Управляемый делитель частоты Советский патент 1991 года по МПК H03K23/66 

сь ю

00

SQ

00

ел

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в программно-управляемых устройствах формирования, выдачи и обработки информации для деления частоты следования импульсов одновременной частотной модуляцией выходного сигнала. Цель изобретения - повышение надежности функционирования. Устройство содержит ключ 1 с запоминанием сигнала управления, элемент ИЛИ-НЕ 2, (п+1)-разрядный счетчик 3 импульсов, инвертор 4. элемент 5 сравнения кодов, входную шину 6, шину 7 записи кода модуляции, (п+1)-разрядную шину 8 кода модуляции, п- разрядную шину 9 управления коэффициентом деления, выходную шину 10. Организация в управляемом делителе частоты новой совокупности межзлементных связей и использование в качестве ключа 1 ключа ГроСфельда с запоминанием сигнала управления приводит к исключению возможности прерывания рабочего цикла импульсной помехой с второго выхода элемента сравнения кодов. 3 ил. (Л С

срие. i

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в программно-управляемых устройствах формирования, выдачи и обработки информации для деления частоты следования импульсов с одновременной частотной модуляцией выходного сигнала.

Цель изобретения - повышение надежности функционирования за счет исключения возможности прерывания рабочего цикла импульсной помехой с второго выхода элемента сравнения кодов.

На фиг.1 представлена электрическая структурная схема управляемого делителя частоты; на фиг.2 - электрическая структур- ная схема варианта реализации ключа Грос- фельда с запоминанием сигнала управления; на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие общие принципы функционирования ключа Гросфельда с запоминанием сигнала управления.

Управляемый делитель частоты (УДЧ) содержит ключ 1 Гросфельда с запоминанием сигнала управления (далее ключ 1 Гросфельда), элемент ИЛИ-НЕ 2, (п+1)-раз- рядный счетчик 3 импульсов, инвертор 4, элемент 5 сравнения кодов, входную шину 6. шину 7 записи кода модуляции, шину 8 кода модуляции, шину 9 управления коэффициентом деления и выходную шину 10. Информационный вход ключа 1 Гросфельда соединен с входной шиной 6, первый и второй входы управления соединены с первым входом (равно) элемента 5 сравнения кодов, первый выход соединен со счетным входом (п Поразрядного счетчика 3 импульсов, второй выход соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 2. второй вход которого соединен с шиной 7 записи кода модуляции, выход соединен с входом запи- си (п+1)-разрядного счетчика 3 импульсов, информационные входы которого соединены с шиной 8 кода модуляции, выход(п+)-го разряда соединен через инвертор 4 с входом разрешения работы элемента 5 сравне- ния кодов, первая и вторая группы входов которого соединены соответственно с выходами разрядов, кроме (п+1)-го, (п+1)-разряд- ного счетчика 3 импульсов и с шиной 9 управления коэффициентом деления, вто- рой выход (больше) соединен с третьим входом управления ключа 1 Гросфельда, который является расширением по ИЛИ его первого входа управления, а третий выход ключа 1 Гросфельда соединен с выходной шиной 10.

Устройство работает следующим образом.

Данный УДЧ является устройством, позволяющим осуществлять деление частоты

входного импульсного сигнала с возможностью одновременной частотной модуляции выходного импульсного сигнала под воздействием внешнего модулирующего воз-- действия. Величина М модулирующего воздействия задается в УДЧ дополнительным двоичным кодом по шине 8, имеющим в общем случае (п+1) разрядов, а величина К коэффициента деления задается прямым двоичным кодом по шине 9, имеющим п разрядов. Общее выражениедля определения значения реального коэффициента деления Кд УДЧ при функционировании его в конкретном режиме работы Определения следующим образом:

Кд(К+1-М, для СО,дляМ Ж.

О)

Подставляя в выражение (1) граничные значения из области определения числа М, имеем выражения для определения максимального Кд макс и минимального Кд мин значений реального коэффициента деления УДЧ для заданного значения числа К:

Кдмакс К+1+2п1(2)

К.

д мин

(3)

Выражение для определения значения частоты выходного частотно-модулированного сигнала УДЧ имеет вид

FBX Кд

вх

К + 1 -М

(4)

где Fax - частота входного импульсного сигнала, поступающего на шину б.

