Делитель частоты с переменным коэффициентом деления Советский патент 1986 года по МПК H03K23/00 

8-N кода управления, для достижения цели введены выходной Б -триггер 5, D-триггер 6 согласования, . новые связи, шины:.9 сигнала записи, выходную 1 синхрониг.ацни .При исполь- зовании двоичного счетчика асинхронного типа структура счетного тракта каскада устрой.ства получается наиболее простой.Может быть применен и универсальный двоичный счетчик,в сос- тав которого входят элементы установ .ки (например, типа КЮО ИЕ 136). Не1

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройсг .вам автоматики, телемеханики, вычислительной и измерительной техники, и может быть использовано в синтезаторах частот, в цифровых системах автоподстройки частоты, в измерительной аппаратуре.

Целью изобретения является снижение требований по быстродействию каждого следующего каскада делителя частоты с перменным коэффициентом деления при сохранении высокого быстродействия всего устройства и снижение его потребляемой мощности.

На фиг.1 приведена электрическая структурная схема делителя частоты с переменным коэффициентом деления; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит асинхронный двоичный счетчик импульсов на триггерах 1-1, -, 1-3,. .,,1-(N-), 1-N с элементами 2-1,2-2,2-3,..., 2-(N-l), 2-N установки, элемент 3 совпадения, D -триггер 4, выходной D-триггер 5, D-триггер 6 согласования, щину 7 входного тактового сигнала, шинь 8-1,8-2, 8-3,..., 8-(N-l),8-N кода управления, шину 9 сигнала записи, выходную шину 10 - и выходную шину 11 синхронизации.

Прямой выход D-триггера 4 подключен к выходной шине 10 и к входу управления, всех элементов установки, а вход синхронизации - к шине 7 входного тактового сигнала и входу синхрониза1.сии счетчика импульсов,

обходимо лишь соблюдение одного условия: счетчики, выполненные в одном корпусе (в виде интегральной микросхемы), должны иметь вьшоды прямых выходов триггеров счетчика, информационные входы для занесения кода управления, вход управления установкой триггеров счетчика в заданные исходные состояния и вход синхронизации. Устройство допускает кодирование, при этом используются шины 9 и i1 . 2 ил.

информационные входы элементов 2-1 , 2-2,2-3 ,... ,2-(N-l ), 2-N установ-ки соединены с шинами 8-1,8-2,8-3, . . . , 8-(N-), 8-N кода управления. Выходы первого элемента 2-1 установки

подключен к входу установки в нуль первого Триггера 1-1 счетчика импуль- сов,выходы с четвертого по л1-и элементов установки соединены с

10

входами установки в единицу с четвер

того по триггеров счетчика импульсов, прямой выход каждого предыдущего триггера счетчика импульсов подключен к первому входу синхрониэации последующего триггера счет-- чика импульсов (в случае счетчика асинхронного типа). Выход элемента 3 совпадения соединен с информационным входом В -триггера 4, а входы

с первого по (N-2)-и - с прямыми выходами первого, третьего и всех последующих, кроме N/ -го триггеров счеТчика импульсов. Инверсный выход D -триггера 4 подключен к вторым входам синхронизации третьего и последующих триггеров 1-3 , ..., -(N-l),l-N счетчика импульсов. Информационный вход выходного Б -триггера 5 соединен с прямым выходом

А/-ГО триггера 1-л/ счетчика импуль- ов, а входы установки в нуль выходного D-триггёра 5 и D-триггера 6 согласования подключены к инверсному выходу D-триггера 4, прямой выход

Ьыходного Ъ -триггера 5 соединен с выходной шиной 11 синхронизации и входом синхронизации D-триггера 6 согласования, информационный вход

которого подключен к шине 9 сигнала записи, а прямой выход - к (лУ -1)-м входу элемента 3 совпадения. Выходы второго и третьего элементов 2-2 и 2-3 установки соединены с входами установки в нуль соответственно второго и третьего триггеров 1-2 и- 1-3 счетчика импульсов.

