Цифровой умножитель частоты периодических сигналов Советский патент 1986 года по МПК H03K5/156 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники, например, для определения спектров периодических сигналов цифровыми методами

Цель изобретения - повьшекие точности и расширение частотного диапазона.

На фиг о 1 приведена электрическая структурная схема цифрового умножителя частоты периодических сигналов, на фиГо 2 и 3 - временные диаграммы, поясняю1цие работу предлагаемого устройства.

Устройство содержит формирователь синхроимпульсов 1, первый 2 и второй 3 счетчики, первый регистр 4, первый реверсивный счетчик импульсов 5, опорный генератор 6, элемент 7 сравнения кодов, первый 8 и второй 9 одновибраторы, второй регистр 10, сумматор 11, накопительный регистр 12,, триггер 13, третий счетчик импульсов 14, второй реверсивный счетчик импульсов 15j формирователь выходных импульсов 16, при этом уста- новочньм вход формирователя синхроимпульсов 1 соединен со входной шиной 17, тактовьй вход - с тактовыми входами первого счетчика 2 импульсов первого реверсивного счетчика 5 импульсов и с выходом переноса третьего счетчика 14 импульсов, выход - с тактовыми входами первого и второго регистров 4 и 10 и с установочными входами накопительного регистра 12 и первого и второго сче тчиков 2 и 3 импульсов, выход переноса первого счетчика импульсов 2 подключен к тактовому входу второго счетчика 3 импульсов, кодовые выходы которого через первьй регистр 4 соединены с информационными входами первого реверсивного счетчика 5 импульсов, кодовые выходы которого подключены к первому входу элемента 7 сравнения кодов, вход предварительной установки первого реверсивного счетчика 5 Iимпульсов соединен с выходом первого одновибратора 8 и с тактовым входом накопительного регистра 12, информационные входы и выходы которого подключены соответственно к информационному выходу и к первому информационному входу сумматора 11, второй информационньм вход которого через второй регистр 10 соеди 1ен с кодовыми выходами первого счетчика 2 им

пульсов, выход переноса сумматора 11 соединен с информационным входом триггера 13, тактовый вход третьего счетчика 14 импульсов соединен с выходом опорного генератора бис тактовым входом второго реверсивного счетчика 15 импульсов, вход предварительной установки которого соединен с выходом второго одновибратора 9,

информационные входы - с информационным вьпкоДом сумматора 11, а вькод переноса - с тактовыми входами форми- роватепя 16 выходных импульсов, выход которого соединен с вьпсодной шиной

18, и триггера 13, инверсный выход которого подключен к младшему разряду второго входа элемента 7 сравнения кодов, выход которого соединен со входами первого и второго одно- вибраторов 8 и 9.

Устройство работает следуюи1дм образом (фиг. 2 и 3, на последней изменен масштаб времени).

Генератор 6 вырабатывает импульсы

(фиг. 3). поступающие на тактовые входы счетчиков 14 и 15 импульсов, а с выхода переноса счетчика 14 (фиг. 4а, 5а) - на тактовые входы формирователя синхроимпульсов 1 и (ГчетчирсЬв 2 и 5,

Входной сигнал с шины 17 (фиг.4б) nocTyriaeii на установочный вход формирователя синхроимпульсов 1. При превьш1ении входным сигналом некоторого порогового уровня Е (фиг. 4б) в формирователе образуются перепад (фиг, 4а), из которого по первому такто зому импульсу с выхода счетчика 14 формируются короткие синхроимпульсы с периодом Т (фиг, 2г), поступающие на тактовые входы регистров 4 и 10 и на обнуляющие входы счетчиков 2 и 3 и регистра 12. Тактовые импульсы с выхода счетчика 14 поступают также на тактовые входы счетчиков 2 и 5 о Выходные импульсы счетчика 2 (фиг. 2д) поступают на тактовый вход счетчика 3, в котором формируется двоичньш код hn (фиг. 2е), пропор- ционапьный периоду входного сигнала. Этот код записывается в регистр 4 и хранится в нем в течение периода входного сигнала. Из регистра 4 код ж поступает на инфоомадионные входы счетчика 5 Сигнал предварительной