При получаем из выражения (4) для. определения значения несущей частоты;

Гнес -

ах

K-f 1

С учетом выражений (2) и (3) получаем из выражения (4) выражения для нижней FH и верхней FB границ диапазона изменения частоты выходного частотно-модулированного сигнала УДЧ для заданного значения числа К при вариации числа М от минимального до максимального значений;

FH

вх

К + 1 +2П

FB FBX .

После подачи питающих напряжений на шине 6 должен быть установлен уровень О, а на шинах 8 и 9 заданы коды соответственно чисел М и К. Для установки УДЧ в

исходное состояние необходимо на шину 7 подать положительный импульс. Под действием этого импульса, инвертированного элементом 2, в счетчик 3 загружается код числа М с шины 8. В исходном состоянии на шинах 6. 7,10 имеются уровни (логического) О, на шине 8 задан код числа М, на шине 9 задан код числа К, в счетчике 3 записан код числа М,

Рассмотрим функционирование УДЧ на некотором изменении значения числа К на шине 9 и различных значениях числа М на шине 8. При этом условимся, что, например, п 2иК 2.

Пусть на шине 8 задан код числа М О, После установки УДЧ в исходное состояние в счетчике 3 имеется код числа нуль. Поскольку код числа, хранящийся в счетчике 3, меньше, чем код числа, заданный по шине 9, а на выходе инвертора 4 действует уровень 1, то работа элемента 5 разрешена м на его обоих выходах имеются уровни О. При этом на каждом входе управления ключа 1 Гросфельда также имеются уровни О, а на выходе записи счетчика 3 действует уровень 1. Ключ 1 Гросфельда з зависимости от уровней сигналов на первом и третьем входах управлений осуществляет трансляцию входных импульсоз с информационного входа на его первый или второй выходы, а Е) зависимости от урозня сигнала на втором зходе управления -- запрещает либо разрешает трансляцию входных им- пульсоа с информационного входа на его третий выход. Так, если на переем и третьем входах управление одновременно действуют уровни О, то входной импульс транслируется на первый выход. Если же хотя бы на одном з этих входов управления действует уровень V, то сходной импульс транслируется на агорой выход (фиг.3). В случае, когда на втором входе управления имеется уровень , входной импульс на третий выход че проходит. При наличии ну втором входе управления уровня 1 осуществляется трансляция входного импульса из трегий выход (фиг.З). Отличительным свойством ключа 1 Гросфельда является то то длительность его выходных импульсоз всегда равна длительности соответствующих им входных импульса независимо от синхронности сигналов на информационном входе л входах управления (фиг.З).

После подачи тактовых импульсов на шину В первые два из них проходят на первый выход ключа 1 Гросфельда м увеличивает число в счетчике 3 до двух. S результате этого на первом выходе элемента 5 и пер- йом и отором входах управления ключа 1 Гросфольда устанавливается уровень 1.

Третий тактовый импульс проходит с шины б одновременно на второй и третий выходы ключа 1 Гросфельда. При этом в счетчик 3 загружается код числа М 0, заданный на

шмне 8. не шине 10 формируется выходной импульс с параметрами соответствующего ему входного импульса шины 6, а УДЧ возвращается в исходное состояние. Если гак- тозые импульсы продолжают поступать на

шину 6, то дальнейшая работа УДЧ осуществляется аналогично.

Таким образом, если на шине 8 задан код числа М 0, то коэффициент деления УДЧ для любого значения числа К на шине

9, лежащего в диапазоне М К 2п-1, определяется как Кд , (К+1) (в описанном случае Кд 3).

Пусть на шине 8 задан код числа М 1. После установки УДЧ в исходное состояние

е счетчике 3 имеется код числа, равный единице. Поскольку код числа, хранящийся в счетчике 3, меньше, чем код числа, заданный на шине 9, а на выходе инвертора 4 действует уровень 1, то на обоих выходах

элемента 5 имеются уровни О, При этом на каждом входе управления к-тюча 1 Гросфельда та&х-.е имеются уровни О. После чоййчи i.KTOauv KN .nV TjCos к.- иину 6 первый S4-2 проходи г H,-J пео9ы( -.ыход ключа

I Гросфельда и увеличивает число в счетчика 3 до дзу-. Г: .T. згог;- на первом выходе э еыектй 5 у, пезео i; втором входах упрарченн;1 кяюч-ч 1 Гпосфельда устанавливается урозо:-а °. Второй тактовый

импульс пр: ;.од1 П шинь1 t; одновременно на второй и третий ключа 1 Гросфельда. При в ,челчг-: с 3 загружается код числа М - 1, зад/ - Ннг; . liJWHe 8, на шине 10 формир л1Тч,. 5t; лхсй импульс с

параметрами соотзетс .слк..г.цЈ.;о ему входного и лпульса ШИНУ 8. с. V ДЧ вс явращается о «сходное состоя к,ie, тактовые им- ( уи-лсы продолжают пе; л на шину 6. то да, п-;:ейшая ра&ота - ДЧ осуществляется

аналогично.

