Управляемый делитель частоты Советский патент 1986 года по МПК H03K23/66 

to

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах цифровой и измерительной техники, в устройствах отсчета временных интервалов и устройствах синх- 5 ронизации цифровых систем.

Цель изобретения - уменьшение фазового сдвига между входными и выходными импульсами при сохранении скважности выходных импульсов, равной двум.

На фиг.1 представлена электрическая функциональная схема устройства; на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Управляемый делитель частоты содержит (вычитающий двоичный) счетчик 1 импульсов, шину 2 кода коэффициента деления, формирователь 3 импульсов, первый и второй триггеры 4 и 5, входную шину 6, первый и второй элементы И-НЕ 7 и 8, первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ 9, 10, 11 и 12, первый и второй элементы

12773892

ИЛИ 9 и 10 и первым входом элемента ИЛИ-НЕ 16, второй вход которого соединен с младшим разрядом шины 2 кода коэффициента деления, а выход - с первым входом четвертого элемента ИЛИ 12 и через второй инвертор 18 с первым входом третьего элемента ИЛИ 11. Вторые входы третьего и четвертого элементов ИЛИ 11 и 12 и второго элемента И 14 соединены с вь ходом Заем счетчика 1 импульсов.

Формирователь 3 импульсов может быть выполнен в виде элемента ИСКЛЮ- ЧАЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого не- 5 посредственно, а второй через элемент задержки соединены с его входом.

Управляемый делитель частоты работает следуюшдм образом.

В исходное состояние устройство 20 приводится подачей логического нуля на шину 15 начальной установки, при этом по S-входу в единичное состояние устанавливается триггер 4, по R-входу в нулевое состояние устанавливается

И 13 и 14, шину 15 начальной установ-25триггер 5, а по входу предварительной

ки, элемент ИЛИ-НЕ 16, первый и вто-установки в счетчик 1 с шины 2 запирой инверторы 17 и 18 и выходную шинусивается двоичный код N коэффициента

19. Информационные входы счетчика Гделения частоты.

импульсов соединены с шиной 2 кода коэффициента деления, тактовый вход- через первый инвертор 17 с С-входами первого и второго триггеров 4 и 5, а через формирователь 3 импульсов с входной шиной бис первыми вxoдa и первых элементов И-НЕ 7 и ИЛИ 9, выходы 35 входной частоты.

которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента И-НЕ 8, выход которого соединен с выходной шиной 19 и с D-входами первого и второго триггеров 4 и 5, а 40 третий вход - с выходом второго элемента ИЛИ 10, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера 4, прямой выход которого соединен с вторым входом первого эле- 45 мента И-НЕ 7, R-вход - с выходом третьего элемента ИЛИ 11, а S-вход - с R-входом второго триггера 5 и с выходом первого элемента И 13, первь й вход которого соединен с первым вхо- jO дом второго элемента И 14, выход кото- рого соединен с входом предварительной установки счетчика 1 импульсов.

После начальной установки инверсный выход триггера 5 (фиг,2 &) и прямой выход триггера 4 (фиг,2г) находят ся в состоянии единиц и обеспечивают режим прямой передачи входных импульсов на шину 19, поскольку элементы 9 и 10 блокированы на уровне единиц и не влияют на работу элемента 8, а элемент 7 открыт по второму входу. Поэтому с приходом первого входного импульса (фиго2а) через последователь но соединенные элементы 7 и 8 на шине 19 формируется положительный фронт (фиг,2е), а с помош;ью формирователя 3 - короткий положительный импульс (фиг.2), который уменьшает на единиц содержимое счетчика 1 импульсов (фиг.2р, а своим задним фронтом через инвертор 17 устанавливает в едии с шиной 15 начальной установки, а второй вход - с выходом четвертого 55 ничное состояние триггеры 4 и 5, по- элемента ИЛИ 12, инверсный выход вто- скольку на их D-входах к этому момен- рого триггера 5 соединен с вторыми ту уже установится единица, поступаю- входами первого и второго элементов щая с шины 19 (длительность импульсов

По шине 6 на вход формирователя 3 поступают импульсы входной частоты (фиг.2с)), на выходе которого формируются короткие положительные импульсы по каждому фронту входного импульса (фиг.28), т.е„ импульсы удвоенной