При использовании двоичного счетчика асинхронного типа структура счетного тракта каскада устройства получается наиболее простой. Однако это не исключает применения двоиного счетчика другого типа, например универсального двоичного счет- чика, в состав которого входят элементы установки {например, типа К100 ИЕ 136). Необходимо лишь соблюдение одного условия: счетчики, выполненные в одном корпусе (в виде интегральной микросхемы), доллц иметь вьтоды прямых выходов триггеров счетчика, информационные входы дпя занесе 1ия кода управления, вхо управления установкой триггеров счетчика в заданные исходные состояния и вход синхронизации (тактовый вход ).

Устройство допускает каскадирование, т.е. их последовательное вклю- чение, при этом используются шины . 9 и 1 1 .

Временные диаграммы (фиг.2), пояняющие работу устройства, приведены для случая кода управления 010 (старший разряд слева) и при количестве разрядов его счетчика импульсов, равном 4. Условно времена срабтывания триггеров показаны равными. Аналогично прняты равными и временные задержки f лог ических элементов. Единичный сигнал соответствует высокому уровню напряжения, а нулевой - низкому, независимо от полярности напряжения пита- ния.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении на шину 7 импульсов входного тактового сигнала (Лиг.2а)в отсутствие сигнала записи (старшего каскада) на шине 9 (фиг . 2 it) на прямом выходе Т)-триггера 6 согласования присутствует нулевой сигнал и устройство работает в режиме автономного счета, так как импульсы управления с выхода в-триггера не выдаются. С прямого выхода выходного D -триггера 5 на вход Синхронизации (тактовый вход старшего кйскада } подаются импульсы длительностью Т - (в данном .

1 1

случае 8-Т ) с периодом 2 -Т,

в данном случ:ае 16 Т ).

W

Режим автономного счета осуществляется до тех пор, пока на шину 9 н поступит единичный сигнал записи (старшего каскада, работающега в режиме управляемого счета) . Указанный сигнал имеет пологие фронты по сравнению с сигналами младшего каскада, так как быстродействие последнего в несколько раз выше быстродействия старшего каскада. На фиг.2 ч временная задержка ijp окончания сигнала записи старшего каскада относительно спада импульса с прямого выхода D -триггера 5 (фиг.2й) показана увеличенной по сравнению с временем срабатывания ; t( фиг.2 f ,г)триггеров младшего каскада. После поступления сигнала записи старшего каскада на информационный вход D -триггера 6 ( фиг.1) согласования последний переходит в единичное состояние через время 1„,р после изменения состояния выходного D -триггера 5 с единичного на нулевое. Указанное изменение происходит по спаду импульса на прямом выходе предпоследнего (в данном случае третьего) триггера счетчика импульсов (младшего каскада (фиг.2г,) при наличии на прямом выходе последнего (в данном случае четвертого триггера этого счетчика нулевого сигнала (фиг.2(1 . Счетчик импульсов младшего каскада продолжае работать в режиме автономного счета до тех пор, пока при единичном сигнале на прямом выходе Б-триггера 6 согласования (фиг.1) не наступит состояние опознавания младшего каскада 11 ... 101 (старший разряд слева)

Из временных диаграмм фиг.2 S, i) видно, что состояние опознавания в счетчике импульсов младшего каскада приходится на пятый полны импульс входного тактового сигнала , (фиг . 2а) . после перехода выходного D-триггера 5 в нулевое состояние. При этом на выходе элемента 3 совпадения формируется едиН1тчньш сигнал (фиг.2 W ) и по спаду (заднему фронту ) шестого (следующего) импуль- са входного тактового сигнала Tjj,

