода делителя 5 с частотой повто рения равной i { /п , где -Е -частота повторения импульсов генератора 4; п - коэффициент деления делителя 5, равный коэффициенту умножения цифрового умножителя частоты/ поступают на счетный вход счетчика 1 За время, равное длительности перио да Т ,,, в счетчик 1 поступает число импульсов N 2 конце п риода это число перезаписывается в буферный каскад 2 и в счетчик 3. Та как в большинстве случаев частота повторения импульсов генератора 4 за время периода входного сигнала н делится на.целое число импульсов М то в конце периода в делителе 5 ока жется н-екоторое число лишних импу сов частоты -f 1 , причем их количест во может достигать величины п-1. Эт импульсы ( их число в конце периода Т , записываются в счетчик 11. На счетный вход счетчика 3 через откры тый элемент 14 И поступают импульсы с выхода генератора 4, в результате число N считывается из счетчика 3 через промежуток времени, равный . На выходе счетчика 3 обра зуется импульс, который через элемент 6 ИЛИ поступает на вход управл ния записью счетчика 3, а информаци перезаписывается из буферного каска да 2 в счетчик 3. И, если в счетчике 11 не записано лишних импульсов, то период выходных импульсов принимает вид Tg,y, Tj, /n N /t . При наличии в счетчике 11 импульсов последнее выражение не является. точным равенством. Коррекция выходного периода осуществляется следующим образом. .Первый импульс с выхода счетчика 3 поступает на счетный вход счетчика 11, уменьшая число записанных в нем импульсов на один, и на вход элемента 12, осуществляя синхронизацию его работы (опрос). Так как импульсы в счетчике 11 есть, то импульс с выхода счетчика 3 проходит через элемент 12-, запуская одновибратор 13 задним фронтом. Импульс- с выхода од- новибратора 13 закрывает элемент 14 И на время прохождения одного импуль-. са с генератора 4. Поэтол следующий импульс с выхода счетчика 3 появляется через . Импульс с выхода счетчика 3 уменьшает число импульсов в счетчике 11 на один. Вновь запускается одновибратор 13 и заграждается импульс с генератора 4. Время появления нового импульса и последующих с выхода счетчика 3 определяется последним выражением. Это происходит до тех пор, пока в счетчике 11 не останется один импульс. При этом закрывается элемент 12 для прохождения очередного импульс;а с выхода чзчетчика 3, хотя счетчик. 11 и обнуляется. Тем самым ., предотвращается совпадение последнего п -го импульса с импульсом на выходе формирователя 8. Так осуществляется коррекция . В известном устройстве С 2 к концу периода входного сигнала в счетчике обратного счета может накопиться и -1 лишних импульсов. Поэтом приходящий импульс входного сигнала через элемент ИЛИ переписывает из буферного каскада число N , т.е. время между предыдущим импульсом на выходе счетчика обратногосчета и последующим составляет п -t Т- д. --- т , Ь 4т Это является значительной погрешностью умножения, в то же время при большом коэффициенте умножения, т,е, при п N , возникает возможность увеличения коэффициента умножения, так как число лишних импульсов может достигнуть величины N , 2 N ... и т.д., что является также значительной погрешностью умножения. в предлагаемом устрсйЮтве вреМя лишних импульсов как бы усредняется в периоде входного сигнала и искажение коэффициента умножения отсутствует, так как в счетчике 3 не обра зуется лишних импульсов, поскольку при отсутствии корректирующей цепи, но при одновременной синхронизации делителя 5 и счетчика 3, число лишних импульсов в них к концу периода входного сигнала одинаково, а поскольку введены элементы коррекции, то в счетчике 3 нет и лишних импульсов. На выходе данного устройства импульсы появляются через время, равное ( Tgj /n + ЛТ, где йт погрешность умножения, которая не превышает fl/{. Элемент 10 предназначен для формирования импульсов сброса делителя и счетчика 1, а также импульса записи счетчика 3 в конце каждого периода после перезаписи числа, подсчитайного счетчиком 1 за период , в буферный каскад 2, и числа лишних импульсов из делителя 5 в счетчик 11. Таким образом, введение счетчика обратного счета, элемента сравнения, одновибратора и элемента И позволяет повысить точность и периодичность умножения цифрового умножителя частоты путем усреднения схдибки умножения по периоду входного сигнала, что выгодно отличает предлагае мое устройство от известного.

ЦИФРОВОЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержс1щий счетчик импульсов, выход которого через буферный каскад соединен с входом первого счетчика обратного Счета, генератор тактовых илтульсов, выход которого соеданен с входом делтителя частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходной шиной и с выходом первого счетчика обратного счета, а выход - с входом записи этого счетчика, формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной умножителя частоты, а выход - с входом записи буферного MZ3 каскада и входом элемента задержки, выход подключен к входу сброса счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности умножения, в него введены второй счетчик обратного счета, информационный вход которого соединен с информационным выходом делителя частоты, вход записи - с выходом формирователя импульсов, а счетзйлй вход - с выходом первого счетчика обратного счета, элемент сравнения, информационный вход которого соединен с информационным выходом второго счетчика обратного счета, а вход синхронизации - с выхоi дом первого счетчика обратного счета, одновибратор, вход которого под(Л ключен к выходу элемента сравнения, элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй - с выходом-одновибратора, выход - со счетным входом первого счетчика обратного счета, а вход элемента ИЛИ и вход сброса делителя частоты соединены с выходом элемента задержки. сд м ,00