Делитель частоты следования импульсов с дробным коэффициентом деления Советский патент 1985 года по МПК H03K23/68 

Изобретение относится к импульсно технике и может быть использовано в частотно-преобразугадих узлах аппаратуры времени, в синтезаторах помех испытательной аппаратуры средств связи, в имитаторах сигналов, поступающих из линии связи, в системах контроля частотньк характеристик широкополосных средств связи, в устройствах управления дискретным приво дом, преимущественно в тех случаях, когда кратковременная стабильность фазы имеет второстепенное значение. Известен делитель частоты следова ния импульсов с дробным кJээффициeнтом деления, содержащий генератор случайных чисел, элемент сравнения кодов, триггер, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и два элемента совпадения l Недостаток этого устройства заключается в ограниченном быстродействии (в ограниченном верхнем значении частоты вьходных импульсов), Наиболее близким по технический сущности к данному является делитель частоты следования импульсов с дробным коэффициентом деления, содержащий генератор случайных чисел и канал деления частоты, состоящий из элемен та сравнения кодов, первый вход кото рого соединен с шиной кода дробной части коэффициента деления, прямой и инверсньй выходы элемента сравнения кодов соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов совпадения, вторые входы которых соединены между собой, а выходы - соответственно с входами за- пуска и сброса первого триггера, выход которого соединен с входом манипуляции делителя частоты с переменным коэффициентом деления, информационные входы которого соединены с шиной кода целой части коэффициента деления, счетнЬй вход - с входной шиной, выход - с выходной шиной второй вход элемента сравнения кодов соединен с информационным выходом генератора случайных чисел, выходная шина соединена со счетным входом делителя частоты, информационный вход которого соединен с шиной к.ода числа повторений, а выход - с вторым входом первого элемента совпадения и входом синхронизации генератора случайных чисел L2j. Недостатком этого устройства является ограниченное быстродействие из-за организации обратной связи с помощью делителя частоты, а также ограниченные функциональные возможности, так как это устройство является принципиально одноканальным. Цель изобретения - повьш1ение быстродействия при одновременном расширении функциональных возможностей путем обеспечения возможности увеличения числа каналов деления частоты. Поставленная цель достигается тем, что в делитель частоты следования импульсов с дробным коэффициентом деления, содержащий генератор случайных чисел и канал деления частоты, состоящий из элемента сравнения кодов, первьй вход которого соединен с шиной кода дробной части коэффициента деления, прямой и инверсный выход элемента сравнения кодов соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов совпадения, вторые входы которых соединены между собой, а выходы - соответственно с входами запуска и сброса первого триггера, вькод которого соединен с входом манипуляции делителя частоты с переменным коэффициентом деления, информационные входы которого соединены с шиной кода целой части коэффициента деления, счетный вход - с входной шиной, выход - с выходной шиной, второй вход элемента сравнения кодов соединен с информационным выходом генератора случайных чисел, введены третий элемент совпадения и второй триггер, вход запуска кото- . рого соединен с выходной шиной, вход сброса - с выходом третьего ; элемента совпадения, первый вход которого соединен с выходой синхронизации генератора случайных чисел и с третьими входами первого и второго элементов совпадения, второй вход - с вторым входом первого элемента совпадения и с выходом второго триггера. Кроме того, в него введены дополнительные каналы деления частоты, вторые входы элементов сравнения кодов которых соединены с информационным выходом генератора случайных чисел, выход синхронизации которого соединен с первым входом третьего элемента совпадения каждого канала деления частоты. На фиг. 1 приведена электрическая структурная схемя устройства; на фиг. 2 - электрическая структурная схема многоканального делителя . частоты следования импульсов с дробным коэффициентом деления; на фиг.