Умножитель частоты Советский патент 1991 года по МПК H03B19/00 H03K5/156 

СП

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматики и телемеханики.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем выделения и умножения экстремальных значений входной частоты.

На чертеж - приведена электрическая структурная схема умножителя.

Умножитель содержит генератор 1 опорной часттты, делитель 2 частоты, первый управляемый делитель 3 частоты, блок 4 синхронизации, входную шину 5, первый регистр 6 хранения, счетчик 7 импульсов, первую выходну10 шину 8, шину Стоп 9, триггер 10. элемент И 11, второй регистр 12 хранения, второй управляемый делитель 13 частоты, вторую виходную шину 14, устройство 15 сравнения.

Выход генератора 1 опорной частоты соединен с входами делителя 2 частоты м первого управляемого делителя 3 частоты и входом синхронизации блока 4 синхронизации, информационный вход которого соединен с входной шиной 5, первый выход - с входом записи первого регистра б хранения, второй выход - с входом установки О счетчика 7 импульсов.

Выход делителя 2 частоты соединен с входом счетчика 7, выходы которого соединены с информационными входами первого и второго pemcTDOR 6 и 12 хранения и первой группой входов устройства 15 сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами второго регистра 12 хранения и информационными входами второго управляемого делителя 13 частоты, вход которого соединен с входом первого управляемого делителя 3 частоты, а выход - с второй выходной шиной 14, причем выход первого управляемого делителя 3 частоты соединен с первой выходной шиной 8, а информационные входы - с выходами первого регистра 6 хранения.

Выход устройства 15 сравнения соединен с первым входом элемента И 11, второй вход которого соединен с первым выходом блока 4 синхронизации, третий вход - с выходом триггера 10, а выход - с входом записи второго регистра 12 хранения.

Вход установки триггера 10 соединен с вторым выходом блока 4 синхронизации, а шина Стоп - с входом установки О триггера 10 Блок 4 синхронизации содержит элемент 16 задержки, формирователь 17 коротких импульсов, инвертор 18 и триггер 19.

Устройство работает следующим обраВ исходном состоянии (после включения питания) счетчик 7 импульсов и первый регистр 6 хранения обнулены, второй регистр 12 хранения установлен в единичное

состояние (на всех выходах уровень логической 1), а триггер 10 обнулен.

Рассмотрим работу каналов раздельно.

Канал умножения текущего значения

входной частоты работает таким образом,

что импульсы частотой f0n с выхода генератора 1 опорной частоты поступают на вход делителя 2 частоты его коэффициент деления равен К и он определяет коэффициент умножения умножителя частоты С выхода

делителя 2 импульсы с частотой f0n/K поступают на вход счетчика 7 импульсов,

На вход блока 4 синхронизации поступает входной сигнал с частотой FBx. На вход блока 4 синхронизации подаются импульсы

частотой f0n с выхода генератора 1 опорной частоты. На первом выходе блок 4 формирует привязанный к тактовой сетке генератора 1 опорной частоты короткий импульс управления, соответствующий каждому началу

периода FBX входного сигнала, который поступает на первый регистр 6 хранения и осуществляет перезапись содержимого счетчика 7 импульсов в регистр 6. Этот же импульс управления, пройдя через элемент

16 задержки в соответствии с циклом непрерывной работы умножителя, обнуляет счетчик 7 импульсов.

С началом следующего периода входной частоты Рьх, соответствующего окончанию одного периода и началу следующего, формирователь 17 коротких импульсов снова формирует привязанный к тактовой сетке генератора 1 короткий импульс управления, который осуществляет перезапись содержимого счетчика 7 в регистр 6.

Таким образом, в регис i p 6 записывает- ся код измеренного перисгда

fon

45

N K

входной частоты FBx.

Одновременно с измерением следующего периода FHx, который происходит аналогично описанному, осуществляется синтезирование выходной частоты Рвых.т.

умножителя из частоты fon опорного генератора 1 посредством первого управляемого делителя 3 частоты, коэффициент деления которого определяется значением кода N длительности измеренного периода умножаемой частоты.

Таким образом, управляемый делитель 3 частоты начинает делить частогу fon в N раз. Частота выходной последовательности импульсов канала умножения текущего значения входной частоты определяется формулой

с fon ., г гвых т. - -1 гвх

Канал умножения запомненного экстремального значения входной частоты FBX, например максимального, работает следующим образом.

В соответствии с циклом непрерывной работы умножителя по приходу импульса управления с формирователя 17 через элемент И 11 происходит перезапись информации со счетчика 7 во второй регистр 12 При этом на входы устройства 15 сравнения будут поступать код периода NI с выхода второго регистра 12 и код текущего периода NI-H, поступающего со счетчика 7, значение которого изменяется от 0 (в момент обнуления счетчика 7 до NI-Ч в момент окончания перезаписи содержимого счетчика 7 в регистры 6 и 12, т.е. в момент окончания измеряемого периода).