(фнг.2п) D-триггер 4 переходит в едйнт-гчное состояние. На диаграмме (фиг.2 к) показан сигнал, получаемый на инверсном выходе этого ГГ-триг гера.В saBHCiiMocTH от кода управления на соответствующие входы установки триггеров счетчика импульсов младшего каскада с выходов элементов установки 2-1,2-2, 2-3,,..,2(N-1), 2-N, на входы которых поданы единичные сигналы кода управления, поступают нулевые 1-гмпульсьг (фиг. 2 л). В данном случае код управления выбран 0101 (старший разряд слева) и через время, определяемое временем установления триггера счетчика по входу R , триггер 3 переходит в нулевое состояние (фиг.2 г), а тригге 1-1 (Лиг . 2 el ) остается в нулевом положении и после, прихода очередного, жесткого импульса входного тактового сигнала Т, из-за наличия импуль са установки (Лиг. 2 ,л) на R -входе этого триггера, так как установка по входам Р и триггеров в требуемые состояния производится независимо от сигналов на остальных входах триггеров. Следовательно, триггер 1-1 блокируется по переходу в единичное состояние по спаду (заднему фронту) очередного шестого импульса входного тактового сигнала Т . Триггер 1-2 продолжает работать в режиме автономного счета, а триггер 1-4 переходит в нулевое состояние по пе- реходу 1/0 (спаду) сигнала с инверсного выхода D -триггера 4, поступающего на второй вход синхронизации триггера 1-4. Этот переход возможен, так как до появления нулевого сигнала на инверсном выходе 5 -триггера 4 на первом входе синхронизации триггера 1-4 присутствовал едини г- ньй сигнал с прямого выхода триггера 1-3 (фиг./ г,. Выходной -триггер 5 (фиг.2е) продолжает оставаться .в нулевом состоянии, а 1)-триггер 6 согласования переходит в нулевое сое тояние из-за на их R -входах нулевого сигнала (фиг.2 к) с ин- версног о выхода D-триггера 4. После окончания процессов установки триггеров 1-1-1-Н счетчика импульсов в состояния, определяемые кодом управления., младший каскад начинает вновь работать в режиме автономного до появления следующего сигнала записи старшего каскада и пере

0

5

0

0

хода 1)-триггера 6 согласования в единичное состояние, т.е. цикл совмест- - ной работы младшего и старшего каскадов повторяется, С прямого выхода вь ходного 1 -триггера 5 вылеляются единичные импульсы длительностью 2 Т и, (л -число триггеров счетчика импульсов младийго каскада), пауза между которыми изменяется от 2 Г,, (режим автономного счета) до ( , J, где - приращение коэффициента деления младшего каскада в режиме управляемого счета ( при поступлении и тульсов с прямого выхода D-триггера 4 на вход управления элементами 2-1,2-2,2-3,... 2- /4/-i) , 2-AJ установки) к коэффициенту деления в режиме автономного счета. Чрирашение К, может nsNtenHTb- ся от П (режим автономного счета) до (2 -1 ) . Коэффициент деления всего устройства определяется nci формуле К 2. К , где К, - коэффициент деления старшего каскада,

Выходным сигналом всего устройства является един1-гчный сигнал записи (фиг. О , выдаваемый н;з выходную ши}-гу 10 с прямого выхода D -триггера 4. Длительность этого сигнала равна Г ;;,;, а период в К раз более периода Тgj, .Минимальный коэффициент устройства К 2 при К 1 . Так как быстродействие триггера определяется минимальным периодом импульсов, поступаюш,их на его вхо;т. синхронизапии Т,. Slip wp время срабатывания трип вра (время перехода из одного состояния в другое), то время сра- батываттия тригге1)а старшего каскада при минимальной паузе между его вход

5

тактовыми импульсами 2

м- 1

UV(

(вьпле было указано, что длительность этих импульсов постоянна и 2 T.l может быть увеличено по сравнению с временем срабатывания триггера младшего каскада в „ .-j -1 рая, минимальный период Т|„р

-в2 2 2 раз, а быстродействие триггера старшего каскада и, следовательно, быстродействие старшего каскада в целом по сравнению с быстродействием младшего каскада может быть снижено в 2 раз.

Если делитель частоты с переменным- коэффициентом деления состоит из нескольких идентичных управляемых каскадов, в последнем каскаде на

