Цифровой умножитель частоты Советский патент 1985 года по МПК H03B19/00 

мейта ИЛИ, инверсному входу второго триггера и установочному входу шестого счетчика, информационные выходы первого буферного регистра соединены с информационными входами п;:того и шестого счетчиков, выход первого элемента И подключен к суммирующему входу пятого счетчика и вычитающему входу шестого счетчика, выход второго элемента И подключен к вычитающему входу пятого счетчика и суммирукяцему входу ше итого счетчика, второй вход первого элемента И подключен к прямому выходу второго триггера, второй вход второго элемента И подключен к инверсному выходу второго триггера.

выход отрицательного переполнения пятого счетчика подключен к прямому входу второго триггера, второму входу третьего элемента ИЛИ и второму входу пятого элемента ИЛИ, выход положительного переполнения пятого счетчика подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход отрицательного переполнения ше.стого счетчика подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ, выхо положительного переполнения шестого счетчика подключен к второму входу входу первого элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ подключен к входу перезаписи кода пятого счетчика .

Изобретение относится к вычисли тельной, измерительной и радиотехнике и может быть использовано для получения последовательности импул сов, частота следования которых в заданное число раз превыаает часто следования входных импульсов. Цель изобретения - повьгаение точности умножения. На чертеже, изображена структурная электрическая схема цифрового умножителя частоты. Предлагаемое устройство содержи генератор 1. импульсов, первьй 2 и второй 3 элементы И, первый элемен ИЛИ 4, Формирователь 5 импульсного сигнала, первый 6 и второй 7 буфер нью .регистры, первый элемент 8 задержки, первый 9 и второй 10 счетчики, второй элемент ИЛИ 11, третий счетчик 12, первый 13 и второй 14 триггеры, третий элемент И 15, третий 16, четвертый 17 и пятый 18 элементы ИЛИ, четвертый 19, пятый 20 и шестой 21 счетчики, второй элемент 22 задержки. Цифровой умножитель частоты работает следующим образом. Входной периодический сигнал с периодом Tpj( поступает на формирователь 5, формирующий короткие прямоугольные импульсы, период которых равен Т . Генератор 1 вырабатывает стабильные импульсы с периодом следования , которые,поступают на суммирующий вход четвертого счетчика 19. На его выходе формируется импульсная последовательность с периодом (Т(,/К), где К - коэффициент деления четвертого счетчика 19, равный коэффициенту умножения частоты. Этн импульсы поступают на суммирующий вход первого счетчика 9 и вйчитающий вход третьего счетчика 12. Первый импульс с выхода формирователя 5 осуществляет перезапись кодов из первого 9 и второго 10 счетчиков в первый 6 и второй 7 буферные регистры соответственно. Этот же сигнал, но задержанный в первом элементе 8 задержки на время перезаписи кодов, устанавливает в четвертом счетчике 19 код 00.,.О, в первом счетчике 9 - код П ... 1, во втором счетчике 10 код 011...1. Кроме того, этот же сигнал, проходя через второй элемент ИЛИ 11, осуществляет перезапись кода из второго буферного регистра 7 в третий счетчик 12 и, проходя через третий элемент ИЛИ 16, осуществляет перезапись кода из первого буферного регистра 6 в пятый счетчик 20. В то же время сигнал с выхода первого элемента 8 задержки, проходя через четвертый элемент ИЛИ 17, осуществляет перезапись кода ив первого буферного регистра 6 в шестой счетчик 21,устанавливает второй триггер 14 в нулевое сЬстояние. Этот же сигнал с выхода четвертого элемента ИЛИ 17, проходя через пятый элемент ШШ 18 устанавливает первый триггер 13 в нулевое положение.

За период времени Т на вход четвертого счетчика 19 поступает Tgjj (Т,/К| импульсов. Следовательно на суммирующий вход первого счетчика 9 поступает N Tgj,/Тр1 импульсов,. Поэтому с учетом начального состояния первого счетчика 9, на суммирующий вход второго счетчика 10 поступает N2 {(Н,-1 ) импульсов . С учетом того, что исходным состоянием первого счетчика 9 является код 1 1 ... 1 , в нем за период Ty ,. зафиксируется код, равный дробной части результата деления N,-1 на К, т.е. (N,-)/K-N2. , а не Ыд, так как первый импульс с выхода четвертого счетчика 19 устанавливает код 00...О в первом счетчике 9. За время Т во втором счетчике 10 фиксируется код , так как его исходное состояние 011... 1 (спева младший разряд), т.е. первый импульс, поступивший на вход второго счетчика 10 с выхода первого счетчика это первый импульс, поступивший на вход первого счетчика 9, устанавливает в нем код 11... 1, а второй - код 00...О.

Следующий импульс с выхода формирователя 5 также осуществляет перезапись кодов из первого 9 и второго 10 счетчиков в первый 6 и второй 7 буферные регистры соответственно. При этом в первом буферном регистре 6 оказывается записанный уменьшенный на единицу код ошибки измерения Тдд, а во втором буферном регистре 7 - уменьшенный на два код измеряемой величины Трд.

