Умножитель частоты следования импульсов Советский патент 1990 года по МПК H03K5/156 H03B19/00 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, вычислительной и измерительной техники.

Цель изобретения - повышение точности за счет экстраполирования выходной частоты.

На чертеже приведена электрическая структурная схема устройства.

Умножитель частоты следования импульсов содержит первый регистр 1 хранения, выходы которого соединены с информационными входами делителя 2 частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с выходной шиной 3, делитель 4 частоты, тактовый вход которого соединен с выходом элемента И 5, выход - со счетным входом первого счетчика 6 импульсов, информационные входы которого соединены с кодовой шиной 7, выходы - с информационными входами второго регистра 8 хранения, выходы которого соединены с информационными входами третьего регистра 9 хранения, с соответствующими первыми входами первого сумматора 10 и со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов с соответствующими вторыми входами первого сумматора 10, выходы которого соединены с первыми входами вычитателя 11, выходы которого соединены с первыми входами второго сумматора 12, выходы которого соединены с информационными входами первого регистра 1 хранения, вторые входы - с выходами четвертого регистра 13 хранения, информационные входы которого соединены с выходами третьего регистра 9 хранения, с соответствуюсд

схэ со со

00

щими первыми входами третьего сумматора 14 и со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов с соответствующими вторыми входами третьего сумматора 14, выходы которого соединены с вторыми входами вычитателя 11, генератор 15 тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовым входом делителя 2 с переменным коэффи- циёнтом деления, с первым входом элемента И 5 и со счетным выходом второго счетчика 16 импульсов, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора 17, устано- вочный вход соединен с вторым входом элемента И 5 и с выходом триггера 18, вход сброса второго соединен с входной шиной 19, при этом первый, второй и третий выходы дешифратора 17 соединены с входами записи соответственно четвертого, третьего и второго регистров 13,9 и 8 хранения, четвертый выход дешифратора 17 соединен с установочным входом первого счетчика 6 импульсов, пятый выход - с входом записи первого регистра 1 хранения и шестой выход - с входом запуска триггера 18.

Умножитель частоты следования импульсов работает следующим образом. I В исходном состоянии на быходе 1 триггера 18 имеется высокий уровень (цепи начальной установки условно не. показаны) и элемент 5 открыт по второму входу.

После первых трех периодов входной частоты (на шине 19) информация о длительности этих периодов, поступившая в регистры 8,9 и 13, будет верной и, следовательно, верной будет и частота на шине 3.

Рассмотрим работу устройства после прихода 1-го и последующих импульсов на шину 19.

На тактовый вход делителя 15 поступают импульсы с выхода генератора 1 По переднему фронту 1-го импульса вход-: ной частоты триггер 18 переключается, элемент 5 закрывается, препятствуя те самым прохождению импульсов тактовой частоты на вход делителя 15. В этот ж момент низким уровнем, поступающим с триггера 18 на установочный вход (сброса) счетчика 16,разрешается рабо- та последнего. По приходе очередного импульса тактовой частоты на первом выходе дешифратора 17 появляется высокий уровень. По фронту этого сиг

нала производится запись в регистр 13 содержимого регистра 9. В этот же момент на втором выходе дешифратора 17 появляется низкий уровень, и по приходе следующего тактового импульса, по положительному перепаду сигнала на втором выходе дешифратора 17, производится запись в регистр 9 содержимого регистра 8. Запись в регистр 8 содержимого счетчика 6 осуществляется положительным перепадом на третьем выходе дешифратора 17 по приходе очередного тактцвого импульс с выхода генератора 15. По приходе следующего тактового импульса аналогичн производится запись в счетчик 6 числа, с которого в следующем цикле начинается счет. Эта запись необходима для учета в измерении периода входной частоты времени останова счетчика 6.

Таким образом, в регистрах 8, 9 и 13 хранятся числа N-, , N, , N,-..3 , несущие информацию о длительностях трех последовательных периодов входной частоты Т;( , Т, , Т, соответственно, причем

30

««-Т

FT

К

.

,е

. 0

5

5

где К - коэффициент деления делителя 4„

Далее происходит суммирование в сумматоре 10 числа импульсов, соответствующего периоду Т{, с удвоенным числом этих же импульсов. Это удвоенное число получается путем сдвига в сторону старших разрядов на один разряд кода числа импульсов, соответствующего периоду Т( , что достигается путем соответствующего соединения выходов регистра 8 и второго входа сумматора 10, причем младший разряд второго входа сумматора 10 имеет низкий уровень (нуль).