шину 9 сигнала записи старшего каскада необходимо подать единичный уровень напряжения. Настройка каждого управляемого каскада производится автономно, а при соединении каскадов в одно устройство дополнительной отладки не требуется. В старшем каскаде устройства может быть использован каскад другой структуры при соблюдении следующих условий: сигнал записи старшего каскада должен формироваться по тому перепаду (спаду или фронту) выходного импульса на прямом- выходе В-триггера 5, по которому работают- триггеры младшего каскада при подаче на их входы синхронизадии тактовых импульсов /на фиг.2 триггеры работают по спаду тактовых импульсов ) и должен охватьгеать в каждом цикле деления спад лишь одного импульса с шины I1. Выполнение указанных условий необходимо для надежного функционирования устройства при совместной работе каскадов, так как в этом каждому сигналу записи старшего каскада соответствует лишь один сигнал записи младшего каскада. В структуре младшего каскада возможно использование двоичного счетчика импульсов другого типа (например, универсального двоичного счетчика типа К100ИЕ136), имеюш;его выводы прямых выходов триггеров счетчика, входов установки (информации) для занесения кода управления и входов синхронизации и управления установкой триггеров счетчика в заданные состояния. Выходным сигналом устройства может являться сигнал записи любого каскада (на фиг.1 сигнал записи младшего каскада, выведенный на шину 10). Минимальное количество триггеров счетчика младшего каскада равно трем, причем и в этом случае на элементы совпадения не подаются сигналы с прямых выходов второго и третьего (последнего) триггеров счетчика импульсов. Сохраняется и соединение ft -входов этих триггеров с выходами их элементов установки. Максимальное количество разрядов счетчика импульсов младтего каскада практически не ограничено.

Формула изобретения.

Делитель частоты с переменным коэффициентом деления, содержащий

10

15

20

5

0

5

0

5

0

5

двоичный .счетчик импульсов, например асинхрриного типа, состоящий из л/ последовательно соединенных с первого по fJ-и триггеров, с первого по -и элементы установки, элемент совпадения и D-триггер, прямой выход которого подключен к выходной шине и к входу управления элементами установки , а вход синхронизации - к шине тактового сигнала и входу синхронизации счетчика импульсов, информационные входы элементов установки соединены с шинами кода управления, выход первого элемента установки подключен к входу установки в нуль первого триггера счетчика импульсов, выходы с четвертого по л -и элементов установки соединены с входами установки в единицу с четвертого триггеров счетчика импульсов, прямой выход каждого предыдущего триггера счетчика импульсов подключен к первому входу синхронизации последующего триггера счетчика импульсов, выход элемента совпадения соединен с информационным входом D-триггера, а входы с первого по (К-2)-й - с прямыми выходами первого, третьего и всех последующих кроме N-ro триггеров счетчика импульсов, причем инверсный выход D-триггера подключен к вторым входам синхронизации с третьего по N-й триггеров счетчика импульсов, отличающи йся тем, что, с целью снижения требований по быстродействию каждого следующего каскада делителя частоты с переменным коэффициентом деления при сохранении высокого быстродействия всего устройства и снижения потребляемой мощности, в него введены выходной D-триггер и D-триггер согласования, причем информационный вход выходного D-триггера соединен с прямым выходом N-ro триггера счетчика импульсов, а вход синхронизации - с прямым выходом (N-l)-ro триггера счетчика импульсов, входы установки в нуль выходного D-триггера и D-триггера согласования подключены к инверсному выходу D-триггера, а прямой выход выходного D-триггера соединен с выходной шиной синхронизации и входом синхронизации D-триггера согласования, информацион) ньтй вход которого подключен к шине сигнала записи, а прямой выход - к

(N-l)-My входу элемента совпадения, при этом ёыходн пторого и третьего элементов установки соединены с входами установки в нуль соответственно второго и третьего триггеров счетчика импульсов.

Изобретение относится к им- . пульсной технике и может быть использовано в синтезаторах частот, в цифровых системах автоподстройки частоты,в измерительной аппаратуре. Цель изобретения - снижение требований по быстродействию каждого следующего каскада делителя частоты с переменным коэффициентом деления при сохранении высокого быстродействия всего устройства и снижение его потребляемой-мощности. В устройство содержащее асинхронный двоичный счетчик импульсов на триггерах 1-1, I-2,...,-(N-1),1-N с элементами 2-1 2-2,...,2-(N-I), 2-N установки, элемент 3 совпадения, D -триггер 4, шины: выходную 11, 7 выходного такто вого сигнала, 8-1,8-2,...,8-(N-l), (Л INS 4 00 о о to фиг. 1

Редактор М.Бандура

Составитель А.Соколов Техред М.Ходанич Кооректор Л .Пилипенко

Заказ 4141/58 Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий I13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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

фиг. 2