Умножитель частоты следования импульсов Советский патент 1987 года по МПК G06F7/68 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах контроля и сбора информации.

Цель изобретения - повышение точности работы умножителя частоты следования импульсов.

На фиг,1 представлена функциональная схема умножителя частоты следова25

30

кия импульсов; на фиг.2 - функциональ- 0 И 9, выход которого соединен с вторым ная схема формирователя управляющих

импульсов. I

Умножитель частоты следования импульсов содержит генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 управ- ляюпщх импульсов, элементы И 3 и 4, первый управляемый делитель 5 частоты, первый счетчик 6, регистр 7, второй „ управляемый делитель 8 частоты, тре- 20 тий и четвертый элементы И 9 и 10, первый и второй элементы ИЛИ П и. 12, пятый элемент И 13, второй счетчик 14. D-триггер 15, шину 16 установки коэффициента умножения, информационный вход 17 умножителя, установочный вход 18 умножителя, информационный выход 19 умножителя и выход 20 окончания работы умножителя, причем пер- вьЕЙ вход формирователя 2 управляюпщх импульсов соединен с информационным входом 17 умножителя, разрядные выходы первого счетчика 6 соединены соответственно с информационными вхо дами регистра 7, выход первого эле- j мента ИЛИ 11 соединен с вычитающим входом второго счетчика 14 и с.информационным выходом 19 умножителя, выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов И 3 и 4 и с вторым входом формирователя 2 управляю- импульсов, инверсный выход второго управляемого делителя В частоты соединен с входом установки в О второго счетчика 14 и с вторым входом первого элемента И 3, выход которого соединен с тактовым входом второго управляемого д&пителя 8 час- тоты и первым входом третьего элемента И 9, инверсный выход первого управляемого делителя 5 частоты соединен с вторым входом второго элемента И 4, выход которого соединен с тактовым входом первого управляемого делителя 5 частоты прямей выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 6, разрядные выходы регистра 7 соединены соответственвходом первого элемента ИЛИ 11, инверсный выход D-триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И 10, инверсный выход переполнения 5 второто счетчика 14 соединен с информационным входом и-триггера, с третьим входом четвертого элемента И 10 и с инверсным входом пятого элемента И 13, входы установки второго счетчика 14 соединены соответственно с информационными входами первого управляемого делителя 5 частоты и с шиной 1 б установки коэффициента умножения умножителя, выход пятого элемента И 13 соедине н с входом разрешения записи информации второго счетчика 14 и с первым входом установки в О D-тригггера 15, установочный вход 18 умножителя соединен с входами установки в О первого и второго управляемых делителей .5 и 8 часто- .ты и регистра 7, с первым входом установки в О первого счечтика 6 и с вторым входом установки в О D- триггера 15, первый выход формирователя 2 управляющих импульсов сое- динен с вторым входом установки в о первого счетчика 6, с входом разрешения записи информации второго упра:зляемого делителя 8 частоты и с вторым входом второго элемента ИЛИ 12, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И 13, второй выход формирователя 2 управляющих импульсов соединен с входами разрешения записи информации первого управляемого делителя 5 частоты и регис гра 7 и с тактовым входом D- триггера 15, третий выход формирователя 2 з правляющих импульсов соединен с выходом 20 окончания работы умножителя .

40

45

50

Формирователь 2 управляющих им- 55 пульсов содержит первый D-триггер 21 iпервый элемент 22 задержки, второй D-триггер 23, второй, третий и четвертый элементы 24, 25 и 26 задержки, причем тактовьй вход первого Dно с информационными входами второго управляемого делителя 8 частоты, прямой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И .10, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 11, прямой выход D-триггера соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 12 и с вторым входом третьего элемента