Задержанный сигнал с выхода первого элемента 8 задержки опять устанавливает в исходное состояние п&рвый 9, второй 10 и четвертый 19 счетчики и первый 13 и второй 14 триггеры. При этом в третьем счетчи1904564

ке 12 переписывается код N, Состояние первого 6 и второго 7 буферных регистров не изменяется в течение времени Tg , т.е. до прихода J следующего импульса с формирователя 5. .

Импульсы с выхода четвертого . счетчика 19 с периодом следования Тд продолжают поступать на вычитающий вход третьего счетчика 12 и суммирующий вход первого счетчика 9. . При этом калщый импульс, паступающий на вычитающий вход третьего счетчика 12 зменьшает содержимое

15 последнего на единицу. Следовательно, через время () 1, код третьего счетчика 12 становится нулевым, а следующий импульс вызывает его отрицательное переполнение и на

20 его выходе возникает сигнал ( импульс), Этот импульс, проходя через вто- рой элемент 11 ИЛИ, осуществляет запись в третий счетчик 12 кода Nj-l.

25 Интервал времени между моментом появления импульса на BbocdAe формирователя 5 и моментом появления импульса на выходе третьего счетчика 12 равен . Если величина Igf такова, что Т вх/Тп ГТр, / , и (N,-{)/K(),,

то N,- Т гр - тт, т.е. погреш о к.п.

ность преобразования (умноже.ния) частоты определяется лишь периодом следования тактовых импульсов. Такое условие вьшолняется крайне редко, поэтому погрешность преобразования, если не вводить коррекцию, может оказаться Существенно большей и достигать значения Т .

Коррекция положения вовремени выходного импульса осуществляется следующим образом.

Сигнал с выхода третьего счетчика 12, который осуществляет перезапись кода из второго буферного регистра 7 в третий счетчик 12, поступает на прямой вход первого

триггера 13, который при этом переходит в единичное состояние сигнал с его инверсного -выхода открывает элемент И 15 для прохождения через него высокочастотных импульсов с генератора I. Эти импульсы с периодом TQ/K проходят через открытый второй элемент И 3 (второй триггер 14 находится в нулевом положении на вычитающий вход пятого счетчика 20 и суммирующий вход шестого счетчика 21. При этом в пятом 20 и тестом 21 счетчиках содержится код Щ. Поэтому после поступления N -1 импульсов на вычитающий вход пятого счетчика 20 он обнуляется,- а следующий импульс вызывает его отрицательное переполнение.

Этот сигнал отрицательного переполнения пятого счетчика 20, проходя через пятый элемент ИЛИ 18 поступает далее на выход устройства и на инверсный вход первого триггера 13, блокируя прохождение импульсов через элемент И 15. Коррекция положения во времени одного импульса закончена. Сигнал отрицательного переполнения пятого счетчика 20, проходя через третий элемент ИЛИ 16 осуществляет перезапись кода из первого регистра 6 в пятый счетчик 20, а второй тршгер 14 переводит в единицу. Коррекция протекает за время меньшее 1 (т.е. между тактами Тр и поэтому на работу третьего счетчика 12 влияния не ока-: зьшает.

Для уменьшения погрешности преобразования положение первого выходного импульса смещено на относительно импульса, возникшего на выходе третьего счетчика 12. Поэтому следующий импульс должен быть смещен на 2N,T,/K и т.д. Код величины смещения второго (и последующих четных ) импульса формируется на шестом счетчике 21. В исходном состоянии в последнем записан код . К моменту формирования первого выходного импульса на суммирующий вход шестого счетчика 21 и на вьгчитагаций вход пятого счетчика 20 поступает N, импульс.Следовательно, код должен быть 2N|-1. Если 2N, -1 -i К (к - емкость счетчика, равная коэффициенту умножения частоты, этот код хранится до прихода второго импульса с выхода третьего счетчика 12. Если же , то в момент достижения кодом шестого счетчика 21 величины

0 К происходит его положительное переnoswefiHe. При этом возникает сигнал на соответствующем выходе шестого счетчика 21, который проходит через первый элемент ШТИ 4 и, задержавшись

5 на втором элементе 22 задер;жки, поступает на суммирующий вход третьего счетчика 12. При этом происходит увеличение содержимого кода третьего счетчика 12 на единицу. Последнее

0 влечет за собой увеличение интервала времени между, первым и вторым сигналами с выхода третьего счетчика 12 на величину Т. Остальные 2Nj-l-K импульсов коррекции с периодом T,/K

5 фиксируются на шестом счетчике 21.

Второй импульс с выхода третьего счётчика I2 опять переводит первый триггер 13 в единичное состояние.

0 Импульсы с периодом с выхода

генератора 1 опять начинают, поступать на пятый 20 и шестой 21 счетчики. Однако в этот промежуток времени импульсы проходят через первьй эле- мент И 2 на суммирующий вход пятого счетчика 20 (на нем накапливается код величины коррекции положения во времени третьего выходного сигнала) и на вычитающий вход шестого счетчика 21, при отрицательном переполнении .которого формируется второй выходной импульс. Он и проходит через пятый элемент ИЛИ на выход устройства. В дальнейшем работа цифрового умножителя частоты протекает анапогично описанному.