Делитель частоты следования импульсов с дробным коэффициентом деления Советский патент 1985 года по МПК H03K23/00 

Изобретение относится к импульсной технике и цифровой автоматике и может быть использовано в радиоэлектронных устройствах, вычислительной и измерительной технике. Цель изобретения - повышение быст родействия . На фиг,1 изображена электрическая структурная схема устройства| на фиг.2 - временные диаграммы, поясняюгцие его работу. Делитель частоты следования импульсов с дробным коэффициентом деления содержит три счетчика 1-3, импульсов, два элемента 4 и 5 задержки два элемента 6 и 7 И, первый вход первого из которых соединен с входной шиной 8, элемент 9 ИЛИ и выходну шину 10, два детектора 11 и 12 нуля и инвертор 13, причем счетный вход первого счетчика 1 импульсов соеди нен с входной шиной 8, вход установки через первый элемент 4 задержки с выходом первого детектора 11 нуля с входом установки второго счетчика 2 импульсов и с первым входом элемен та 9 ИЖ, выход которого соединен с выходной шиной 10, второй вход - со счетным входом второго счетчика 2 им пульсов и через второй элемент 5 задержки - с установочным входом третьего счетчика 3 импульсов, счетный вход которого соединен.с выходом первого элемента 6 И, второй вход ко торого соединен через инвертор 13 с выходом второго элемента 7 И, входы которого соединены с соответствую щими выходами второго счетчика 2 импульсов, а выходы первого и третье го счетчиков 1 и 3 импульсов соединены с входами соответственно первого и второго детекторов 11 и 12 нуля. Детекторы 11 и 12 нуля предназначены для формирования короткого импульса при переполнении счетчиков импульсов и могут представить собой дешифраторы с формирователем импульсов или дифференцирующие цепи, соединенные с последними разрядами счетчиков импульсов. Элементы 4 и 5 задержки установлены с целью обеспечения устойчивой работы устройства. Величина задержки импульсов в этих элементах мала, и должна лишь превышать длитель,ность переходник процессов, возникаю щих при установке счетчиков 1 и 3. В простейшем варианте, элементы задержки могут представлять собой цепочку из нескольких последовательно включенных инверторов, как правило, их достаточно двух-трех. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии счетчик 2 имеет на своих выходах такой код, при котором элемент 7 открыт (имеет 1 на выходе). Элемент 7 является дешифратором данного состояния счетчика 2. Сигнал с выхода элемента 7 через инвертор 13 удерживает элемент 6 в закрытом состоянии, при этом импульсы с шины 8 на вход счетчика 3 не проходят. Счетчик 3 находится в состоянии, соответствующем его задействованным входам установки. За исходное состояние счетчика Iудобно принять состояние, при котором на всех его выходах установились 1 (полное заполнение). Поскольку устройство работает циклично, данНое исходное состояние его элементов выбрано условно. При поступлении на шину 8 первого входного импульса (фиг.2 а) , счетчик 1 переполняется и переходит в состояние О. При этом детектор IIформирует импульс (фиг.2 S), который через элемент 4 устанавливает счетчик 1 в новое состояние, которое соответствует его задействованньм вхЬдам установки. Через элемент 9 импульс с выхода детектора 11 поступает на шину 10, кроме того, этот импульс производит обнуление счетчика 2. Поскольку состояние счетчика 2 изменилось, элемент 7 закрывается (фиг.2в) и тем самым разрешает прохождение входных импульсов с шины 8 через элемент 6, на счетный вход счетчика 3. Счетчик 3, детектор 12 и элемент 5 образуют в своей совокупности делитель частоты. В момент переполнения счетчика 3 при естественном счете импульсов срабатывает детектор 12, который формирует импульс, возвращающий в исходное состояние счетчик 3. Коэффициент деления 5 такого делителя частоты можно рассчитать по формуле l Z-m , где п - количество разрядов счетчика 3, m - число, в которое устанавливается счетчик 3 импульсом. 3 поступаюишм с выхода детектора 12. Например, если счетчик 3 будет трехразрядным, т.е. , а число, в которое он устанавливается , т.е. в двоичном коде - 010, то имеем коэффициент деления . Состояние О, в котором кратковременно находится счетчик 3, можно считать переходным к состоянию 010, его наличие не влияет на величину коэффициента деления. Выходом дели теля частоты на к является выход детектора 12. Импульсы с выхода детектора 12 (фиг.2 г) просчитываются счетчиком 2до тех пор, пока счетчик 2 в процессе своего счета не доходит до со стояния, при котором открывается элемент 7. Потенциал с выхода элемента 7 через инвертор 13 закрывает элемент 6. Количество импульсов , которые проходят с выхода детектора 12 через элемент 9 на шину 10 устро ства, равно значению двоичного кода состояния счетчика 2, при котором открывается элемент 7. Например, если счетчик 2 имеет 3разряда, а элемент 7 открывается при поступлении на его входы кода 110 (здесь старший разряд указан справа), то 3, т.