5

0

0 И 9, выход которого соединен с вторым

„ 0 j

входом первого элемента ИЛИ 11, инверсный выход D-триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И 10, инверсный выход переполнения 5 второто счетчика 14 соединен с информационным входом и-триггера, с третьим входом четвертого элемента И 10 и с инверсным входом пятого элемента И 13, входы установки второго счетчика 14 соединены соответственно с информационными входами первого управляемого делителя 5 частоты и с шиной 1 б установки коэффициента умножения умножителя, выход пятого элемента И 13 соедине н с входом разрешения записи информации второго счетчика 14 и с первым входом установки в О D-тригггера 15, установочный вход 18 умножителя соединен с входами установки в О первого и второго управляемых делителей .5 и 8 часто- .ты и регистра 7, с первым входом установки в О первого счечтика 6 и с вторым входом установки в О D- триггера 15, первый выход формирователя 2 управляющих импульсов сое- динен с вторым входом установки в о первого счетчика 6, с входом разрешения записи информации второго упра:зляемого делителя 8 частоты и с вторым входом второго элемента ИЛИ 12, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И 13, второй выход формирователя 2 управляющих импульсов соединен с входами разрешения записи информации первого управляемого делителя 5 частоты и регис гра 7 и с тактовым входом D- триггера 15, третий выход формирователя 2 з правляющих импульсов соединен с выходом 20 окончания работы умножителя .

0

45

50

„ 0 j

Формирователь 2 управляющих им- 55 пульсов содержит первый D-триггер 21 iпервый элемент 22 задержки, второй D-триггер 23, второй, третий и четвертый элементы 24, 25 и 26 задержки, причем тактовьй вход первого

триггера 21 является вторым входом формирователя 2 управляющих импульсов, информационный вход первого D- триггера 21 соединен с шиной 1 умножителя, прямой выход первого D-триггера 21 соединен с информационным входом второго D-триггера 23, тактовый вход которого соединен с выходом первого элемента 22 задержки, вход которого является первым входом формирователя 2 управляющих импульсов, прямой выход второго. D- триггера 23 соединен с входом второго элемента 24 задержки, выход которого соединен с входом третьего эле- мента 25 задержки и входом установки в О второго D-триггера 23, выход третьего элемента 25 задержки соединен с входом четвертого элемента 26 задержки и является первым вы- ходом формирователя 2 управляющих импульсов, выход четвертого элемента 26 задержки соединен с входом установки в О первого D-триггера 21,

инверсный выход которого является

третьим выходом формирователя 2 управ импульсов, вторым выходом которого является прямой вход второго D-триггера 23.

Умножитель работает следующим об- разом.

В исходном состоянии триггер 15, счетчик 6 и регистр 7 находятся в нулевом положении, управляемые делителя 5 и 8 частоты и формирователь 2 управляющих импульсов находятся в исходном положении, элементы И 3 и 4 закрыты из-за отсутствия сигналов на первых выходах управляемых делителей 5 и 8 частоты соответственно, счетчик 14 удерживается в нулевом положении из-за отсутствия сигнала на инверсном выходе управляемого делителя 8 частоты. Установка устройства в исходное состояние произ- водится подачей импульса на вход 18.

При наличии на гаине 16 нулевого кода (когда установлен коэффициент умножения К, равный 0) и поступлении импульсов умножаемой частоты f на вход 17 на выходе 19 отсутствуют импульсы, так как элементы И 3 и 4 закрыты.

Код коэффициента умножения первоначально подается на шину 16 перед подачей импульсов умножаемой частоты на вход 17.

W J5

0

5

0

5 0 5

0

5

134

Во время работы код коэффициента умножения должен постоянного находиться на шине 6.

При поступлении первого после включения устройства импульса умножаемой частоты на вход 17 формирователь 2 снимает сигнал со своего третьего выхода и после окончания задержанного на 7 импульса генератора 1 тактовых импульсов, первого после появления импульса на входе 17, выдает на свой второй выход импульс, который записывает в управляемый де- лителдз 5 частоты код коэффициента деления (коэффициент деления управляемого делителя 5 равен коэффициенту умножения устройства К) с шины 16, при этом открывается по первому входу элемент И 4 и переписывается в регистр 7 содержимое счетчика 6 - код числа О. При этом коэффициент деления управляемого делителя 8 частоты устанавливается равным О и подтверждает нулевое положение триггера 15, так как на выходе счетчика 14 отсутствует сигнал. Через время (Tj- t(,jp после окончания импульса на втором выходе формирователя 2 на его первом выходе появляется импульс, который подтверждает нулевое положение счетчика 6, записывает в управляемый делитель 8 частоты коэффициент деления - содержимое регистра - 7 (в данном случае это код числа 0 На первом выходе управляемого делителя 8 частоты по-прежнему отсутствует сигнал, и элемент И 3 о-стается закрытым. Кроме того, импульс с первого выхода формирователя 2 проходит через элемент ИЛИ 12 и элемент И 13 (элемент И 13 открыт, так как на вы-« ходе счетчика 14 отсутствует сигнал) на вход сброса триггера 15, подтверждая его нулевое положение, и на вход записи информации счетчика 14, однако коэффициент умножения не записывается в счетчик 14, так как он удерживается в нулевом положении ввиду отсутствия сигнала на первом выходе управляемого делителя 8 частоты.