установки счетчика 5 формируется од- новибратором 8 в момент совпадения кодов на входах элемента 7. Временные диаграммы на фиг. 2 приведены

I

для случая |, tfi f, N 8(К 3) и гп 5 причем фиг, 4з и 4и относятся к работе счетчика 5 при отсутствии коррекции периода выходных импульсов.

Работа схемы коррекции периода выходных импульсов поясняется временной диаграммой (фиг. 3), на которой более подробно изображена работа устройства на интервале с 4-го по 12-й тактовые импульсы (диаграмма на фиг. 2).

В момент прихода очередного синхроимпульса с выхода формирователя синхроимпульсов 1 двоичный код h с кодовых выходов счетчика 2, пропорциональный ошибке измерения периода входного сигнала счетчиком 3, запи- сывается в регистр 10, суммируется в сумматоре 11 с содержанием обнуленного тем же импульсом регистра 12 и с выхода сумматора 11 поступает на информационные входы регистра 12 и на информационные входы счетчика 15, предназначенного .для преобразования кода h в дополнительную задержку выходного импульса на время Ч, , Для обеспечения равенства at hT/9 полный цикл работы счетчика 15, соответствующий значению кода ь 2 - - 1,- должен равняться одному такту Т работы счетчика 5. Данное требование вьтолняется путем подключения генератора 6, период следования импульсов на выходе которого 1/2 (фиг. Зп) , непосредственно к тактовому входу счетчика 15, а к входу счетчика 5 - через счетчик 14, которьм осуществляет деление частоты импульсов генератора 6 на 2.

В исходном состоянии счетчик 15 находится в режиме предварительной записи, а на инверсном выходе триггера 13 имеется уровень логической единицы, В начале фиг. 3л изображен первый цикл работы счетчика 5, когда на выходе элемента 7 формируется первый импульс совпадения для кода 00...01. Задний фронт этого импульса запускает одновибраторы 8 и 9, первый из которых формирует короткий импульс (фиг. Зи) для перезаписи информации в счетчик 5 и записи кода v в регистр 12, а одновибратор 9 формирует импульс длительности 2Т (фиг. Зн) для перевода счетчика 15 в счетный режим . Диаграммы на фиг.Зр и 3с поясняют работу счетчика 15 для случая h 6 (двоичный код 110).

2313954

Первый импульс на выходе переноса этого счетчика появляется с задержи на время . Указанный имкои

пульс поступает на тактовый вход триггера 13 после его инверсии в формирователе 16 на шину 18. Общая длительность первого периода Т... ,„, склаDOI 1

дывается из пяти тактов работы счет- чика 5 и дополнительной задержки, формируемой за шесть тактов работы счетчика 15,

78ыхг5Т б1,--г.лТ.д1.

После записи двоичного кода п

(110) в регистр 12происходит переполнение сумматора 11, и на его выходе переноса появляется уровень логической единицы. Поэтому с приходом

на тактовый вход триггера 13 выходного импульса счетчика 15 изменяется состояние триггера 13, и на втором входе элемента 7 устанавливается код 00...О, в результате чего второй

цикл работы счетчика 5 занимает гт,+1 такт, а второй выходной импульс оказывается задержанным по отношению к моменту 2 тТ на время 2 At Т + + 4 Т /2 (фиг. Зр, с, гг , ) . Все последушщие циклы работы устройства происходят аналогично.

Таким образом, абсолютная погрешность установки периода выходных импульсов в устройстве равна одному такту реверсивного счетчика 15 -Т/2

а относительная погрешность S .

