Адаптивный умножитель частоты следования импульсов Советский патент 1991 года по МПК H03K5/156 

±Df D2

1дз

J0

h

+r

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительной технике, в устройствах автомати20

-/

12

13

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

Цель изобретения - повышение быстродействия при одновременном упрощении.

На фиг.1 приведена электрическая функциональная схема адаптивного умножителя частоты следования импульсов; на фиг.2-4 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Адаптивный умножитель частоты следования импульсов содержит первый элемент 1 задержки, инвертор 2, второй элемент 3 задержки, первый вентиль 4 (типа И-НЕ), входную шину 5, второй, третий и четвертый вентили 6-8 (типа И-НЕ), первый счетчик } импульсов, D-триггер 10, пятый вентиль 11 (типа ИЛИ), второй счетчик 12 импульсов, преобразователь 13 код-напряжение, первый, второй, третий и четвертый ключи 14.1 - 14.4, выполненные в виде инверторов с открытым коллекторным выходом, времяза- дающий резистор 15, конденсатор 16, варикап 17, разделительный резистор 18, триггер 19 Шмитта, кодовую шину 20, первый, второй, третий и четвертый весовые конденсаторы 21.1-21.4 и выходную шину 22. Входная шина 5 соединена с первым входом первого вентиля 4 и с входом первого элемента 1 задержки, выход которого соединен с входом инвертора 2 и с первым входом четвертого вентиля 8, второй вход которого соединен через второй элемент 3 задержки с выходом инвертора 2 и с вторым входом первого вентиля 4, выход которого соединен с первым входом второго вентиля 6, выход которого соединен с первым входом третьего вентиля 7, второй вход которого соединен с выходом четвертого вентиля 8, с входом записи первого счетчика 9 импульсов, с тактовым входом D-триггера 10, информационный вход которого подключен к общей шине, и с первым входом пятого вентиля 11, выход- через времязадающий резистор 15 интегрирующей цепи с первыми обкладками первого, второго, третьего и четвертого весовых конденсаторов 21.1- 21.4, с входом триггера 19 Шмитта и через последовательно соединенные конденсатор 16 и варикап 17 интегрирующей цепи с общей шиной.

При этом точка соединения конденсатора 16 и варикапа 17 через разделительный резистор 18 соединена с выходом преобразователя 13 код-напряжение, входы которого соединены с соответствующими выходами второго счетчика 12 импульсов, первый счетный вход которого соединен с выходом пятого вентиля 11, второй вход которого соединен с выходом D-триггера 10, вход запуска которого соединен с вторым счетным входом второго счетчика 12 импульсов и с выходом первого счетчика 9 импульсов, счетный вход которого соединен с вторым входом второго вентиля 6, с выходом триггера 19 Шмитта и с выходной шиной 22, информационные входы соединены с соответствующими разрядами 20.1-20.4

0 кодовой шины 20 и через соответствующие ключи 14.1-14.4 - с вторыми обкладками соответствующих весовых конденсаторов 21.1-21.4. Первый счетчик 9 импульсов является вычитающим, второй счетчик 12 им5 пульсов - реверсивным, причем первый счетный вход является вычитающим, второй счетный вход - суммирующим. Ключи 14.1- 14.4 обеспечивают дискретное изменение, например, по двоичному закону постоянной

0 времени интегрирующий цепи, образованной резистором 15, конденсатором 16 и варикапом 17, плавное (аналоговое) изменение постоянной времени которой обеспечивается изменение напряжения на

5 выходе преобразователя 13 (и на варикапе 17). В качестве вентиля 8 целесообразно использовать триггер Шмитта с элементом совпадения на входе.

Умножитель работает следующим обра0 зом.

Входная последовательность импульсов (фиг.2а) задерживается с помощью элемента 1 (фиг.2б), инвертируется с помощью инвертора 2 (фиг.2в) и задерживается с

5 помощью элемента 3 (фиг.2г). При этом на выходах вентиля 4 и вентиля 8 формируются отрицательные импульсы (фиг.2д,е соответственно),, длительность которых равна величинам задержки импульсов в соответст0 вующих элементах 1 и 3 (в качестве которых можно использовать интегрирующие цепочки либо одну или несколько пар инверторов). Задержку устанавливают в соответствии с максимальной величиной

5 фазовой ошибки выходных импульсов, накапливаемой в интервале одного периода следования входных импульсов при любых допустимых климатических и временных условиях эксплуатации, Коэффициент К умно0 жения устанавливается подачей на шину 20 устройства двоичного кода числа К. При этом импульсом с выхода вентиля 8 число К записывается в счетчик 9 и соответствующая комбинация конденсаторов 21.1-21.4

5 коммутируется на общую шину через ключи 14.1...14.4, что обеспечивает грубую установку постоянной времени интегрирующей цепи. Точная установка постоянной времени интегрирующей цепи обеспечивается с помощью варикапа 17 и конденсатора 16

через резистор 18 по сигналам преобразователя 13, управляемого счетчиком 12.