Через время t после оконча1шя импульса на первом выходе формирователя 2 появляется сигнал на его третьем выходе.

Импульсы на первом и на втором выходах формирователя 2 появляются и оканчиваются во время паузы импульсов генератора 1. Появляюидаеся пос5129031

ле этой паузы импульсы генератора 1 с частотой f- начинают проходить на тактовый вход управляемого делителя 5 частоты, с выхода которого импульсы с частотой f

поступают на

К.

суммирующий вход счетчика 6 и фиксируются им. Таким образом, в течение первого периода импульсов умножаемой частоты на выход 19 не выдаются им- пульсы, в это время только определяется величина периода импульсов умножаемой частоты, поступающих на вход 17.

При поступлении второго импульса на вход 17 аналогично предыдущему после окончания задержанного на ц импульс а генератора 1, первого после появления:импульса на входе 17, формирователь 2 выдает на свой второй выход импульс, который записывает в управляемый делитель 5 частоты код коэффициента деления с шины 6 (на его первом выходе при этом сохраняется сигнал), подтверждает нулевое положение триггера 15, поступая на его тактовьй вход (на информационном входе триггера I5 отсутствует сигнал) и переписывает в регист 7 сод.е|)жимое счетчика 6, в котором на-

Т f ходится код числа N

где Т - окончившийся период импульсов умножаемой частоты, Череэ время (Т. - t ) после окончания импульса на втором выходе формирователя 2 на его первом выходе появляется импульс который устанавливает в нулевое положение счетчик 6, записывает в уп- равляемый делитель 8 частоты код козФфициента деления - содержимое регистра 7 (число N), на первом выходе управляемого делителя 8 частот появляется сигнал, открывается элемент И 3 и разрешается работа счетчика 14. Через элемент ИЛИ 12 и открытый элемент И 13 импульс с первого выхода формирователя 2 проходит на первый вход сброса триггера 15, под- тверждая его нулевое положение, и -на вход записи информации счетчика 14, . Б который заносится коэффициент умножения К. На выходе счетчика 14 появляется сигнал, при этом открывается элемент И 10 и закрывается элемент И 13. Через время t после окончани импульса на первом выходе формирователя 2 появляется сигнал на его

36

третьем выходе. Появляющиеся после окончания паузь, в которой работал формирователь 2, импульсы генератора I частотой f через элемент И 4 поступают на тактов.ый вход управляемого делителя 5 частоты, с выхода которог импульсы частотой f поступают на суммирующий вход счетчика 6 и фиксируются им (идет определение значения текущего периода импульсов умножаемой частоты).Одновременно импульсы генератора 1 поступают через элемент И .3 на тактовый вход управляемого делителя 8 частоты и на первый вход элемента И 9, который закрыт из-за отсутствия сигнала на единичном выходе триггера 15. С выхода управляемого делителя 8 частоты

пульсы : - поступают через открытый элемент И 10 и элемент ИЛИ 11 на выход 19 и на вычитающий вход счетчика 14 и каждый импульс вычитает I из содержимого счетчика 14., Таким образом, с прихода второго импульса умножаемой частоты на выход 19 начинают выдаваться импульсы с f(,K К

частотой f1

Т, f.

Т

K-f, При

поступлении третьего и последующих импульсов умножаемой частоты на вход 17 аналогично указанному каждый раз после окончания задержанного на импульса генератора 1, первого после появления импульса на входе 17, формирователь 2 выдает на свой второй выход импульс, который записывает код коэффициента деления в управляемый делитель 5 частоты, переписывает в регистр 7 содержимое счетчика 6 и поступает на тактовый вход триггера 15. На выходе управляемого делителя 5 частоты сохраняется сигнал. В регистр 7 записывается число N - код окончившегося периода импульсов умножаемой частоты. Если окончившийся период импульсов умножаемой частоты равен предыду1цему и на выход 19 вьщано К импульсов, то в счетчике 14 оказывается О, в момент окончания импульса на вычитающем входе счетчика 14 исчезает сигнал на его выходе и при поступлении импульса с второго выхода формирователя 2 на тактовый вход триггера 15 на его информационном входе отсутствует сигнал, по переднему фронту поступивше- го на тактовый вход импульса под

