Дробный делитель частоты следования импульсов Советский патент 1984 года по МПК H03K23/02 

Изобретение относится к импульс ной технике и может быть использов но в синтезаторах частоты, в часто нопреобразующих узлах аппаратуры .времени, в синхр онизаторах, в устройствах управления дискретным при водом и в других устройствах для д ления частоты периодических импуль сов с дробным коэффициентом деления . Дробные делители частоты выпопн ют деление частоты с коэффициентом К f/F tK + ot//3, где f f - соответственно входная и выходная частоты; CK - целая часть дробного коэффициента; d , fb соответственно числител и знаменатель дробной части коэффициента. Повышение верхней границы диапа зона выходных частот дробных делителей частоты является важной и известной технической задачей. Известен широкий круг устройств Содержащих пересчетную схему. Их действие основано на манипуляции коэффициентом деления, который уст навливается равным одному из двух значений К К2 1, где KJ К к J+ I. Дпя получения дробного коэффици ента деления К к + di/ ft, необхо мо, чтобы в среднем каждым (Kj/J+ входным импульсам соответствовали / выходных, так как ( Ск J/3 + ot) //5 Kj +oi//b. : Кроме того, в среднем из этих |3 выходных импульсов oL импульсов должны быть получены при коэффициенте деления K CKj-- I, а ( -d выходных импульсов - при коэффициенте К, к. Это видно из того, что о(ГК} +1) + (/3-oi) KHKj/i-t-c ci+ (ja-oi) «/э. Известно устройство, содержащее счетчик импульсов и .анализатор I Недостатком устройства является принципиальное ограничение верхней границы частот выходных имггульсов, так как быстродействие анапизатора всегда меньше быстродействия счетчика. Это связано с тем, что анализатор в период паузьГ между входными импульсами анализирует временное положение выходных импульсов по отношению к входным, т.е. выполняет вычислительные операции. Кроме Tofo, недостатком устройства является его сложность из-за аппаратурной реализации алгоритма с использованием элементарных логических ячеек, в связи с чем невозможно применить серийные типовые узлы цифровой техники с высоким уровнем интеграции. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является делитель частоты периодических импульсов с дробным коэффициентом деления, содержащий счетчик импульсов, два вентиля, триггер, блок сравнения кодов и генератор случайных чисел. При этом генератор случайных чисел своим входом подключен к выходу счетчика импульсов и к первому входу первого вентиля. Первая группа входов блока сравнения кодов связана с выходами генератора случайных чисел , вторая группа - с шиной кода дробной части коэффициента деления, а выход - с вторым входом первого вентила Выход первого вентиля соединен с входом схемы исключения одного импульса, образуемой триггером и вторым вентилем. Выход этой схемы соединен со счетным входом счетчика импульсов, установочные входы которого соединены с шинами кода целой части коэффициента деления С23В известном устройстве для каждо го выходного импульса в блоке сравнения кодов реализуется разыгрывание случайной величины X по методу статистических испытаний. При шдаче каждого импульса на выход устройства с блока сравнения кодов считывается результат разыгрывания, необходимый ДПЯ установки требуемого коэффициента деления. После этого в упомянутом блоке происходит очередное разыгрывание. Недостатком известного устройства является также принципиальное ограничение верхней границы частот выходных импульсов. Это связано с тем, что быстродействие генератора случайных чисел всегда меньше быстродействия счетчика импульсов, так как он затрачивает на формирование очередного числа несколько рабочих тактов. Работа же счетчика импульсо может происходить на предельной наиболыцей рабочей частоте счетного триггера младшего разряда. Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот. Поставленная цель достигается тем, что в дробный делитель частоты следования импульсов, содержащий счетчик импульсов, установочные входы которого соединены с шиной кода целой части коэффициента деления, а выход - с выходной шиной два вентиля, триггер, генератор слу Чайиых чисел, вход которого соединен с первым входом первого вентиля и блок сравнения .кодов, первая груп па входов которого соединена с выходами генератора случайных чисел, а вторая группа - с шиной кода дроб ной части коэффициента деления, введен делитель частоты, счетный вх которого соединен с выходом счетчика и пульсов,установочные входы - с шиной кода числа повторений, а выход соед нен с первыми входами первого и вто рого вентилей, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока сравнения кодов, а выходы соответственно - с единичнь1м и нулевым входами тригг ра, единичный выход которого соединен с управляющим входом счетчика импульсов, вход которого является входом делителя. На чертеже представлена структурная схема дробного делителя частоты следования импульсов. Делитель содержит входную шину 1 счетчик 2 импульсов, шину 3 кода целой части коэффициента деления, триггер 4, вентили 5 и 6, блок 7 сравнения кодов, генератор 8 случай ных чисел, шину 9 кода дробной части коэффициента