Делитель частоты с нечетным коэффициентом деления (его варианты) Советский патент 1984 года по МПК H03K23/00 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в расширителях, синтезаторах частот, требующих повышенного, быстродействия.

Известен делитель частоты следования импульсов, содержащий источник сигнала,- двоичный счетчик, выходы которого через дешифратор соединены со вxoдaJ4и элемента ИЛИ, а один из выходов дешифратора соединен с управляющим входом счетчика другой управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ П.

Недостатками устройства являются его сложность, низкое быстродействие

Наиболее близким техническим решением к изобретению является делитель частоты с нечетным коэффициентом деления, содержащий, п счетных триггеров, С-входы которых подключены к тактовой шине, вспомогательный счетный триггер, С-вход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, инверсный выход - со вторьм входом первого элемента И-НЕ и с 1-входом первого счетного триггера, второй элемент И-НЕ, кроме того, устройство содержит третий и четвертый элементы И-НЕ/Г23.

Недостатками устройства являются ограниченность функциональных возможностей, низкая надежность, снижение быстродействия при увеличении коэффициента деления.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем получения выходных импульсов со скважностью равной двум по обеим полярностям входного сигнала-, и одновременное. повышение надежности при сохранении быстродействия при увеличении коэффициента деления делителя с коэффициентом деления, представленным как четным,- так и нечетным членом нечетного ряда чисел.

Поставленная цель достигается тем что в делителе частоты с нечетным ; коэффициентом деления, содержащем п счетных триггеров, С-входы которых подключены к тактовой шине, вспомогательный счетный триггер, С-вход которого соединен.с первым входом первого элемента И-НЕ, инверсный выход со вторым входом первого элемента и с 1-входом первого счетного триггера, второй элемент И-НЕ, в первом вариантеj инверсный выход каждого счетного триггера соединен с К-вхдом последующего С-вход вспомогательного счетного триггера подключен к выходу второго элемента И-НЕ первый вход которого соединен с тактовой шиной, второй вход - с инверсным выходом п-го счетного триггера и с 1-входом четных счетных триггеров.

Во втором варианте в делителе частоты с нечетным коэффициентом деления содержащем п счетных триггеров, С-входы которых подключены к тактовой шине, вспомогательный счетный триггер, С-вход которого, соединен с .первым входом первого элемента И-НЕ, инверсный выход - со вторым входом первого элемента И-НЕ и с 1-входом первого счетного триггера, второй элемент И-НЕ, инверсный выход каждого счетного триггера соединен с К-входом последующего, С-вход вспомогательного счетного триггера подключен к выходу второго элемента ,И-HEJ первый вход которого соединен с тактовой шиной, второй вход - с инверсным выходом п-го счетного триггер и с 1-входом всех нечетных счетных триггеров, кроме первого.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства при построении его с коэффициентом деления, представленным четным членом нечетного ряда чисел 4т+3, где , 1, 2, 3, ... и т.д. (первый вариант); на фиг. 2 - то же, при построении устройства с коэффициентом деления, представленным нечетным членом нечетного ряда чисел 4т+1, где m О, 1, 2, 3, ... (второй ва-. риант); на фиг. 3 - 6 - эпюры, поясняющие работу устройства.

Делитель частоты с нечетным коэффициентом деления, содержит п счетных триггеров 1-9, С-входы которых подключены к тактовой шине 10, вспомогательный счетный триггер 11, С-вход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ 12, инверсный выход - со входом первого элемента И-НЕ 12 и с 1-входом первого счетного триггера J, второй элемент И-НЕ 13, инверсный выход каждого счетного триггера 1-9 соединен с К-входом последующего} С-вход

.вспомогательного счетного-триггера подключен к выходу второго-элемента И-НЕ первый вход которога соединен

