Умножитель частоты следования импульсов Советский патент 1986 года по МПК H03K5/156 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использювано в быстродействующих системах сбора и обработки информации для реализации предпроцессорной обработки информации в различного рода информационновычислит(1пьных системах и комплексах Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет исключения составляющей динамической погрешности. На чертеже представлена функциональная схема умножителя частоты следования импульсов. Устройство содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, допел нительный делитель 3 частоты, элемен ты И 4и 5, второй счетчик 6 :ямпульсов, сумматор 7, формирователь 8 импульсов, триггер 9, первьш счетчйк 10 импульсов, входную 11 и выходную 12 шины. Входная шина 11 подключается к входу формирователя 8 импульсов, пер рый Ьыход которого соединен с управляющим входом сумматора 7, информаци онные выходы которого соединены с ин формационными входами делителя 3 час тоты и информационными входами счетчика 6 импульсов, выходы которого , подключены.к информационным входам сумматора 7 со сдвигом на один разря в сторону младших разрядовj знаковый вход которого соединен с прямым выxOjijpM триггера 9, нулевой вход которого соединено входом сброса делителя 2 частоты, входом сброса счетчика 10 импульсов, входом синхрониза1щи счет чика 6 импульсов, входом синхронизации делителя 3 частоты и вторым выходом формирователя 8 импульсов,, Выход генератора 1 импульсов соедине со счетным входом делителя 2 частоты и счетным входом делителя 3 частоты,, выход которого связан с выходной шиной 12 и счетным входом счетчика 10 импульсов, выход которого подключен к единичному входу триггера 9, инвер сный выход которого подключен к первым входам первого 5 и второго А эле ментов И, при этом выход делителя: 2 частоты подключен к вторым входам элементов И, выход первого из них подключен к входу сложения счетчика 6 импульсов, выход второго подключен . к входу вычитания счетчика 6 импульсов. Умножитель частоты следования импульсов работает следующим образом. Импульсы преобразуемого сигнала РЬХ (i) поступают на вход формироватея 8 импульсов, который вырабатывает ва сдвинутьЕк друг относительно друа во времени импульса управления. пульс с первого выхода формирователя поступает на управляющий вход суматора 7, обеспечивая подсуммирование его содержимому содержимое реверсивного счетчика 6 с соответствзпощим знаком, которьй определяется сигналом с прямого ,выхода триггера 9. Импульсом с второго выхода формирователя 8 обеспечивается запись со,цержимого сумматора 7 в счетчик 6 импульсов и делитель 3 частоты. Кроме того, данный импульс устанавливает в нулевое состойние триггер 9, делитель 2 частоты и счетчик 10 импульсов. Коэффициенты пересчета делителя 2 частоты и счетчика 10 импульсов равны коэффициенту преобразования умножителя частоты. Импульсная последовательность РО с выхода генератора 1 импульсов опорного сигнала через делитель 2 частоты поступает на входы элементов И 4 и 5„ Причем элемент И 4 закрыт, а элемент И 5 открыт сигналом с инверсного выхода триггера 9. Таким обра- . зон, импульсная последовательность с частотой, равной ,-M, поступает на вычитающий вход счетчика 6 импульсов, и код, формирующийся в нем, будет определять как W М -т . р б г: где Т,; - текущий период входного сигнала; NJ - код, записанный в счетчик 6 в момент окончания очередного периода из сумматора 7. Очевидно, что в случае (статический режим) код Ng к моменту окончания Txi будет равен нулю, так как Nj Рд , и, следовательно, содержимое сумматора 7 изменяться не будет. Код из сумматора 7 переписывается в делитель 3 частоты. Частота следования импульсов на выходе делителя 3 частоты определяется как i Nj, Рд , то для Fj,., имеем /TxfF3 F,.M. За цикл преобразования, который равен периоду следования импульсов входного сигнала, на выходной шине 11 устройства будет сформировано М импульсов. Данная импульсная послед вательность поступает на вход счетчика 10импульсов, коэффициент пере счета которого равен М, поэтому к моменту окончания очередного периода Ту;, входной, последовательности счетчик 10 будет находиться в нулев состоянии. При этом на выходе счетчика 10 формируется импульс, которы устанавливает триггер 9 в единичное состояние, Рассмотренньш режим работы устро ства соответствует статическому режиму, т,е, когда входной сигнал не изменяется либо не искажается помехами , В том случае, когда соседние пери оды (либо несколько периодов) преобразуемого сигнала отличаются, умножи тель функционирует следующим образом Предположим, что , т.е, текущий период больше предьщущего (это может быть вызвано, например, действием помехи), На выходе делителя 3 частоты будет сформировано боль ше, чемМ импульсов (в том случае, если TX +Txi/М). Счетчик 10 импульсов сформирует .сигнал на своем выходе, который установит триггер 9 в противоположное состояние. При это элемент И 4 открывается, а элемент И 5 закрывается сигналом с инверсног выхода триггера 9, а сигнал прямого выхода триггера задает сумматору 7 режим сложения. Теперь до момента -окончания текущего периода Т,, вход,ногр сигнала импульсы опорного сигна ла с частотой F Fo М поступают на суммирующий вход счетчика 6 импульсов, который к этому моменту находился в нулевом состоянии согласно соотношению (1), Таким образом, в счетчике 6 будет сформирован код, определяемьй как ,L F, (T,j +/) -F, N,-T,i-F -fsign(AT-F), (2) М -Т . F () г 4J з где 1+1 при T.Txi ; sign i (.