тверждается нулевое положение триггера 15, Через время (t - t,J после окончания импульса на втором выходе формирователя 2 на его первом выходе появляется импульс, который устанавливает в нулевое положение Счетчик 6, записывает в управляемый делитель 8 частоты код коэффициента деления - содерзкимое регистра 7 и через элемент ИЛИ 12 и отк рытый из- за отсутствия сигнала на выходе счетчика 14 элемент И 13 проходит на вход сброса триггера 15, подтвердая его нулевое состояние, и на вход записи информации счетчика 14, записывая в него число К. Через время , после окончания импульса на первом выходе формирователя 2 появляется сигнал на его третьем выходе. Устройство подготовлено к следу щему циклу работы. Если окончившийся период импульсов умножаемой частоты меньше предыдущего, то в момен появления И1.пульса на входе 7 на выход 19 выдается импульсов меньшеj чем К, и на выходе счетчика 14 и на информационном входе триггера 15 появляется сигнал . (единичного уровня , элемент И 13 закрыт. Тогда пр поступлении импульса с второго выхода формирователя 2 триггер 15 устнавливается в единичное положение п переднему фронту этого импульса. При этом закрывается по второму входу элемент И 10, открывается элемен И 9 и через элемент ИЛИ 12 сигнал с еди Л1чного выхода триггера 15 поступает на первый вход элемента И 13 но на его выход сигнал не проходит, так как элемент И 13. закрыт сигнало с выхода счетчика 14. После окончани импульса на втором выходе формирова

теля 2 через время ( t.j - t на его первом выходе появляется импульс который устанавливает в нулевое положение счетчик 6, записывает в управляемый делитель 8 частоты коэффициент деления и поступает на первый вход элемента ИЛИ 12, но на его выход не проходит, так как на втором входе и на выходе элемента ИЛИ 12 уже имеется сигнал с единичного выхода триггера 15. Через время , после окончания импульса на первом выходе формирователя 2 появляется сигнал на его третьем выходе. Импульсы генератора 1, поступающие после этого на вторые входы элемен10

15

20 по второму входу

903138

тов и 4 и 3, проходят на тактовые входы управляемых делителей 5 и 8 частоты соответственно. Одновременно импульсы с выхода элемента И 3 г проходят через элементы И 9 и ИЛИ II на вычитающий вход счетчика 14 и на выходную шину 19. В момент окончания на вычитающем входе счетчика 14 импульса, записавшего в него число О, на выходе счетчика 14 исчезает сигнал (появляется сигнал нулевого уровня), закрывается по первому входу элемент И 10, открывается элемент И I3 и сигнал с его выхода устанавливает в нулевое положение триггер 15 и записывает в счетчик 14 число К. Сигнал снимается с вторых входов элементов И 9 и ИЛИ 12 и открывается элемент И 10

На выходе счетчика 14 появляется сигнал, закрывающий элемент И 13 и открывающий по первому входу элемент И 10. Устройство отрабатывает следуюо Ш цикл умноже25 ния частоты. Таким образом, в этом случае на выход 19 выдается К импульсов (коррекция числа импульсов, выдаваемых на выход 19, в этом случае возможна, если разность между числом К и числом выданных управляемым делителем 8 частоты импульсов меньше, чем N - код окончившегося периода импульсов умножаемой частоты) .

Если в течение текущего периода импульсов умножаемой частоты на выход 19 вьщается число импульсов, равное коэффициенту умножения К, то после окончания импульса, записавшего в счетчик 14 число О, исчеза-. . ет сигнал на его выходе, открывается элемент И 13 и закрывается элемент И 10. При этом остальные импульсы с выхода управляемого делителя 8 часто45 ты, появляющиеся до появления импуль- са умножаемой частоты, на выход ,не проходят,.- т.е. если предьщущий период оказался меньше текущего,(управляемый делитель 8 частоты в течение

50 текущего периода импульсов умножаемой частоты выдает больше импульсов, чем коэ(1)фициент умножения К) то на выход 19 выдается ровно К импульсов. При появлении импульса умножа55 емой частоты на входе 17 устройство работает аналогично указанному выше, т.е. импульс с второго вькода формирователя 2 записывает в управля30

35

40

912

емый делитель 5 частоты коэффициент деления,.в регистр 7 - содержимое счетчика 6 и подтверждает нулевое положение триггера 15. Появляющийся потом на первом выходе формирователя 2 импульс устанавливает счетчик 6 в нулевое положение, записывает в управляемый делитель 8 частоты коэффициент деления К, поступая через элементы ИЛИ 12 и И 13, подтвержда- ет нулевое положение триггера 15 и записывает в счетчик 14 число К. Далее устройство отрабатывает следующий ЦИКЛ1/ умножения частоты.