Звременные диаграммы, пояс.няющие работу устройства (фиг. 1). Делитель частоты следования импульсов с дробным коэффициентом деле ния (фиг. 1) содержит генератор 1 случайных чисел и канал 2 деления частоты, состоящий из элемента 3 сравнения кодов, первый вход которо го соединен с шиной 4 дробной части коэффициента деления, прямой и инверсный выходы элемента 3 сравнения кодов соединены с первыми входами со ответственно с первого и второго эле ментов 5 и 6 совпадения, вторые входы которых соединены между собой, а выходы - соответственно с входами запуска и сброса первого триггера 7, выход которого соединен с входом манипуляции делителя 8 частоты с переменным коэффициентом деления, информационные входы которого соединены с шиной 9 кода целой части коэффициента деления, счетный вход - с входной шиной 10, выход - с выходной шиной 11, второй вход элемента 3 сравнения кодов соединен с информационным выходом генератора 1 случайных чисел, третий элемент 12 совпадения и второй триггер 13, вход запуска которого соединен с выходной шиной 11, вход сброса - с выходом третьего элемента 12 совпадения, первый вход которого соединен с выходом синхронизации генератора 1 случайных чисел и с третьими входами первого и второ го элементов 5 и 6 совпадения, второй вход - с вторым входом первого элемента 5 совпадения и с выходом вт рого триггера 13. В многоканальном устройстве (фиг. 2) имеется m каналов 2-1 2-2 ..., 2-in деления частоты, причем ин- формационный выход генератора 1 случайньк чисел соединен с вторым входом элемента сравнения кодов каждого канала 2-1, 2-2, ..., 2-т деления частоты, а первые входы третьих элементов совпадения этих каналов соеди нены с вькодом синхронизации генератора 1 случайных чисел. 1 414 На фиг. За показан процесс смены чисел на выходе генератора 1 случайных чисел; на фиг. 3S - сигнал Разрешение на выходе синхронизации генератора 1 случайных чисел; на фиг. 3 - сигнал на выходной шине 11 и на фиг. 3 2 - сигнал на выходе второго триггера 13. При высоком потенциале на входе манипуляции делителя 8 его коэффициент деления увеличивается на единицу. Генератор 1 выдает коды случайных чисел, равномерно распределенных в интервале 0-1, которые представлены в том же коде, в каком задается дробная часть требуемого коэффициента |Целения, например в двоичном коде Код сопровождается импульсом Разрешение, который используется для синхронизации канала деления частоты. Элемент 3 сравнения кодов имеет два инверсных выхода, В нем реализуется разыгрьшание случайной величины X по методу статистических испытаний. При R «: od / /3 имеем х 1, а при R о /ft, где ei и соответственно числитель и знаменатель дробной части коэффициента деления К, имеем X О (R - случайное число на выходе генератора 1). Каждое событие , при котором X 1, отмечается высоким и низким потенциалами соответственно на прямом и инверсном выходах элемента 3. При х О потенциалы обратные. Устройство (фиг. 1) работает следующим образом. Б исходном состоянии триггер 7 установлен в нулевое состояние. После ввода исходных данных - кода целой части и кода дробной части (к - к ) коэффициента деления соответственно по шинам 9 и 4 - в элементе 3 происходит разыгрывание случайной величины х, формируемой в генераторе 1 (фиг. За). Генератор 1 формирует случайные числа N|, N, N с периодом Т г + t2JГдe U t, - время случайного числа, Utj - время действия кода случайного числа на информационном выходе. В результате разыгрывания определяется коэффициент деления или ( к + 1) делителя 8. После запуска устройства входные импульсы поступают с шины 10 на счетный вход елителя 8. В зависимости от потенциала на входе манипуляции они вызывают появление или ( + + 1)-го выходного импульса (фиг.31), на фиг. ЗВ и (к ч- 1)-е выходные импульсы показаны соответственно зачерненными и незачерненными). Каждый импульс поступает на шину 1 1 и запоминается в триггере 13 (фиг. Зг).