В соответствии с постоянной времени упомянутой интегрирующей цепи в кольце, включающем вентили 6 и 7 и триггер 19, возникают автоколебания с частотой, соответствующей значению К fBX, где fBx - частота входных импульсов. Если постоянная времени интегрирующей цепи установлена верно, то на выходах этих элементов будут формироваться импульсы (фиг.2ж,з,н соответственно). Счетчик 9 обнулится в момент ti, но его выход не изменит своего единичного состояния (фиг.2к), так как в этот же момент в счетчик 9 снова произойдет запись числа К.

Если задержка интегрирующей цепи установлена меньше требуемой, то импульсы на выходах вентилей 6 и 7 триггера 19 будут иметь вид, показанный на фиг,3в,г,д соответственно. При этом импульсы, формируемые вентилями 6 и 7 будут корректироваться импульсами, формируемыми вентилями 4 и 5 (фиг.За.б). Счетчик 9 обнулится раньше момента ti, и на его выходе сформируется отрицательный импульс (фиг.Зе), который установит триггер 10 в единичное состояние (фиг.Зж), запрещающее прохождение импульса с выхода вентиля 8 на первый счетный вход счетчика 12 через вентиль 11, и добавит единицу в счетчик 12 через второй счетный вход, что с помощью преобразователя 13 и варикапа 17 увеличит задержку в интегрирующей цепи. Сброс триггера 10 в нулевое состояние осуществ- ляется положительным фронтом импульса с выхода вентиля 8 (фиг.Зж).

Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока задержка в интегрирующей цепи не станет равной to 1/2К- fBx.

Если t to, импульсы, формируемые на выходах вентилей б, 7 и триггера 19, имеют вид, представленный на фиг. 4в,г,д соответственно. Импульсы, формируемые в вентилях 6 и 7, также корректируются импульсами, формируемыми в вентилях 4 и 5 (фиг.4а,б). Счетчик 9 не будет успевать обнуляться, и на его выходе будет единичный потенциал (фиг.4е). Триггер 10 будет сохранять нулевое состояние (фиг.4ж). При этом через вентиль 11 будут поступать импульсы на первый счетный вход счетчика 12. При этом емкость варикапа 17 и, следовательно, величина задержки в интегрирующей цепи будут снижаться до установления

t to, что в конечном итоге устраняет фазовую ошибку.

Формула изобретения Адаптивный умножитель частоты следования импульсов, содержащий первый вентиль, первый вход которого соединен с входной шиной и входом первого элемента задержки, выход которого соединен через инвертор с входом второго элемента задержки и вторым входом первого вентиля, выход которого соединен с первым входом второго вентиля, второй вход которого соединен с выходной шиной и счетным входом первого счетчика импульсов, выход- с первым входом третьего вентиля, второй вход которого соединен с выходом четвертого вентиля, интегрирующую цепь, состоящую из последовательного соединенных время- задающего резистора, конденсатора и варикапа, первый вывод которого соединен с общей шиной, второй через разделительный резистор -с выходом преобразователя код-напряжение, входы которого соединены с соответствующими выходами второго счетчика импульсов, первый счетный вход которого соединен с выходом пятого вентиля, и кодовую шину, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при одновременном упрощении, в него введены триггер Шмитта, D-триггер, пер- вый-четвертый ключи, выполненные в виде инверторов с открытым коллекторным выходом, и первый-четвертый весовые конденсаторы, первые обкладки которых через триггер Шмитта соединены с выходной шиной и через времязадающий резистор интегрирующей цепи с выходом третьего вентиля, второй вход которого соединен с входом записи первого счетчика импульсов, с тактовым входом D-триггера и первым входом пятого вентиля, второй вход которого соединен с выходом D-триггера, информационный вход которого соединен с общей шиной, вход запуска - с вторым счетным входом второго счетчика импульсов и выходом первого счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с соответствующими разрядами кодовой шины и через соответствующие ключи - с вторыми обкладками соответствующих весовых конденсаторов, при этом первый и второй входы четвертого вентиля соединены с выходами соответственно первого и второго элементов задержки.