Умножитель частоты Советский патент 1984 года по МПК H03B19/00 

ю

со

00

Изобретение относится к радиотехнике. По основному авт.св. № 1058021, известен умножитель частоты, содерж. первый счетчик, регистр переноса, формирователь синхронизирующих импульсов, генератор ютульсов и преобразователь код-временной интервал, установочные входы кото-, рого подключены к соответотвзтощим выходам регистра переноса, вход син хронизации объединен со счетным входом первого счетчика и подключен к выходу генератора импульсов, а вы ход которого является выходом умножителя частоты, при этом вход синхронизации регистра переноса соединен с первым выходом формирователя синхронизирующих импульсов, второй выход которого соединен с входом установки нуля первого счетчика, вход формирователя синхронизируюнцгх импульсов является входом умножителя частоты, комбинационный сумматор , второй и третий счетчики, пр образователь кода, блок определения длительности временных интервалов и элемент И, при этом второй счетчик включен между выходом преобразователя код-временной интервал и первьм входом блока определения длительности временных интервалов, второй вход которого объединен с вх дом установки нуля третьего счетчика и подключен к второму выходу фор мирователя синхронизирутощих импульсов, выхода третьего счетчика подключены к установочным входам преобразователя кодов, выход которого соединен с первой группой,входов комбинационного сумматора, вторая группа входов комбинационного сумматора подключена к выходам пер вого счетчика, а выходы соединены с установочными входами регистра переноса, первый выход блбка определения длительности временных интервалов соединен с входом управлен преобразователя кода, а второй выхо подключен к первому входу элемента выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика, другой Вх элемента И подключен к выходу генератора импульсов lj . Однако при использовании известного устройства в многоканальных системах, когда его вход подключает ся к источникам сигналов с различно частотой или с различными фазами, о имеет низкое быстродействие. Это связано с тем, что при указанной коммутации сигналов на входе устройства скачком увеличивается длительность сигнала на втором выходе блока определения длительности временных интервалов, и требуется несколько периодов, в течение которых отрабатывается зтот сигнал рассогласования. Целью изобретения является повышение быстродействия. Для этой цели в умножитель частоты, содержащий первый счетчик, регистр переноса, формирователь синхронизирующих импульсов, генератор импульсов и преобразователь код-временной интервал, установочны входы которого подключены к соответствующим выходам регистра переноса, вход синхронизации объединен со счетным входом первого счетчика и подключен к выходу генератора импульсов, а выход которого является выходом умножителя частоты при этом вход синхронизации регистра переноса соединен с первым выходом формирователя синхронизирукицйх импульсов, второй выход которого соединен с -входом установки нуля первого счетчика, вход формирователя синхронизирукнцих импульсов является входом умножителя частоты, комбинационньй сумматор, второй и третий счетчики, преобразователь кода, блок определения длительности временных интервалов и элемент И, при этом второй счетчик включен между выходом преобрезователя код-временной интервал и первым входом блока определения длительности временньгх интервалов, второй вход которого объединен с входом установки руля третьего счетчика и подключен к второму выходу формирователя синхро-. низирующих. импульсов, выходы третьего счетчика подключены к устано- I рочным входам преобразователя кода, выход которого соединен с первой} группой входов комбинационного сумматора, вторая rpjrnna входов комбинационного сумматора подключена к выходам первого счетчика, а выходы соединены с установочными входами регистра переноса, первый выход блока определения длительности временных, интервалов соединен с входом управления преобразователя кода, а второй выход подключен.к первому входу элемента И, вьосод которого соединен со счетным входом третьего счетчика, другой вход элемента И подключен к выходу генератора импульсов, введены дополнительный элемент И и дополнительный преобразователь кода, к входам которого подключены соот ветствующие разрядные выходы второго счетчика, первый вход дополнительного элемента И соединен с вторым выходом формирователя синхрониэируняцих импульсов, второй вход дополнительного элемента И соединен с выходом дополнительного преобразователя кода, а выход дополнительного элемента И подключен к вход установки нуля второго счетчика. На чертеже представлена структурная электрическая схема умножителя частоты. Умножитель частоты содержит генератор 1 импульсов, первый счетчик 2 комбинационный сумматор 3, регистр 4 :переноса, преобразователь 5 код-временной интервал, формирователь 6 синхронизирующих импульсов, второй счетчик 7, блок 8 опредепения дли-, тельности временных интервалов, элемент И 9, третий счетчик IQ, преобра зователь 11 кода, дополнительный пре образователь 12 кода, дополнительньЛ элемент . Преобразователь5 код временной интервал включает в себя вычитающий счетчик 14, накапливающий сумматор 15, формирователь 16 