е. после появления каждого из импульсов с выхода детектора 11 на шину 10 через элемент 9 поступают 3 импульса, сформироваиньк детектором 12. Счетчик 1, детектор 11 и элемент 4образуют делитель частоты, работа Ю1ЩЙ аналогично делителю частоты, образованному счетчиком 3,детекторо Т2 и элементом 5. Коэффищ1ент деления i делителя на счетчике 1, детекторе 11 и элементе 4 рассчитывается по формуле , где р - количество разрядов счетчи ка 1 , - число, в которое устанавли вается счетчик 1 импульсом поступающим через элемент задержки с выхода детектор 11. Для нормальной работы устройства расчетные числа к, Р и ( выбираются из условия вьтолнения неравенства . Например, если , а 3, то V , т.е. 17/19. 564 В этом случае за период импульсов, поступающих с выхода детектора Г1, успеют закончить полный цикл работы все остальные элементы устройства. 1мпульсы с выхода детектора 11 также, как и импульсы., с выхода детектора 12, проходят через элемент 9 на шину 10. Таким образом, устройство форми-г рует на своей шине 10 импульсную последовательность, состоящую из выходных импульсов делителя на i и выходных импульсов делителя на к, обеспечивающих как бы умножение частоты на число +1 (фиг.2й). Результируюпд1Й коэффициент деления устройства получается равным (f+1). Например, если , а Р 3 (фиг.2), то .3,25. Поскольку интервалы между импульсами выходной импульсной последовательности устройства различны, данный коэффициент деления следует считать усредненным, что необходимо учитывать при использовании устройства. Предлагаемое устройство позволяет получать в принципе любые дробные коэффициенты деления, однако для того, чтобы интервалы между импульсами в выходной импульсной последовательности отличались друг от друга незначительно, целесообразно использовать его для получения дробных коэффициентов деления со знаменателями, не большими 20. Пример 1. Расчет чисел i.K. при заданном коэффициенте деления х. Приведенная методика справедлива р , удовлетворяющих для значении неравенствам: е - при X k ; при X k т.е. для таких значений И , при котоых различие в интервалах между импульсами выходной последовательноси сравнительно невелико, и юс отноение не превьшает 2. Пусть задан коэффициент деления 12,4. 1.Коэффициент деления к дриниматся равным ближайшему .к заданному оэффициенту деления х, целому чису. Имеем . 2.Производится оценка : 3.Определяется модуль разности (х-к), которая записывается, в виде обычной дроби. Эта дробь максималь но сокращается л 7 ()(12,4-12)0,4 4.Определяется значение , пр веряется выполнение условия по п.2 расчета , 5.Определяется коэффициент деления i i хЪ 12,. Проверяем, что при вычисленных числах устройство обеспечивает заданньй коэффициент деления 62 Для данного примера на выходе устройства сформирована последовательность импульсов с циклично повторягощимися интервалами между импульсами: 12, 12, 12, 12, 14. Числа обозначают количество интервалов между импульсами входной последовательности. Пример 2. Пусть задан коэ фициент деления х 3,65. 1. . 2. е.,-|-- 1 . 4S 7 3. (x-K) (3,65-4)0, -- Т 4. . Условие не выполняется, т такой коэффициент деления можно по чить только при больших различиях интервалах между импульсами выходной последовательности. Если условие не выполняется, то допускается выполнять расчет только длях к. Повторяем расчет. 1.. 2.Для таких случаев оценка f не производится.УС . 3.(х-к) (3,65-3)0,65 100 20b 4.Р . 5.i хЪ 3,65-20 73 Получается импульсная последовательность с интервалами: 19 интервалов по 3, один интервал 16. , Средний коэффициент деления получается равным - 7 3 , рТТТдТТ Пример 3. Пусть задан коэффициент деления 83,92. 1. . 1049. (х-к)(83,92-84)0,08 . 1049. i X b 83,92-25 2098. Получается импульсная последовательность 24 интервала по 84, один интервал 82. ,. i 2098 „ -1ТГ 247Т-83.92. Из примеров 1-3 видно, что предлагаемое устройство позволяет получать в принципе любые дробные коэффициенты деления частоты следования импульсов, при удовлетворительном качестве выходной импульсной последовательности.

I/cm.(

80-1-

СТ

11

Уст. г7

3

&

С7

6

/2

DC

m.D

bz-