Код коэффициента умножения изменяется путем установки умножителя частоты в исходное состояние, подачи импульса на установочный вход 18 и подачи кода коэффициента умножения во время отсутствия импульсов умножаемой частоты на информационном входе 17.

Формула изобретения

Умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, регистр, первый и второй счетчики, первый управляемый де- литель частоты, формирователь управляющих импульсов и первый элемент ИЛИ, причем первый вход формирователя управляющих импульсов является информационным входом умножителя, разрядные выходы первого счетчика соединены соответственно с информационными входами регистра, а выход первого элемента ИЛИ соединен с информационным выходом умножителя, отличающийся тем, что с целью повьппения точности работы умножителя, формирователь управляющих импульсов содержит первый и второй В--триггеры и четыре элемента за- держки, тактовый вход первого D-триг гера является вторым входом формирователя управляющих импульсов, информационный вход первого D-тригге- ра соединен с гаиной логической еди- ницы умножителя,, прямой выход первого D-триггера соединен с информационным входом второго D-триггера тактовый вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, вход которого является первым входом формирователя управляющих импул сов, прямой выход второго D-триггера соединен с входом второго эле310

мента задержки, выход которого соединен с входом третьего элемента задержки и входом установки в О второго D-триггера, выход третьего элемента задержки соединен с входом четвертого элемента задержки и является первым выходом формирователя управляющих импульсов, выход четвертого элемента задержки соединен с входом установки в О первого D- триггера, прямой выход второго D- триггера является вторым выходом формирователя управляющих импульсов, инверсньй выход первого D-триггера является третьим выходом формирователя управляющих импульсов, кроме того, в умножитель введены второй управляемый делитель частоты, D- триггер, второй элемент ИЛИ и пять элементов И, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов И и с вторым входом формирователя управляющих импульсов, инверсный выход второго управляемого делителя частоты соединен с входом установки в О второго счетчика и с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с тактовым входом второго управляемого делителя частоты и с первым входом третьего элемента И, инверсный выход первого управляемого делителя частоты соединен с вторым входом второго .. элемента И, выход которого соединен с тактовым входом первого управляемого делителя частоты, прямой выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, разрядные выходы регистра соединены соответственно с информационными входами второго управляемого делителя частоты, прямой выход котщрого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, прямой выход D-триггера соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, инверсный выхо D-триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И, инверсный выход переполнения второго счетчика соединен с информационным входом D- триггера, третьим входом четвертого элемента И и инверсным входом пятого элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом вьтитания вто11

рого счетчика, входы установки которого соединены соответственно с информационными входами первого управляемого делителя частоты и с шиной установки коэффициента умножения умножителя, выход пятого элемента И соединен с вхрдом разрешения записи информации второго счетчика и с первым входом установки в О D-триг- гера, установочный вход умножителя соединен с входами установки в О первого и второго управляемых делителей частоты и регистра, с первым входом установки в О первого счет- чика и с вторым входом установки в о D-триггера, первый выход фор031312

мирователя управляющих импульсов соединен с вторым входом установки .в О первого счетчика, входом разрешения записи информации второго

управляемого делителя частоты и с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с прямым входом пятого элемента И, второй выход формирователя управляющих ,

fO импульсов соединен с входами разрешения записи информации первого управляемого делителя частоты и регистра и с тактовым входом D-триггера, трети выход формирователя управляJ5 ющих импульсов соединен с выходом окончания работы умножителя.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах контроля и сбора информации. Цель изобретения - повышение точности работы умножителя. Предлагаемый умножитель частоты следования импульсов содержит два управляемых делителя частоты, два счетчика, регистр, триггер, формирователь управляющих импульсов,, генератор тактовых импульсов, пять элементов И и два элемента ИЛИ с соответствующими связями. Умножитель осуществляет формирование последовательности импульсов, пропорциональный коду на его установочных входах. 2 ил. (Л С

Редактор М.Дьшын

cpifffZ

Составитель В.Гусев Техред Л.Олейник

Заказ 7902/46 Тираж 673Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприят ие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор Г. Решетник