одиночного импульса и элемент И t7. Блок 8 определения длительности временных интервалов выполнен аналогично соответствующему бйоку определения длительности временных интервало известного устройства. Генератор 1 импульсов подключен к счетному входу первого счетчика 2 к элементу 9 И и к входу синхронизации преобразователя 5 код-временг яой интервал. Выходы первого счетчика 2 через комбинационный сумнатор 3 и регистр 4 переноса соединены с соответствующими входами преобразователя 5 код-временной интервал, -при этом младшие разряды регистра 4 переноса соединены с накапливающим сумматором 15, а старшие разряды - с вычитающим счетчиком 14 Выходы третьего счетчика 10 через преобразователь 11 кода подключены к вторым входам комбинационного сумматора 3. Выход преобразователя 5 код-временной интервал (выход пер,полнения вычитающего счетчика 14) по 874 ключен к выходной шине умножителя частоты, к счетному входу второго счетчика 7 и к соответствующим входам синхронизации записи кодов вычитающего счетчика 14 и накапливакяцего сумматора 15, Выход переполнения накапливающего сумматора 15 через последовательно соединенные формирователь 16 одиночного импульса и элемент И 17 соединен со счетным входом вычитшощего счетчика 14. Выход переполнения второго счетчика 7 сое-, динен с первым входом блока 8 определения длительности временных интервапов, второй вход которого icoeдинен с входами установки нуля первого 2 и третьего 10 счетчиков, с входом дополнительного элемента И 13 и с вторым выходом формирователя 6 синхронизирующих импульсов, вход которого является входом умножителя частоты. Первый и второй выходы блока В определения длительности временных интервалов подключены соответственно к входу управления преобразователя 11 кода и к второму входу элемент 9 И, выход которого соединен с счетным входом третьего счетчика 10. Разрядные выходы второго счетчика 7 подключены к соответствующим входам дополнительного преобразователя 12 кода, выход которого соединен с вторым входом дополнительного элемента И 13, выход которого соединен с входом установки нуля вторЬго счетчика 7. Предлагаемый умножитель частоты работает следующим образом. На вход формирователя 6 синхронизирующих импульсов поступает входной сигнал, имеющий период Т«. При переходе входного сигнала через определенный уровень, например при возрастании сигнала, на выходах формирователя 6 синхронизирующих импульсов формируются.два коротких импульса, следующих друг за другом. Первь й из этих импульсов используется для записи кода в регистр 4 переноса, а второй - для установки первого 2 и .третьего 10 счетчиков в нулевое состояние. За период Т входного сигнала в первый счетчик 2, емкость которого равна М,поступает /импульсов с вых(эда генератора 1 импульсов, период следования которых равен TO JT,/.. Вьгходной код первого счетчика 2. суммируется в комбинационном суммат ре 3 с выходным кодом uN преобразователя 11 кода и заносится в регистр 4 переноса. Если частота вход ного сигнала постоянна, то код 4N равен нулю. Так как в младшие разряды регист ра 4 переноса заносится код из младших разрядов первого счетчика 2 которые образуют счетчик с емкостью равной П , то в МПадшшс разрядах регистра переноса 4 хранится код. N,-wo,}(Nf Ь«) la в старших разрядах регистра 4 пе реноса - код , - коэффициент умножения частоты. Код 2 поступает на устанавочные входы вычитакщего счетчика 14. После того, как на вход вычитающего счетчика 14 поступит N импульсов генератора 1 импульсов, код в вычитающем счетчике 14 будет равен нулю, а на его выходе выpaбaтывaetся импульс переполнения, который поступает на выход устройства, на счетный вход второго Счетчика 7 и на входы синхронизации записи кодов вычитающего счетчика 14 и накаплива щего сумматора 15. При этом в вычи тающий счетчик 14 опять заносится код Kf , а содержимое накапливающег сумматора 15 и младших разрядов регистра 4 переноса суммируются. ..v... . ..-г Если наступает переполнение наха Следовательно, последний и -и импульс умножителя частоты появляется в момент времени - пМя- - лЧН,-П4М,)То, Т.е. через интервал времени Тд после момента записи кода в регистр 4 переноса. Емкость второго счетчика 7 равна rj , поэтому импульсы на его выходе переполнения следуют с интервалом Tjj и совпадают с моментами появления Импульсов на втором выходе формирователя 6 синхронизирующихимпульсов, если частота входного сигнала постоянна. Если частота входного сигнала изменяется во времени, то в этом случае выходные импульсы формирователя 6 синхронизирующих импульсов и второго счетчика 7 поступают на входы блока 8 определения длительности временных интервалов неодновременно и на его втором выходе формируется сигнал, длительность которого равна интервалу времени между моментами появле-г ния импульсов на его входах. Кроме того, блок 8 определения длительности временных интервалов определяет, какой импульс появляется раньше: если импульс на его первом входе, то на его первом выходе будет сигнал логического О, а если на его втором входе - то сигнал логической 1. Если частота входного сигнала увеличивается, то это приводит к умень гаению длительности периода входного сигнала на величину At по сравнению предьщущей длительностью периода, кotopaя зафиксирована в виде кода N

