Умножитель частоты следования импульсов Советский патент 1985 года по МПК H03K5/156 

Нуобретение относится к импульс(Ной технике и может быть использовано к измерительной технике, автоматике и телемеханике, например в преобразователях эталонной частоты следов.ания импульсов. Известен умножитель частоты след вания импульсов, содержащий N после довательно включенных одновибраторо многовходовый элемент И-ИЕ, входы к торого соединены с выходами нечетных одновибраторов, выход последнего из упомянутых одновибраторов через инвертор соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход которого через дополнительный одновибратор соединен с первым входом элемента неравнозначности, второй вход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ и с входной шиной устройства, а выход - с входом первого из упомянутых одновибраторов lj Недостатками этого устройства являются сложность и недостаточная фазовая стабильность, возрастающие с увеличением коэффициента умножения, связанного с увеличением числа последовательно соединенных одновибраторов. Наиболее близким к предлагаемом по технической сущности является умножитель частоты следования импульсов, содержащий два одновибратора, два элемента равнозначности, пять элементов И-НЕ, четыре элемен та ИЛИ, первый и второй элементы задержки, причем вход первого элемента задержки соединен с входной шиной устройства и первым входом первого элемента равнозначности, вы ход которого подключен к первым входам первого и второго элементов ИЛИ,, вторые входы- которых подключены соответственно, к инверсному и прямому выходам первого элемента И-НЕ, первый вход которого подключен к вькоду второго элемента задержки и к второму входу второго элемента разнозначности, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены соответственно к инверсному и прямому выходам второго элемента И-НЕ, а выходы с первого по четвер Tbui элементов ИЛИ подключены соответственно к первым входам второго третьего, четвертого и пятого эле382ментов И-ПК, причем ныход второго элемента И-НЕ подключен к второму входу четвертого э.ием -нта И-КК, выход которого через парный одиовибратор подключен к второму входу третьего элемента И-НР,, выход которого подключен к второму входу пятого элемента И-НЕ, выход которого через второй одновибратор подключен к второму входу второго элемента , второй вход первого элемента И-НЕ соединен с шиной управления, а второй вход первого элемента равнозначности соединен с выходом первого и входом второго элементов задержки и с первым входом второго элемента равнозначности Ш . Известное устройство обладает более высокой стабильностью фазы следования выходных импульсов. Однако известное устройство характеризуется недостаточно высоким быстродействием (определяется быстродействием элементов замкнутой цепи, состоящей из двух одновибраторов и четырех элементов И-НЕ), что ограничивает частотный диапазон его применения. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что в умножитель частоты следования импульсов, содержащий первый и второй элементы задержки, первый, второй и третий элементы И-НЕ и первый, второй, третий и четвертый элементы- ИЛИ, причем вход первого элемента задержки соединен с входной шиной устройства и с первым входом первого элемента равнозначности, выход которого соединен с первыми ; входами первого и второго элементов ИЛИ, выход первого элемента задержки подключен к второму входу первого и первому входу второго элементов рав нозначности, а также через второй элемент задержки - к первому входу первого элемента И-НЕ и к второму входу второго элемента равнозначности, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, второй вход первого элемента И-НЕ соединен с шиной управления, а прямой выход - с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, а инверсный выход первого элемента И-НЕ соеди31

iie.H с HTtipi.iM входом третьего .JieMeEiта ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третье о элемента И-НЕ. введены элемент (1ПИ-ПК, пятый элемент- ИЛИ и трети элемент задержки, причем прямой выход первого элемента И-НЕ соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторьм входом третьего элемента И-НЕ, вьгход которого соединен с первым входом элемента ШТИ-НЕ, выход которого соединен с первый входом пятого элемента 11ПИ, выход которого через третий элемент задержки соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, инверсный выход первого элемента И-НЕ соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента ЕПИ.

На фиг. 1 приведена структурная схема умножителя частоты следования импульсов; на фиг. 2 - временные иаграммы, поясняющие его работу.

Умножитель частоты следования мпульсов содержит первый 1 и второй 2 элементы задержки, первый - третий элементы 3-5 И-НЕ и первый - четвертьш элементы 6-9 ИЛИ, причем вход первого 1 элемента задержки соединен с входной шиной 10 устройства и с первым входом первого элеента 11 равнозначности, выход которого соединен с первыми входами первого 6 и второго 7 элементов ИЛИ, выход первого элемента 1 задержки подключен к второму входу первого 11 и первому входу второго 12 элементов равнозначности, а также через второй элемент 2 задержки - к первому входу первого 3 элемента И-НЕ и к второму входу второго 12 элемента равнозначности, выход которого соеинен с первыми входами третьего 8 четвертого 9 элементов ИЛИ, второй вход первого 3 элемента И-НЕ соединен с шиной 13 управления, а прямой выход - с. вторым входом второго 7 элемента ИЛИ, выход которого соеинен с первым входом второго 4 элемента И-НЕ, а инверсный выход первого 3 элемента И-НЕ соединен с вторым входом третьего 8 элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым вхоом третьего 5 элемента И-НЕ, элеент 14 ИЛИ-НЕ, пятый 15 элемент

40238 ,4

ШИ и третий 16 jjreMBHT задержки, прячем прям15й выход первого 3 : лемента И-НЕ соединен с вторь м входом первого 6 элемента ИЛИ, выход кото5 рого соединен с вторым входом третьего 5 элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента 14 ШШ-НЕ, выход которого соединен с первым входом пятого 15 элемента 10 И)1И, выход которого через третий

16 элемент задержки соединен с вторым входом элемента 14 ШТИ-НЕ, инверсный выход первого 3 элемента . И-НЕ соединен с вторым входом вертого 9 элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторь№ входом второго 4 элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом пятого 15 элемента ИЛИ.