.с тактовой шиной Ю, второй инверсньм выходом п-.го счетного триггера 9, при коэффициенте деления, представленным четным членом н четного ряда чисел /(), где т ., 2, 3, .../, инверсный вых последнего счетного триггера 9 соединен с 1-входом четных счетных триггеров 2, 4, 6 и 8, при коэффици енте деления, представленном нечетным членом нечетного ряда чисел /(4т+1), где m О, 1, 2, 3, .../, инверсный выход последнего счетног триггера 9 соединен е 1-входом нече ных счетных триггеров 3, 4, 6 и 8, кроме первого. Реализация предложенного делителя (фиг. 1 и 2) с коэффициентом дел ния Кг. требует п счетных триггеров Ко -1 (где п ) плюс вспомогательн триггер и два элемента И-НЕ. Рассмотрим первый вариант работы делителя с коэффициентом деления Kg 4m+3 (фиг. 1 и 3), где m - любое число, например 0. В исходном состоянии триггеры деления обнулены. При этом на управ ляющих 1-входах триггеров 1, 2, 4, 6,8 (фиг. , и ц) имеет место 1 за счет перекрестных связей с -инверсных выходов триггеров 11 и 9. Таким образом, п триггеров 1-9 подготовлены к переключению по тактируемым входам, а триггер 11 - по счетному входу. На вход устройства подается тактовая частота отрицательной полярно ти f (тЬиг. Зц). Первый тактовьй импульс, переводи линейку из п-1 триггеров 2-9 (фиг. Зб-К,) в единичное состояние, взводит триггер 1 (фиг. 38), поскольку нет условий для переключени блокирующего его триггера 11 (отсутствует отрицательный перепад по его счетному входу (фиг. 3м). Переключение триггера 9 (фиг. З приводит к блокировке четных триггеров 2, 4, 6 и 8 по управляющим 1-входам (фиг. 3 6,, ж, и).Одновреме но на выходе элемента И-НЕ 12 начинает формироваться, отрицательный полупериод выходного сигнала делите ля (фиг. Зн). Последующие тактовые импульсы по следовательно переключают п триггеров 1-9. При этом каждый.последующ триггер посредством управляющих К-входов увеличивает длительность в 84 ходкого сигнала предыдущего триггера на 1/f, т.е. на триггере 1 формируется длительность (фиг. ЗЙ), на 2 триггере 2 - - (фиг. Зб), на тригге(фиг. Зг), ..., на тригге(фиг. Зк). ре 9 По срезу )-ro тактового импульса триггер 9 переводится в исходное состояние (фиг. Зк), тем самЫм заканчивается формирование требуемой длительности -г- (фиг. Зн), разблокируются четные триггеры.2, .4, 6, и 8 (фиг. Зб,,Лс и It) и подготавливается к переключению триггер. 11 -(фиг.. По фронту (п+1)-го тактового импульса на выходе элемента-И-НЕ 13 появляется отрицательный перепад (фиг. 3jj). Срабатывает триггер 11 (фиг. 3ai), что приводит к. блокировке по управляющему ,1-входу. триггера 1 (фиг. 38). При этом завершается формирование.отрицательного полупериода выходного сигнала делителя (фиг. Зн). По срезу (п+2)-го тактового им|пульса линейка из п-1 триггеров 2-9 (фиг. Зб-к) переводится в единичное состоягие. Переключение триггера 9 (фиг. Зк) приводит к блокировке четных триггеров 2 4, 6 и 8 по управляющим 1-вх6дам (фиг. Зб, d ,-к и (Д), Одновременно на выходе элемента И-НЕ 12 начинает .формироваться положительный полупериод выходного сигнале делителя (фиг. Зн). Последующие тактовые импульсы , последовательно переключают- п-1 триггеров 2-9 (фиг. ). При этом каждый последующий триггер посредством управляюа1их К-входов увеличивает длительность выходного сигнала предьщущего триггера на т.е. на триггере 2 формируется длительность - о (фиг. Зо), на триггере 3 - (фиг.Зг), . Зк). ..., на триггере 9 По срезу (2п+1)-го тактового импульса триггер 9 переводится в исходное состояние, тем самым заканчивается « ,.,ирование требуемой длительности (фиг.