Формула изобретения

Цифровой умножитель частоты периодических сигналов, содержащий опорный генератор, формирователь выходных импульсов и формирователь синхроимпульсов, установочный вход которого соединен с входной шиной, тактовый вход - с тактовыми входами первого счетчика импульсов и первого реверсивного счетчика импульсов, выход - с тактовыми входами первого и второго регистров и с установочными входами накопительного регистра и первого и второго счетчиков импульсов, причем выход переноса первого счетчика импульсов, подключен к тактовому входу второго счетчика импульсов, кодовые выходы которого через перЬый регистр соединены с информационными входами первого реверсивного счетчика импульсов, кодовые выходы которого

подключены к первой группе входов элемента сравнения кодов, а вход предварительной установки соединен с выходом первого одновибратора и с тактовым входом накопительного регистра, информадаонные входы и выходы которого подключены соответственно к информационным выходам и к первой группе информационных входов сумматора, вторая информационная группа входов которого через второй регистр соединена с кодовыми выходами первого счетчика импульсов, а выход переноса сумматора соединен с информационным входом триггера, о т л и - ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьииения точности и расширения частотного диапазона, в него введены второй одновибратор, второй реверсивный счетчик импульсов и третий счетчик и:мпульсов, выход переноса которого соединен с тактовым входом формирователя синхроимпульсов, а тактовый вход - с выходом опорного генератора и с тактовым входом второго реверсивного счетчика импульсов, вход предварительной установки кото1Q рого соединен с выходом второго одно- вибратора, группа информационных входов - с группой информационных выходов суьматора, а выход переноса - с тактовыми входами формирователя ходных импульсов и триггера, инверсный выход которого подключен к младшму разряду второй группы входов элемента сравнения кодов, выход которого соединен с входами первого и вто20 рого одновибраторов.

Г}

lIlifiireiujjaujlia.ujLrifm и i |Гм 11 11 ifi i и 1111%

HOV

e .0 .|Д«

|.wцг,..;, , I .. I 5i-i- 4-

J -J-t-W-«-J-Z-/-|i- /-3- -rYJ- -J- -№5- -3-i -;(7-i-i-3- - fl-5-i -3-;-/-0-J-«-J-;-Wi-t-J- -A 5- -J7-/-(-iI- -J-fиp. вЙft . ЙLя0 -вD

Фи. г

№5ii-5- -f-(-5 1-i- -l-ff-S- -l- -}-0-fHfiH0

Фи. г

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники,, например, д-лл определения сЛектров периодических сигналов цифровыми методами. Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона. Устройство содержит формирователь синхроимпульсов 1J счетчики импульсов 2, 3 и 14, регистры 4 и 10, реверсивные счетчики импульсов 5 и 15, опорный генератор 6, элемент сравнения кодов 7, одновибраторы 8 и 9, сумматор 11, накопительный регистр 12, триггер 13, формирователь выходных импульсов 16, входную Ш1П1У 17. Работа устройства поясняется по временным диаграьс-шм в описании изоб- рете1Н1я. 3 ил с (О (Л ю о: СП со ел (рие.1

r

-f

Знпуени с -

п TF1 I I I 1 I I I I I I 1 I I j I I II I I 1 I I 1 II I 1 M 1 I i I 1 I I I I I I I1 I I I I I 1 I I I I I I I I 1 I I

iM I И I I 1,.,..,, ...,...1. Ljili зЦц

- n; 11 1111II -..,- o-;/-/

V/-JU.-2П Ч &(„1 на luir. пеккаса m //7///// //////( /////////7 ////////////////// //7 ///f/ ////////7//Y- ///// j /// ///ZZZ/

.;ш7 / {-1----

r

-f

1 I I I I I 1 I I I

-51

T ij mf ui

I

-Z&t--T- T

Редактор Т.Парфенова

Составитель А.Соколов

Техред И.ПОПОВ1-ГЧ Корректор М.Самборская

2660/57

Тираж 816 , Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4