деления, выход « ную шину 10,делитель 11 частоты, шину 12 кода числа повторений. Входная шина соединена со счет ным входом счетчика 2 импульсов, установочные входы которой связаны с шиной 3, а управляющий вход соединен с единичным выходом триггера Единичный вход триггера 4 соединен с выходом вентиля 5, а нулевой с выходом вентиля 6. Первая группа входов блока 7 соединена с выходами генератора 8, вторая группа - с ши- ной 9, а первый и второй выходы соответственно - с вторыми входами вентилей 5 и 6. Выходная шина 10 соединена с выходом счетчика 2 импульсов и со счетным входом делителя II. Установочнь1е входы делителя 1 соединены с шиной 12, а выход соединен с первыми входами вентилей 5 и 6 и с входом смены числа генератора 8. На шину 3 подают код целой части требуемого коэффициента деления, например двЬичный код. При высоком потенциале на управляющем входе счетчика 2 импульсов коэффициент деления увеличивается на единицу. Генератор 8 обеспечивает получение случайных чисел, равномерно распределенных в .интервале от О до 1, которые представлены в том же коде, в каком задается дробная часть требуема го коэффициента деления, например двоичном коде. Коэффициент деления делителя 11 определяется кодом числа повторений и, в общем случае, может быть равен ti. Блок 7 имеет два Н 1хода. В нем реализуется разыгрываiffle случайной величины х по методу статистических испытаний при поступлении на вход генератора 8 каждого -го выходного импульса. При имеем , а при R fidV/S- х 0. (R случайное число на выходе генератора 8). Каждое событие, при котором , отмечается соответственно высоки и низким потенциалами на первом и втором выходах блока 7. Каждое собы тие, при котором , отмечается соответственно высоким и низким потенциалами теперь на втором и первом выходах того же блока 7. Соответственно вентили 5 и 6 будут отперты или заперты. Устройство работает следующим образом. Если по результату разыгрывания , то следующим п-м выходным импульсом триггер 4 переводится в единичное состояние. В результате счетчик 2 импульсов работает с коэффициентом деления Ек + 1 . Если по результату разыгрывания , то следующим ,rt-M выходным им-: Пульсом триггер 4 переводится в нулевое состояние. Управляющее воздействие снимается и счетчик 2 импульсов работает с коэффициентом К . Далее процессы повторяются. Верхняя граница диапазона частот повышается за счет того, что считывание результата предыдущего разыгры вания и занесение в блок 7 очередного числа производится каждым п-м выходным импульсом. В связи с этим на формирование очередного числа ген ратор-у 8 предоставляется времени в п раз больше, чем в известном делителе. Следовательно, условие работы генератора 8 в предлагаемом устройстве должно удовлетворять неравенству Tg, .„ , а в прототипе гсч 7 roih где д±.ц - интервал времени формирования случайного числа;ebiJwin мих период выходных импульсов с максимальной частотой. Таким образом, предпагае1 1й делитель позволяет увеличить верхнкяо границу диапазона частот выходных импульсов по сравнению с известием при одинаковом с ним быстродействии генератора случайных чисел. Верхняя граница диапазона частот повышается по сравнению с известным в столько раз, каков коэффициент деления м делителя 1I. Значение п выбирается наименыпим при котором удовлетворяется условие (1). В противном случае {по мере увеличения числа п) ухудшается фазовая стабильность выходных импульсов. Интегральное относительное фазовое расхождение реальной и идеаль(гипотетической J последовательей для с начала отсчета выого имйульса дается соотноше УоС(р-о)об(/а-Ы| , оС, /3 - дробный коэффициент деления устройства, числитель и зиаменатель его дробной части соответственно;h - коэф4 щиент деления делителя 11;; N - номер выходного импульса от начала отсчета. I . обы излишне не завьш1ать значеh и связанную с этим нестабильфазы, диапазон выходных частот еля 0,...,F.,t,, разбивается ддиапазоны следующим образом: ImclX dtf-pq р тг «. гтсик I ,2,....., «V номера поддиапазо itnb x-наибольшие частоты поддиапазонов. ри смене поддиапазонов в делитеI устанавливается коэффициент ния, равный номеру поддиапазона.

ДРОБНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий счетчик.импульсов, установочные входы которого соединены с шиной кода целой части коэффициента деления, а выходс выходной шиной, два вентиля, триггер, генератор случайных чисел, вход которого соединен с первым входом первого вентиля, и блок сравнения кодов, первая группа входов которого соединена с выходами генератора случайных чисел, а вторая группа с шиной кода дробной части коэффициента деления, отли ч ающийс я тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот, в него введен делитель частоты, счетный вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, установочные входы - с шиной кода числа повторений, а выход - с первыми входами первого и второго вентилей, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока сравнения кодов, а выход1 1 соответственно-с единичным и нулевым входами триггера, единичный выход которого соединен с управляющим входом счетчика импульсов, вход которого является входом делителя.