После начальной установки инверсный выход триггера 5 (фиг,2 &) и прямой выход триггера 4 (фиг,2г) находятся в состоянии единиц и обеспечивают режим прямой передачи входных импульсов на шину 19, поскольку элементы 9 и 10 блокированы на уровне единиц и не влияют на работу элемента 8, а элемент 7 открыт по второму входу. Поэтому с приходом первого входного импульса (фиго2а) через последовательно соединенные элементы 7 и 8 на шине 19 формируется положительный фронт (фиг,2е), а с помош;ью формирователя 3 - короткий положительный импульс (фиг.2), который уменьшает на единиц содержимое счетчика 1 импульсов (фиг.2р, а своим задним фронтом через инвертор 17 устанавливает в единичное состояние триггеры 4 и 5, по- скольку на их D-входах к этому момен- ту уже установится единица, поступаю- щая с шины 19 (длительность импульсов

312

формирователя 3 выбирается такой, чтобы вместе с задержкой инвертора 1 перекрывать время задержки любой пары элементов: 7 и 8 или 9 и 8),

Установка триггера 5 в единичное состояние вызывает логический ноль на инверсном выходе (фиг.26), а следовательно, и ноль на выходе элемента 10, что приводит к блокировке выхода элемента 8 и шины 19 устройства на уровне логической единицы.

Последующие входные импульсы не изменяют сигнал на шину 19, а импульсы с выхода формирователя 3 изменяют лишь содержимое счетчика 1 (фиг.2р, осуществляя подсчет полупериодов. С приходом на шину 6 (N+1)/2-ro импульса при нечетном N или по окончании N / 2-го импульса при четном N на выходе формирователя 3 формируется N-й импульс, который уменьшает содержимое Счетчика 1 до нулевого значения (фиг.2а), а по его окончании на выходе Заем счетчика 1 выбирается нулевой уровень (фиг.23), который через элемент 14 поступает на вход предварительной установки счетчика 1 и записывает в него вновь код N коэффици- .ента деления (фиг.2з), после чего логический ноль на выходе Заем ис- чезает (фиг.2Э). Однако еще до этого в зависимости от четности коэффициента N деления и состояния триггера 5 производится переключение триггера 4 или 5 (с целью устранения возможности возникновения гонок переключение производится всегда только одного из триггеров). При нечетном N младший разряд коэффициента деления на шине 2 находится в единице, кото- рая удерживает на выходе элемента 16 ноль, открывая тем самым элемент 12 и закрывая через инвертор 18 элемент 11 для пропуска уровня логического нуля. Поэтому ноль с выхода Заем счетчика 1 через элементы 12 и 13 поступает на R- и S-входы триггеров 4 и 5 (пытаясь установить их прямой и инверсный входы соответственно в единицу). Поскольку к этому моменту поочередно один из указанных выходов находится в единице, то и происходит поочередная установка в единицу первого и подтверждение этого состояния второго из указанных выходов тригге- ров (и, наоборот, при следующем импульсе (фиг.2Ь,г) при нечетном N). Такая установка снова переводит

j Ю

15 20 25 о д .

5

3894

устройство в режим прямой передачи входных импульсов. Поэтому после окончания импульсов или паузы (фиг.2о) на выходе формируется задний или передний фронт выходного импульса (фиг.2е) соответственно.

После формирования заднего фронта выходного импульса (фиг.2е) логический ноль с шины 19 поступает на D- входы триггеров 4 и 5, и первый импульс с выхода формирователя 3 устанавливает в ноль триггер 4 при нечетном N (или подтверждает зто состояние при четном N) (фиг.2г), что вызывает логическую единицу на выходе элемента 7, а триггер 5 этим импульсом с выхода формирователя 3 устанавливается в логический ноль при четном N или подтверждается в этом состоянии при нечетном N. Единица с инверсного вьосода триггера 5 через элементы 9 и 10 поступает на второй и третий входы элемента 8, которые вместе с единицей с выхода элемента 7 удерживает на выходе элемента 8 логический ноль. Последующие входные импульсы вновь не изменяют состояния выхода, а только уменьшают содержимое счетчика 1, и идет формирование т- узы между импульсами.