Зк), разблокируются четные триггеры 2, 4, 6 и 8(фиг, 30, 05кик) и подготавливается к переключению триггер 11 (фиг.Зд По фронту (2n-f1).-ro тактового импульса на выходе элемента И-НЕ 13 (фиг. ЗА) появляется .отрицательный, перепадс Срабатывает триггер 11 (фиг о З) что приводит к разбяокиipoBKe триггера 1 .(фиг, Зб) , При этом на выходе элемента И-НЕ 12 завершает ся формирование.положительного полупериода выходного сигнала делителя (фигс 3f) . Таким образом5 все элементы -делителя приведены в исходное положение возможен очередной цикл формирований выкодного сигнала делителя. На выходе делителя сформирована синфазная частота, соответствующая установ ленному коэффициенту деления К, со скважностью 2 (фиг. 3) „ Рассмотрим второй вариант работы делителя с коэффициентом деления Ko 4m-s-3 (фиг, 1 и 4), где m 0 U 2,3.., , В исходном состоянии триггеры делителя обнулены, .При этом на управляющих 1-входах.триггеров 1, 25 4, 6 и 8 имеет место 1 за счет перекрестных связей с инверс ных выходов триггеров 11 и 9. Та7:им образомJ п триггеров подготовлены к переключению по тактируемым, а триггер И - по счетному входУс На вход устройства подается тактовая частота положительной ijoлярности f (фиг о 4а). По фронту первого тактового импульса на выходе элемента И-НЕ 13 появляется отрицательный перепад (фиг. 4д). Срабатывает триггер 11. (фиг, 4д) 5 что вызывает блокировку триггера 1 (фиг. 4о) Одйовременно на выхода элемента И-НЕ 12 начинает формироваться положительный полупериод выходного сигнала делителя (фиг. 4ц). По срезу первого тактового импульса линейка из п-1 триггеров 2-9 (фиг. ) переводится в единичное состояние. Переключение триггера 9 (. 4к) приводит у. блокировке четных триггеров 2, 4, 6 и 8.(фиг. 4й, и 4) по управляющим 1-входам. Последугещие . тактовые .импульсы последовательно переключают п-1 триггеров 2-9 (фиг. 4§-к). При этом каждый последующий триггер . посредством управляющих К-входов.увеличивает, дли тельность выходного-сигнала предьщущего триггера на -р ,,т.е,. на триггеч 1 ре 2 формируется длительность (фиг. 4), на триггере 3 - j (фиГ.4г), на триггере 9 - (фиг, 4к) . По срезу п-го тактового импульса триггер 9 переводится в исходное состояние .(фиг. 4к), тем самым за-. канчивается-формирование требуемой длительности -21- (фиг. 4к), разблокируются четные триггеры 2, 4, 6 и 8 (фиг. 4о,,) и подготавливается к переключению триггер 11 (фиг. 4() . По фронту (п+Т)-го тактового импульса на выходе элемента И-НЕ 13 появляется отрицательный перепад (фиг. 4д). Срабатывает триггер 11 (фиг. 4,), что приводит к разблокировке триггера 1 (фиг. 48). При этом на выходе элемента 12 завершается формирование-положительного полупериода выходного сигнала делителя (фиг, Зн). По срезу (п+1)-го тактового импульса линейка из п-1 триггеров 2-9 (фиг. 4g-K) переводится в единичнЪе состояние, взводится триггер 1 (фиг. 45), поскольку нет условий для переключения блокирующего ее триггера 11 (отсутствует отрицательный перепад по его счетному входу) (фиг.4л). Переключение триггера 9 (фиг. 4к) приводит к блокировке четных триггеров 2, 4, 6 и 8 (фиг. 4Й, .) по управляющим 1-входам. Одновременно на выходе.элемента И-НЕ 12 начинает формироваться- отрицательный полупериод выходного сигнала делителя (фиг. ц). Последующие тактовые импульсы последовательно переключают п триггеров 1-9, При-ЭТОМ каждый последуюгщй триггер посредством управлякищх К-входрв увеличивает длительность выходного сигнала предьщущего триггера на -р-, . на триггере 1 формируется - 1 длительность -г (фиг. 4S), на тригге2 t ре 2 - j- (фиг, 48), на триггере 3 - (фиг. 4i), ..., на триггере 9 fji (фиг. ). f