аки образом если на шине 8 задан код .-a 1, то коэффициент деления УДЧ для любого значения числа К на шине : лежащего -л / .иачазоне М К ,

опреде чегся кз.с К К (в описанном при- 4 море Кд-2).

Пуст, i- .э шин ft Б код числа М 2. Пос1б устс1 овки УДч о .схсдчое состояние в сче.тчм. Т 3 имаегсч код ч/.слз, равный

да-гм. Поскслъку ::од числа, хранящийся в счетчике 3. равен коп/ числа, заданного на сз HC. выхи.це икЕертора 4 действует , то на перзг-м и второ выходах 3 iti.v--JH га 5 1-,/еютсй соответственно уровни

Г и О, вследствие чего на первом и втором входах управления ключа 1 Гросфельда действует уровень 1, а на его третьем входе управления действует уровень О. После подачи тактовых импульсов на шину 6 каждый из них проходит одновременно на второй и третий выходы ключа 1 Гросфельда, формируется на шине 10 и подтверждает через элемент 2 исходное состояние счетчика 3.

Таким образом, если на шине 8 задан код числа М 2, то коэффициент деления УДЧ для любого значения числа К на шине 9, лежащего в диапазоне М К 2п-1, определяется как Кд (К-1) (в описанном примере Кд - 1).

Пусть на шина 8 задан код числа М К. После установки УДЧ в исходное состояние

0счетчике 3 имеется код числа М. Поскольку код числа, хранящийся в счетчике 3, больше, чем код числа, заданный на шине 9. а на выходе инвертора 4 действует уровень 1, то на первом и втором выходах элемента 5 имеются соответственно уровни О и 1, вследствие чего на первом и втором входах управления ключа 1 Гросфельда действует уровень О, а на его третьем входе управления действует уровень 1. После подачи тактовых импульсов на шину 6 каждый из них проходит только на второй выход ключа

1Гросфельда и подтверждает через элемент 2 исходное состояние счетчика 3. Выходные импульсы на шине 10 в данном режиме не формируются.

Таким образом, если на шине 8 задан код числа М, значение которого превышает значение кода числа К, заданного на шине 9 и лежащего в диапазоне О К М, т коэффициент деления УДЧ в этом случае определяется как , т.е. УДЧ установлен в режим запрета прохождения тактовых импульсов с шины 6 на шину 10.

Пусть на шине 8 задан код числа М -1. После установки УДЧ в исходное состояние в счетчике 3 имеется код числа, равного минус единице, т.е. все разряды счетчика 3 установлены в Г. Поскольку при этом на выходе инвертора 4 действует уровень О, то работа элемента 5 запрещена и на его обоих выходах имеются уровни О, в результате чего на каждом входе управления ключа 1 Гросфельда также действуют уровни О. После подачи тактовых импульсов на шину 6 первый из них проходит на первый выход ключа 1 Гросфельда и переключат все разряды счетчика 3 в О. Это вызывает формирование уровня 1 на выходе инвертора 4, что разрешает работу элемента 5. Поскольку код числа, хранящийся в счетчике 3,

меньше, чем код числа, заданный на шине 9, то на обоих выходах элемента 5 сохраняются уровни О. Следующие два тактовых импульса (второй и третий) также проходят

на первый выход ключа 1 Гросфельда и увеличивают число в счетчике 3 до двух. В результате этого на первом выходе элемента 5 устанавливается уровень 1, а на его втором выходе сохраняется уровень О. Четвертый тактовый импульс проходит с шины 6 одновременно на второй и третий выходы ключа 1 Гросфельда. При этом в счетчик 3 загружается код числа М -1, заданный на шине 8, на шине 10 формируется выходной

импульс с параметрами соответствующего ему входного импульса шины 6, а УДЧ возвращается в исходное состояние. Если тактовые импульсы продолжают поступать на шину 6, то дальнейшая работа УДЧ осуществляется аналогично.