2Q Устройство работает следующим образом.

Входная последовательность импульсов, следующих со скважностью , два (фиг. 2а), задерживается с помощью элементов 1 и 2 (фиг. 26,в) . При этом на выходе элементов 11 и 12 в моменты несовпадений уровней на их входах формируются отрицательные импульсы (фиг. 2г,д), длительность Q которьтх равна величине задержки входных импульсов элементами 1 и 2, в качестве которых можно использовать, например, интегрирующие ЯС-цепочки или одну или несколько пар инверто5 Р° Если коэффициент умножения К является четным целым числом, то на шину 13 подается нулевой потенциал. При этом импульсы с вькодов элементов 11 и 12 равнозначности поступают на входы элементов 4 и 5 И-НЕ соответственно только через элементы

6и 7 ИЛИ. При этом на выходах элементов 4 и 5 И-НЕ появляются положительные импульсы (фиг. 2е,ж).

При нечетном К под действием импульсов, поступающих с выхода элемента 2 задержки на первый вход элемента 3 И-НЕ, на второй вход которого подается единичный потенциал с шины 13, элементы 6 и 8 ШМ, а также

7и 9 ИЛИ коммутируются поочередно.

8результате этого порядок следования импульсов с. выходов элементов 4

5 и 5 И-НЕ меняется (фиг. 2з,и).

Величина задержки в элементе 16 (в качестве которого можно использовать элемент задержки любого типа 5 1 с дополнительной регулировкой задерж ки, например, с помощью интегрируюI, например. щей RC-цепочки с потенциометром) устанавливается равной o l/2Kf,. - частота следования входных где f j импульсов. Если установленная задержка х : меньше требуемой-величины, T.e. и число К четное, то два раза за период следования входных импульСов отрицательные импульсы, формируемые на вьпсодах элементов 14 и 15, продлеваются (фиг. 2к,л) импульсами, поступающими с элемента 5 И-НЕ, При этом напряжение на выходе элемента 16 задержки имеет вид, изображенный на фиг. 2м. Ecлиi io, то эти 1Шпульсы укорачиваются (фиг. 2н,о) импульсами, поступающими с вьгхода элемента 4 И-НЕ. При этом напряжение на выходе«элемента 16 имеет вид, изображенный на фиг. 2п. Аналогичным образом дважды за период следования входных импульсов ;осуществляется коррекция фазы выходных импульсов при нечетном К, В этом случае задержка в элементе 16 устанавливается равной -to 1/(2K-1)fex . Длительность корректирующих имтх.пульсов, формируемых лементами равнозначности, устанавливается равной максимально возможной накопленной за время 1/2fg фазовой ошибке, которая не должна превышать значеН1 Я io . 8 Использование изобретения позволяет повысить быстродействие устройства, что расширяет частотный диапазон его применения. Максимальная частота следования выходнь1х импульсов в данном устройстве1/( где задержка сигнала в элементах ИЛИ-НЕ и ИЛИ; О - фазовая ошибка следования выходных импульсов, накапливающаяся за половину периода входного сигнала. Максимальная же частота следования выходных импульсов в прототипе 1/(4t,.g-b2-t,.,,2i,, 7 На КС где t задержка фронта выходных импульсов одновибратора по отношении к фронту запускающего его импульса; U.OB длительность выходного импульса одновибратора. В последней формуле ошибка S незна-ч чительна по сравнению с , т.е. ,Qg, поэтому S отсутствует в формуле. При выполнении логических элементов и одновибраторов на одной элементной базе t , э , , а минимальная длительность импульса одновибратора обычно составляет t, Ю-Ьа-э, Таким образом, использование изобретения позволит повысить частоту следования выходных импульсов почти в семь раз.

i 1

П

Ik

a

Qi

a

УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЖДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ,содержащий первьш и второй элементы задержки, первый, второй и третий элементы И-НЕ и первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, причем вход первого элемента задержки соединен с входной шиной устройства и с первым входом первого элемента равнозначности, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выход первого элемента задержки подключен к второму входу первого и первому входу второго элементов равнозначности, а также 4ejpe3 второй элемент задержки к первому входу первого элемента И-НЕ и к второму входу второго элемента равнозначности, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, второй вход первого элемента И-НЕ соединен с шиной управления, а прямой выход - с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, а инверсный выход первого элемента И-НЕ соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены элемент Ш1И-НЕ, пятый элемент ИЛИ и третий элемент задержки, причем прямой выход первого элемента И-НЕ соединен с вторым входом S первого элемента ШШ, вьрсод которого соединен с вторым входом третьего /f элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом пятого элемента РШИ, выход которого через третий элемент задержки соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, инверсный выход первого элемента И-НЕ соединен с вторым входом четвертого элемента ШШ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента , выход которого соединен d вторым входом пятого элемента ШШ

.r

f5

jr

с

:LL

UL

П

П

e

п

ж

п

гт

п

и

л I iIIIII II i

н

п

fpuii2

11

-t

П -t

п

п

п

-i

t l гI