71

По срезу (2п+1)-го тактового импульса триггер 9 переводится в единичное состояние (фиг. 4ц), тем самым заканчивается формирование требуемой длительности - (фиг. 4к),

разблокируются четные триггеры 2, 4, 6 и 8 (фиг. 48,о,хим) и подготавливается к переключению триггер 11 (фиг. 4л).

По фронту (2г1+1)-го тактового импульса на выходе элемента И-НЕ 13 появляется отрицательный перепад (фиг. 4д). Срабатывает триггер 11 (фиг. , что приводит к блокировке по управляющему 1-входу триггера 1 (фиг. 4&). При этом на выходе устройства завершается формирование отрицательного полупериода выходного сигнала делителя (фиг. 4н).

Таким образом, все элементы делителя приведены в состояние, соответствующее, очередному циклу формирования выходного сигнала .делителя. . На выходе делителя.сформирована синфазная частота, соответствующая установленному коэффициенту деления К со скважностью, равной двум(фиг. 4н) .

Блокировка четных триггеров 2, 4, ь- и 8 по управляющим 1-входам связана с необходимостью приведения их в исходное состояние.по окончанию формирования выходного поЯупериода устройства, что в свою очередь исключает необходимость введения аналогичной блокировки нечетных триггеров 1, 3, 5 7 и 9. Последние после окончания формирования соответствующих длительностей работают в счетном режиме до разблокировки триггером 9 четных триггеров 2, 4, 6 и 8. При этом нечетные триггеры 1, 3, 4, 7 и 9 устанавливаются в исходное состояние ав томатиче ски.

23688

Работа делителя с коэффициентом деления )„-«-1 (фиг. 2, 5 и 6) аналогична работе делителя с-коэффициентом деления Ка 4т-«-3 (фиг. 1, 5 3 и 4). Для этого достаточно сравнить фиг. 3, 5 и 4, 6.. Отличие в том, какие триггеры делителя работают в счетном режиме по окончании формирования соответствующих длительностей: при - нечетные триггеры 1,3,5,7.и 9 (фиг. 3 и 45, г,е, i йк ), а при - четные триггеры 2, 5, 7 и 9 (фиг. 5 и б8, е, ч и к), что вызвано необходимостью приведения в исходное состояние по окончанию формирования полупериодов выходного сигнала, в первом случае четных триггеров 2, 4, 6 и 8 делителя (фиг. 3 и 4б , ,ж. и IA) , во втором - нечетных триггеров 1, 3, 4, 6 и 8 (фиг. 5 и 6§ ,l,Q,7KHU) путем блокировки по управляющим 1-входам соответствующих триггеров.

При этом четные триггеры 2, 5, 7 и 9 делителя (фиг. 5 и б6 ,е, J и к), , устанавливаются в исходное состояние автоматически.

Предлагаемый делитель с нечетным коэффициентом деления по сравнению с известными устройствами расщиряет функциональные возможности устройств, данного класса за счет формирования выходных импульсов со -скважностью, равной двум по обеим полярностям входного сигнала.

Упрощена также схема устройства (например в предлагаемом делителе на три по сравнению с прототипом), за счет уменьшения элементов (на 20%), связей (на 27%), что повьш1ает надежность предлагаемого устройства.

Кроме того, обеспечивается.высокое быстродействие, определяемое задержкой двух элементов И-НЕ, не зависящее от коэффициента деления делителя.

15Ш

VM Г-tlо vjN

t- eii

H

I

I

..

1

If0:

1. Делительчастоты с нечетным коэффициентом деления $ содержащий п счетных триггеров, С-входы которых подключены к тактовой шине-, вспомогательный счетный триггер, С-вход которого соединен с первым входом первого- элемента И-НЕ, инверсный выход -со вторым входом первого элемента И-НЕ и с первого счетного, триггера, второй элемент И-НЕ, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения выходных импульсов со скважностью, равной двум по обеим полярностям входного сигнала, и одновременного повышения надежности при сохранении быстродействия при увеличении коэффициента деления делителя с коэффициентом деления, представленным четным членом нечетного ряда чисел, инверсный выход каждого счетного триггера соединен с К-входом последующего, С-вход вспомогательного счетного триггера подключен к выходу второго элемента Н-НЕ, первый вход которого соединен с тактовой шиной, второй вход - с инверсным выходом п-го счетного триггера и с 1-входом четных счетных триггеров. 2. Делитель частоты с нечетным коэффициентом деления, содержащий п счетных триггеров, С-входы которых подключены к тактовой шине, вспомогательный счетный триггер, С-вход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, инверсный выход - со вторым входом первого элемента И-НЕ и с 1-входом первого счетного триггера, второй элемент9 И-НЕ, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения выходных импульсов со скважностью, равной, двум по обеим полярностям входного сигнала, и одновременногоповьшхения надежности при сохранении быстродействия при увеличении, коэфСО фициента деления делителя с коэффию циентом деления, представленным неО9 О) четным, членом нечетного ряда чисел, инверсный выход каждого счетного 00 триггера соединен с К-входом последующего, С-вход вспомогателЬ|Ного счетного триггера подключен к выходу второго элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с тактовой шиной, второй вход - с инверсньи выходом п-го счетного триггера и с 1-входом всех нечетных счетных триггеров, кроме первого.

«г с

«о .«ъ vo

о

«э «

«U