Таким образом, если на шине 8 задан код числа М -1, то коэффициент деления УДЧ для любого значения числа Л на шине 9, лежащего в диапазоне 0 К 2 -1,

определяется как Кд (К+2) (в описанном

случае Кд 4).

Пусть на шине 8 задан код числа М -2. После установки УДЧ в исходное состояние в счетчике 3 имеется код числа, равного минус двум, т.е. младший разряд счетчика 3 установлен в О, а остальные его разряды установлены в Г, что исключает работу элемента 5, После подачи тактовых импульсов на шину 6 первый из них переключает

младший разряд счетчика 3 в Г, а второй тактовый импульс устанавливает все разряды счетчика 3 в 0й. При этом на выходе инвертора 4 формируется уровень 1, что разрешает работу элемента 5. В результате.

дальнейшей работы УДЧ. которая аналогично описанной с соответствующего момента в предыдущем примере, на шине 10 выделяется выходной импульс, который совпадает по длительности и временному положению

с пятым тактовым импульсом шины б, а УДЧ возвращается в исходное состояние. Если тактовые импульсы продолжают поступать на шину 6, то работа УДЧ повторяется аналогично описанной.

Таким образом, если на шине 8 задан код числа М -2, то коэффициент деления УДЧ для любого значения числа К, заданного на шине 9 и лежащего в диапазоне

0 К 2п-1, определяется как Кд (К+3) (в описанном примере Кд 5).

Для других отрицательных значений числа М на шине 8 (т.е. в общем случае для -3, -4, 45,,.,,-2°) функционирование УДЧ осуществляется аналогично рассмотренному в двух последних ситуациях и при этом каждый раз, когда значение числа М уменьшается на единицу по сравнению с предыдущим, коэффициент деления КдУДЧ соответственно на единицу возрастает.

Таким образом,- для выбранных значений кода числа К, его разрядности п и кодов числа М, были рассмотрены наиболее характерные режимы работы УДЧ и для каждого из них было определено значение реального коэффициента деления Кд УДЧ. Эти же результаты могут быть получены при подстановке исходных данных в выражение (1),

При физической реализации данного УДЧ в виде конкретного устройства в процессе его работы на первом и втором выходах элемента 5 неизбежно будут выделяться паразитные короткие импульсные помехи, обусловленные различным временем переключения триггеров в счетчике 3 и разбором задержек распространения сигналов в элементе 5. Однако благодаря данному построению УДЧ и свойству использованного в нем ключа 1 Гросфельда (запоминать сигналы управления в момент действия переднего фронта входного импульса на его информационном входе и на все время трансляции этого импульса на его выходы независимо от последующих состояний сигналов управления во время действия этого импульса)указанные импульсные помехи не будут оказывать влияния на процесс деления частоты, что и обеспечивает повышение надежности функционирования.

Формула изобретения Управляемый делитель частоты, содержащий ключ с запоминанием сигнала управления, информационный вход и первый

вход управления которого соединены соответственно с входной шиной и первым выходом элемента сравнения кодов, первый выход соединен со счетным входом (п-М)- разрядного счетчика импульсов, второй выход - с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с шиной записи кода модуляции, а выход - с входом записи (п+1)-разрядного счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с шиной кода модуляции, выход (п+1)-разряда соединен через инвертор с входом разрешения работы элемента сравнения кодов, первая и вторая группы входов которого соединены соотзетственно с выходами разрядов, кроме (п+1)-го, (п+1}-разряд- ного счетчика импульсов и с шиной управления коэффициентом деления, выходную шину, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности функционировэния за счет исключения возможности прерывания рабочего цикла импульсной помехой с второго выхода элемента сравнения кодов. в нем а качестве ключа с запоминанием сигнала управления использован ключ

Гросфельда с запоминанием сигнала управления, третий выход которого соединен с выходной шиной, вход управления соединен с первым входом управления, а дополнительный третий вход управления,

который является расширением по ИЛИ первого входа управления, соединен с вторым выходом элемента сравнения кодов.

s™,

17

п

I

1

, ..,,.

Ч f 1

41t

./

,, rLrmJlJ njTJlJ JlJTnJlJ

с / |-j|L

tZ-j- -1г

«L--.. --

f7 IJITLпл п.

ЛЛ ЛJ lП П-ПTUT

гигплл.

лхггииит