-1 при ,j , Для случая T,j имеем F В момент окончания очередного период формирователь 8 управляющих импу льсов вырабатьшает соответствующие сигналы, которые обеспечивают подсум мирование содержимого счетчика 6 импульсов к содержимому сумматора 7. Так как информационные выходы счетчика 6 связаны с информационными входами сумматора 7 со сдвигом на один разряд в сторону младших, то содержимое счетчика 6 импульсов делится:, на два. Результат сложения определяется в виде + 4T-Fj- 2Ч Таким образом, код, хранящийся в сумматоре 7, изменился и, следовательно, изменился период следования импульсов выходной последовательности, который равен Чых (N +ATFj. 2-1) , (3) В случае, если , счетчик 10 импульсов не досчитьшает до импульсов , На выходной шине 12 устройства будет сформировано число импульсов, которое определяется выражением М EHt т,, (Т, - М-)- . При этом триггер 9 не переключается и сигнал с его прямого выхода задает сумматору 7 режим вычитания. Счетчик 6 импульсов не обнуляется, так как число импульсов, которое поступило на его вычитающий вход, меньше кода,- который записан в него из сумматора, т.е. , (T,;.-dT)F3 ЛТ.РЗ . Данный код поступает на подсуммирование (со знаком минус) со сдвигом на один разряд в сторону младших разрядов. Следовательно, код в сумматоре в этом случае будет равен N Nj. -Ng -лТ -ЕЗ 2. Теперь период следования импульсов на выходе устройства определяется так т кг, т т CM -дТ.К ) ВЫХ о Aitj / }. Таким образом.в данном устройстве выходная импульсная последовательность формируется равномерно внутри каждого периода входной последовательности, так как развертка кода периода в частоту реализуется двоичным делителем. Помехозащищенность в устройстве беспечивается за счет реализуемого умножителе апериодического усреднеия. Передаточнаяхарактеристика апеиодического звена определяется сотношениемW(p)1/Tp+1, модуль амплитудно-частотной харакеристики (АЧХ) апериодического звена пределяется выражением Ш(.Й)11 , где 9 - частота модулирующей функции полезного сигнала; Т - постоянная времени апериодического звена. Выражение (4) модуля АЧХ при вьшолне нии условия Т«25Г/9 (25Г/9- период модулирующей функции) можно переписать в BHqiE ilW(j.«)ll 1 . (5) Из анализа последнего выражения следует, что с увеличением частоты модуль АЧХ llW(j)l О, Следователь но, обеспечивается подавление.высоко частотных: составляющих спектра сигнала fyU) обусловленных помехами. Действительно,как следует из опи сания ра(5оты умножителя частоты, пу льсации периода входного сигнала Tyl . , обусловленные паразитной модуляцией помехами , и лежащие. в диапазоне ЛК±1 . 2, не вызьшают изменение периода следования импульсов выходного сигнала РЕ,ЫХ Сглаживающие свойства в :умнажите реализуются за счет деления кода, формируемого в счетчике 6 импульсов и поступающего на подсуммирование в сумматор 7, на два. При этом постоянная времени Т равняется шести-сем периодам взводного сигнала независим от коэффициента преобразования умно жителя. Формула изобретения Умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор импульсов, делитель частоты, триггер, нулевой вход которого соединен с входом сброса первого счетчика импульсов, выход которого подключен к единичному входу триггера, один из выходов которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход первого изкоторых подключен к входу вычитания второго счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности преобразования, в него введены дополнительный делитель частоты, сумматор и формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной, а первый выход подключен к управляющему входу сумматора, знаковый вход которого соединен с другим выходом триггера, а информационные входы подключены к выходам второго счетчика импульсов, информацион 1ые входы которого соединены с выходами сумматора и информационными входами дополнительного делителя частоты, выход которого подключен к выходной шине и счетному входу первого счетчика импульсов, вход сброса которого соединен с вторым выходом формирователя импульсов, входом сброса делителя частоты и входами синхронизации второго счетчика и дополнительного делителя частоты, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов и счетному входу делителя частоты, выход которого соединен с вторыми входами элементов И, выход второго из которых подключен к входу сложения второго счетчика импульсов.

Изобретение относится к импульсной технике. Может использоваться в быстродействующих системах сбора и обработки информации. Цепь изобретения - повышение точности преобразования. Достигается за счет исключения динамической погрешности. Для этого в умножитель частоты дополнительно введены делитель 3 частоты, сумматор 7 и формирователь 8 импульсов. Кроме того, устройство содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, элементы И 4 и 5, счетчики 6 и 10 импульсов, триггер 9, входную 11 и выходную 12 шины. Устройство может быть также использовано для реализации предпррцессорной обработки информации в различного рода информационно-вьиислительных системах. Устройство генерирует выходную последовательность имс пульсов постоянно без пауз, что позволяет вести вторичную обработку ди(Л намических сигналов,- а также сигналов, искаженных помехами. 1 ил.