ливающего сумматора 15, то сигнал на его выходе переполнения запускает формирователь 16 одиночного импульса, при этом элемент И 17 закрывается на один период колебаний генератора 1 импульсов. Тогда импульс переполнения вычитающего счетчика 14 появляется через время ( после того, как в него был записан код.

В общем виде интервал времени между моментом появления -го выхо ного импульса умножителя частоты и началом периода входного сигнала равен

в регистре 4 переноса. Тогда на входы блока 8 определения длительности временных интервалов раньше приходит импульс со второго выхода формирователя 6 синхронизирующих импуль сов. Элемент И 9 открьгоается на at сигналом на втором выходе блока 8 определения длительности временных интервалов. Импульсы генератора 1 импульсов поступают на счетный вход третьего счетчика 10 до тех пор, пока элемент И 9 открыт. Через время ut после момента появления импульса на втором выходе форми рователя 6 синхронизирующих импульсов, на выходе переполнения второго счетчика 7 появляется импульс, который поступает на первый вход блока 8 определения длительности временных интервалов, при этом сигнал на его втором выходе принимает значение логического О, элемент И 9 эакрыт вается, а в третьем счетчике 10 буд храниться код uN-ftt/T. Код uN с вьрсода третьего счетчика 10 поступает в преобразователь 11 кода и, так как на его входе управления присутствует сигнал логической 1, то он преобразует код H в дополнительный код М.- Ь N . Следовательно,- на входы комбинационного сую атора 3 поступают: код М - 4 It с выхода преобразо вателя 11 кода и код с выхода перво го счетчика 2. В комбинационном сум маторе 3 эти коды суммируются по мо дулю М . Поэтому выходной код комбинацион ного сумматора 3, равный Н (- &Н) заносится в регистр 4 переноса. Тог период следования выходных импульсов несколько уменьшается, вследств чего сокращается практически до нул дпительность временного интервала между выходными импульсами формирователя 6 синхронизирующих импульсов и второго счетчика 7. Если частота входного сигнала уменьшается, то это приводит к увёли . чению длительности периода входного сигнала на величину &t по сравнен с предыдущей длительностью периода. Тогда на входы блока 8 определения длительности временных интервалов раньше приходит импульс с выхода переполнения второго счетчика 7, и в течение времени А на счетный вход третьего счетчика 10 будут поступать импульсы генератора 1 импульсов. Третий счетчик 10 установлен ранее импульсом на втором выходе формирователя 6 синхронизиру щих импульсов J9 начале периода входного сигнала, а к моменту появления следующего импульса иа втором выходе формирователя 6 синхронизирующих импульсов в третьем счетчике 10 будет код дН . В рассматриваемом случае, когда частота входного сигнала уменьшаетс на вход управления преобразователя 78 кода поступает сигнал логического О, поэтому код uN проходит через преобразователь 11 кода без изменения. Код ЛМ в комбинационном сумматоре 3 суммируется с кодом N , а в регистр 4 переноса заносится код N. + л N . Это приводит к тому, что период следования выходных импульсов умножителя частоты несколько увеличивается, вследствие чего сокращается практически до нуля дпительность временного интервала меясду выходными импульсами второго счетчика 7 и формирователя 6 синхронизирующих импульсов. Дополнительный преобразователь 12 кода выделяет состояние второго счетчика 7 т, т- 1 mt Г,... , ,, где величина m определяет ширину интервала времени Т, , на которую могут различаться между собой соседние периоды сигнала. Если в момент появления импульса на втором выходе формирователя 6 синхронизирующих импульсов второй счетчик 7 находился в состоянии n-mjn-m+1,.,.,,0, ,,,.,т-1 , то дополнительный элемент И 13 закрыт низким выходным потенциалом дополнительного преобразователя 12 кода, и второй счетчик 7 не сбрасывается. В том случае, если соседние периоды сигнала различаются на величину больше Ту Ш- , или при коммутации сигналов на входе умножителя частоты, когда нарушается периодичность входного сигнала, выходной сигнал формирователя 6 синхронизирующих импульсов поступает на вход установки в нуль второго счетчика 7 и сбрасывает его. Поэтому уже на следующем периоде умножитель частоты работает в установившемся режиме, когда совпадают мсжёнты появления импульсов на втором выходе формирователя 6 синхронизирующих импульсов и на выходе второго счетчика-7. Тем самым до минимума сокращается время отработки сигнала на втором выходе блока 8 определения длительности временных интервалов и, следовательно, повышается быстродействие предлагаемого умножителя частоты, ЧТО в конечном итоге способствует повышению быстродействия тех измерительных устройств, в составе которых он работает.

УШЕМКИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ по авт. св. W 1058021, отличающийс я тем, ЧТО, с целью повышения быстродействия, в него введены до- полнительный элемент И и дополнитель- «ьЛ преобразователь кода, к входам которого подключены соответствующие разрядные выходы второго счетчика, первый вход дополнительного элемента И соединен с вторым выходом фор «рователя синхронизирующих импульсов, вторрй вход дополнительного элемента И - с выходом дополнительного преобразователя кода, a выход дополнительного элемента И подключен к входу установки нуля второго счетчика. 8