При четном N младший разряд на шине 2 коэффициента деления находится в логическом нуле, который открывает элемент 16, единица с выхода которого при логическом нуле на инверсном выходе триггера 5 закрывает элемент 12, а через инвертор 18 открывает элемент 11. Поэтому ноль с выхода Заем счетчика 1 по окончании N/2- го входного импульса через элемент 11 по R-входу устанавливает триггер 4 в логический ноль, который вместе с единицей с инверсного выхода устанавливают логические единицы на выходах элементов 7 и 10 соответственно, а оставшийся логический ноль на инверсном выходе триггера 5 разрешает элементу 9 пропуск входных импульсов, которые инвертируются элементом 8. По окончании N/2-го периода поступивший на шину 6 (N/2+1) импульс инвертируется, формируя на выходе задний фронт выходного импульса (фиг.2е). Если инверсный выход триггера 5 находится в логической единице, то она через элемент 16 открывает элемент 12, через который ноль с выхода Заем счетчика 1 по окончании N-ro

входного импульса поступает на элемент 13 и устанавливает в единичное состояние по S-входу триггер 4, а по R-входу подтверждает логическую единицу на инверсном выходе триггера 5. Т.е устройство возвращается в исходное состояние, при котором идет прямая передача импульсов с шины 6 на шину 19, поэтому по окончании N- го периода входных импульсов с при- ходом (N+1)-ro импульса будет сформирован передний фронт нового выходного импульса.

В итоге на шину 19 поступают им- пульсы, частота следования которых равна частоте импульсов, поступающих на шину 6, деленной на коэффициент деления N, поданный на шину 2. Причем как при четном значении N выход- ные импульсы имеют всегда скважность равную двум, так и при нечетном значении N. Если при нечетном N входны импульсы поступают со скважностью, не равной двум, то длительность вы- ходного импульса отличается от длительности паузы между-импульсами на время, равное аналогичной разности во входных импульсах.

Формула изобретения

Управляемый делитель частоты, содержащий счетчик импульсов, информационные входы которого соединены с ши35

ной кода коэффициента деления, тактовый вход- через формирователь импульсов с входной шиной, а через первый инвертор с С-входом первого триггера, S-вход которого соединен с выходом 0 первого элемента И, первый вход которого соединен с шиной начальной устао

5 0 5

0

5

новки и с первым входом второго элемента И| выход которого соединен с входом предварительной установки счетчика импульсов, второй триггер и выходную шину, отличающийся тем, что, с целью уменьшения фазового сдвига между входными и выходными импульсами при сохранении скважности выходных импульсов, равной двум, в него введены четыре элемента ИЛИ, два элемента И-НЕ, второй инвертор и элемент ИЛИ-НЕ, причем входная шина соединена с первыми входами первых элементов И-НЕ и ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с выходной шиной и с D-входами первого и второго триггеров,, а третий вход соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, R-вход - с выходом третьего элемента ИЛИ, а С-вход и S-вход соединены соответственно с С-входом и R-входом второго триггера, инверсный выход которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ и первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с младшим разрядом шины кода коэффициента деления, а выход - с первым входом четвертого элемента ИЛИ и через второй инвертор с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И, при этом вторые входы третьего и четвертого элементов ИЛИ и второго элемента И соединены с выходом Заем счетчика импульсов.

П П П

:

Ип

а

п- п

izii

J N

И-2

Изобретение может быть использовано в устройствах цифровой и измерительной техники, в устройствах отсчета временных интервалов и устройствах синхронизации цифровых систем. Целью изобретения является уменьшение фазового сдвига между входньми и выходными импульсами при сохранении скважности выходных импульсов, равной двум. С этой целью в устройство введены элементы ИЛИ 9,10,11,12, элементы И-НЕ 7,8, инвертор 18 и элемент 16. Кроме того, устройство содержит счетчик 1 импульсов, шину 2 кода коэффициента деления, формирователь 3 импульсов, триггеры 4 и 5, входную и выходную шины 6,19, элементы И 13,14, шину 15 начальной установки, инвертор 17. При формировании фронтов выходных импульсов осуществляется прямая передача входных импульсов или их инвертирование, а при формировании выходного импульса или паузы осуществляется блокировка выхода на соответствующем уровне после формирования фронта и разблокирование перед очередным фронтом. 2 ил. (Л J9 Ь СО сх ;о

Редактор М.Петрова

Составитель А.Соколов

Техред И.Попович Корректор М.Самборская

Заказ 6759/56Тираж 816Подписное

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