Если по результату разыгрывания установился высокий потенциал на прямом выходе элемента 3, то при высоком потенциале (импульс Разрешение) на выходе генератора 1 случайных чисел к)-м вькодным импульсом триггер 7 переводится в единичнее состояние. Это приводит к установке в делителе 8 коэффициента деления ( к + 1) .

Если же в результате разыгрывания установился высокий потенциал на инверсном выходе элемента 3, то при высоком потенциале (импульсе Разрешение) на выходе генератора 1 случайных чисел (У + 1)-м выходным импульсом триггер 7 сбрасываетс в нулевое состояние. Управляющее воздействие снимается и в делителе 8 устанавливается коэффициент деления к. После каждого считьгоания результата разыгрывания триггер 13 с помощью элемента 12 сбрасывается в нулевое состояние (фиг. З) Импульс Разрешение позволяет устранить состязания в работе логических элементов устройства. Импульс РазрешенИе имеет длительность Atj (фиг.За 8) . Однако он смещен по времени (в сторону запаздьшания) относительно кода на информационном выходе генератора 1 случайных чисел на время t переходных процессов в элементах 3, 5 и 6.

Устройство (фиг. 2) содержит га каналов 2-1, 2-2,...,2-in деления частоты. Коэффициент деления К, в

том числе значения К и (К - к ) могут устанавливаться в каждом канале произвольно и независимо один от другого. Поэтому разрядность делителя 8 любого канала может быть выбрана в соответствии с фактически необходимым для этого канала диапазоном изменения К. Разрядность элемента 3 выбирается в соответствии с диапазоном изменения дробной части (к - К ) коэффициента деления. Несмотря на эти различия взаимодействие блоков в каждом канале с генератором 1 аналогично и происходит в соответствии с временными диаграммами устройства.

Быстродействие данного устройства повышено, так как генератор случайных чисел работает с технически предельной частотой. Это позволяет повысить верхнюю границу диапазона, частот выходных импульсов.

Функциональные возможности устройства расширены, а в данном виде оно позволяет получить любое число независимых каналов деления частоты. При зтом входные частоты могут быть одинаковыми или разными. Смена часто в каналах может производиться независимо. Такая задача возникает, например, в системгк с числовым программным управлением, когда обеспечивается согласованное движение нескольких рабочих органов. Другим примером использования устройства может быть вьщеление требуемой части из потока деталей на конвейерах.

Кроме того в устройстве уменьшены аппаратурные затраты в расчете на один канал за счет применения общего для всех каналов генератора случайных чисел, а также за счет сокращения количества связей между элементами устройства.

KjTo KlTo (CKkVTo

1. ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДО ВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ С ДРОБШМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ДЕЛЕНИЯ, содержащий генератор случайных чисел и канал Jцeлeния частоты, состоящий из элемента сравнения кодов, первый вход которого соединен с шиной кода дробной части коэффициента деления, прямой и инверсный выход элемента сравнения кодов соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов совпадений, вторые входы которых соединены мелзду собой, а выходы - соответственно с входами запуска и сброса первого триггера, выход которого соединен с входом манипуляции делителя частоты с пе- ременным коэффициентом деления, информационные входы которого соединены с шиной кода целой части коэффициента деления, счетный вход - с входной шиной, выход - с выходной шиной, второй вход элемента сравнения кодов ..соединен: с информационным выходом генератора случайных чисел, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при одновременном расширении функциональных возможностей путем обеспечения возможности увеличения числа каналов деления частоты, в него введены третий элемент совпадения и второй триггер, вход запуска которого соединен с выходной пшной, вход сброса - с выходом третьего элемента совпадения, первый вход которого соединен с выходом синхронизации генератора случайных чисел и с третьими входами первого и второго элементов совпадения, второй вход - с вторьм входом первого элемента совпадения и с выходом второго триггера, 2. Устройство поп, 1, отличающееся тем, что в иего введены дополнительные каналы деления частоты, вторые входы элементов сравнения кодов которых соединены с информационным выходом генератора .случайных чисел, выход синхронизации, которого соединен с первым входом третьего элемента совпадения каждого канала деления частоты.

Фиг.З