Результат сложения, т.е. число 3NHVf, , соответствующее 3Tt- , параллельным кодом подается на вычитатель 11, на другой вход которого подается полученный в сумматоре 14 аналогичным образом код числа ЗМ , соответствующего ЗТ( . Результат вычитания подается на первый вход сумматора 12, на второй вход которого подается код числа N , соответствующего измеренной длительности периода Т,-.5 . Таким

5

образом, на выходе сумматора 12 получается код N,- , соответствующий Т; .

Задержка на операции суммирования и вычитания для схемы, приведенной на фиг.1, выполненной на микросхемах серии К155 составляет около 200 не.

Задержка импульса записи, поступающего на вход записи регистра 1, необходимая для правильной записи кода N.J , осуществляется путем подключения входа записи регистра 1 к выходу дешифратора 17, положительный перепад на котором будет не ранее, чем через 200 не после записи в регистр 8.

Следующий по счету выход дешифратора 17 подключен к входу запуска триггера 18. При появлении очередного тактового импульса триггер 18 переключается и счетчик 6 начинает счет числа N п+1, установленного на шине 7, импульсов, поступающих с делителя 4. Далее цикл работы повторяется (с приходом следующего импульса входной частоты на шину 19). i

Таким образом, на выходе делителя

2 к на шине 3 устанавливается частота

J-L

N.

I

F.

6Х.1

К,

причем установление частоты F..,,, отppif.

стает от изменяющейся F на время

&х

N . 1/F,

где г- - время задержки изменения

Feblx от изменения FW. Так, например, при тактовой частоте FT 10 МГц, входной частоте 1 кГц задержка € в данном устройстве составит 0,6 мкс, в прототипе - 1 мс

Формула изобретения

Умножитель частоты следования импульсов, содержащий первый регистр хранения, выходы которого соединены с информационными входами делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с выходной шиной, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, делитель частоты, выход которого соединен со

399806

счетным входом первого счетчика импульсов, и входную шину, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет экстраполирования выходной частоты, в него введены второй, третий и четвертый регистры хранения, кодовая шина, дешифратор, второй счетчик импульсов,

,Q первый,второй и третий сумматоры,вы-, читатель и триггер, вход сброса которого соединен с входной шиной, вы- ход - с вторым входом элемента И, выход которого подключен к входу де-

.,. лителя частоты, и с установочным входом второго счетчика импульсов, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора, счетный вход соединен с выходом генератора

20 тактовых импульсов и с тактовым входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, информационные входы первого счетчика импульсов соединены с кодовой шиной, выходы 25 с информационными входами второго регистра хранения, выходы которого соединены с информационными входами третьего регистра хранения, с соответствующими первыми входами первого

30 сумматора и со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов с соответствующими вторыми входами первого сумматора, выходы которого соединены с первыми входами вычитателя, выходы которого соединены с первыми входами

35 второго сумматора, выходы которого соединены с информационными входами первого регистра хранения, вторые входы - с выходами четвертого регистра хранения, информационные входы которого соединены с выходами третьего регистра хранения, с соответствующими первыми входами третьего сумматора и со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов с соответствующими вторыми входами третьего сумматора, выходы которого соединены с вторыми входами вычитателя,, при этом первый, второй и третий выходы дешифратора соединены с входами записи соответственно четвертого, третьего и второго регистров хранения, четвертый выход дешифратора соединен с установочным входом первого счетчика импульсов, пятый выход - с входом записи первого регистра хране- ния, а шестой выход - с входом запуска триггера.

40

45

50

55

H э I

19

Т

«ЬгН К

Изобретение может быть использовано в устройствах автоматики, вычислительной и измерительной техники. Цель изобретения - повышение точности за счет экстраполирования выходной частоты - достигается введением регистров 8, 9 и 13 хранения, дешифратора 17, счетчика 16 импульсов, сумматоров 10,12 и 14, вычитателя 11, триггера 18 и кодовой шины 7. Устройство также содержит регистр 1 хранения, делитель 2 частоты с переменным коэффициентом деления, делитель 4 частоты, элемент И 5, счетчик 6 импульсов, генератор 15 таковых импульсов, входную и выходную шины 19 и 3. 1 ил.