В зависимости от соотношения кодов на входах устройства 15 сравнения выполняется одно из условий

N, + , ;(1)

N,+I N, .(2)

При выполнении условия (1) на выходе устройства 15 сравнения присутствует сигнал, соответствующийуровню лог. 1 а при выполнении условия (2) - уровень лог О Сигнал уровня лог. 1, поступая на один из входов элемента И 11, разрешает импульсу управления перезапись содержимого счетчика 7 в регистр 6. Сигнал уровня лог. О блокирует смену информации в регистре 12. Таким образом, в регистре 12 запоминается код NI минимального периода, соотьетству- ющего экстремуму максимума FQX

В исходном состоянии в буферном регистре 12 записаны все единицы, а на выходе триггера 10 уровень логического О, который запрещает прохождение первого импульса управления, соответствующего началу первого измеряемого периода, через элемент И 11. Задержанный на элементе 16 задержки первый импульс управления устанавливает триггер 10 в единичное состояние,

К приходу второго импульса входной частоты FBX. соответствующего окончанию одного периода и началу следующего элемент И 11 будет блокирован: триггер 10 ь единичном состоянии, а с выхода устройства 15 сравнения тоже поступает сигнал уровня логической единицы. Последнее обеспечивается тем, что в исходном состоянии в регистре 12 записаны все единицы, следовательно, выполняется условие (1),

С началом второго периода входной частоты FBX формирователь 17 формирует привязанный к тактовой сетке генератора 1 короткий импульс управления, который че- рез элемент И 11 поступает на вход записи регистра 12, записывая в последний содержимое счетчика 6, т.е. код измеренного периода.

Рассмотрим случай, когда частота FBX

0 возрастает. В этом случае постоянно будет выполняться условие(1), а на выходе устройства 15 сравнения будет присутствовать сигнал лог. 1, который разрешает смену информации в регистре 12.

5Как только сигнал FDX, достигнув максимума (минимального периода), начнет уменьшаться, код следующего за минимальным измеряемого периода превысит значение кода (минимального), записанного в

0 регистре 12.

Следовательно, в этот момент уровень сигнала на выходе устройства 15 сравнения изменится с лог. 1 на лог. О, потому, что начнет выполняться условие (2). К моменту

5 появления импульса перезаписи элемент И 11 будет заблокирован лог О с выхода устройства 15 сравнения.

Таким образом, при выполнении условия (2) смена информации в регистре 12 не

0 осуществляется. В регистре 2 запомнится код минимального периода, соответствующего максимуму FBX. Это значение будет сохраняться до тех пор, пока Fux, возрастая, не превысит уровня запомненное макитму5 ма. Аналогично управляемому делителю 3 частоты управляемый делитель 13 частоты осуществляет синтезирование выходной частоты РВЫХ з умножителя из чэстогы fon опорного генератора по коду, замомненно0 му в регистре 12.

Оба канала умножителя работают параллельно При этом, пока FBX возрастает, на обоих выходах (Рвых т и РЦЫх з) присутствует одна и та же умноженная частота. А как

5 только FBX, достигнув максимума, начнет уменьшаться, на выходе FBUX э будет присутствовать постоянная частота, соответствующая запомненному значению входной частоты, Если FBx снова, возрастая, превы0 сит значение запомненного предыдущего экстремума, на обоих выходах умножителя снова будет присутствовать одна и та же умноженная частота до тех пор, пока не пройдет (и запомнится) новый, более макси5 мальный экстремум.

Не трудно организовать работу предлагаемого умножителя на запоминание экс- трем/мов минимальных значений входной частоты. Для этого необходимо в исходном состоянии (после включения питания) записать в регистре 12 все нули, а также изменить условия, реализуемые устройством 15 сравнения, на следующие:

NI +1 NI;(3)

NI м NI.(4)

При этом выполнению условия (3) соответствует уровень логической 1 на выходе устройства 15 сравнения, а выполнению условия (4) - уровень лог. О. Это легко организовать, поменяв входы кодов NI и NM устройства 15 сравнения местами.

Кроме того, предлагаемый умножитель частоты позволяет организовать запоминание текущего значения сигнала FBx. в произвольный момент времени и синтезирование соответствующей умноженной частоты по сигнапу управления извне на шину Стоп при условии, что экстремальное значение частоты еще не зафиксировано.

Формула изобретения Умножитель частоты, содержащий генератор опорной частоты, выход которого соединен с входами делителя частоты, первого управляемого делителя частоты и входом синхронизации блока синхронизации, информационный вход которого соединен с входной шиной, первый выход - с входом записи первого регистра хранения, а второй выход - с входом установки О

счетчика импульсов, вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выходы - с информационными входами первого регистра хранения, выходы которого соединены с информационными входами первого управляемого делителя частоты, выход которого соединен с выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет

обеспечения возможности выделения и умножения экстремальных значений входной частоты, в него введены шина Стоп, триггер, элемент И, второй регистр хранения, второй управляемый делитель частоты, вторая выходная шина и устройство сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами второго регистра хранения и информационными входами второго управляемого делителя частоты, а выход - с первым

входом элемента И, вход второго управляемого делителя частоты соединен с выходом генератора опорной частоты, а выход - с второй выходной шиной, второй вход элемента И соединен с первым выходом блока

синхронизации, третий вход - с выходом триггера, а выход - с входом записи второго регистра хранения, при этом вход установки 1 триггера соединен с вторым выходом блока синхронизации, а вход установки О

триггера - с шиной Стоп.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматики и телемеханики. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем выделения и умножения экстремальных значений сходной частоты. Умножитель содержит генераюр 1 опорной частоты, делиюль 2 частоты, первый управляемый делитель 3 частоты, блок 4 синхронизации, входную шину 5, первый регистр 6 хранения, счетчик 7 импульсов, первую выходную шину 8, шину стоп 9, триггер 10, элемент И 11, второй регистр 12 хранения, второй управляемый делитель 13 частоты, вторую выходную шину 12 и устройство 15 сравнения. 1 ил. со С