Цифровой формирователь с умножением частоты Советский патент 1992 года по МПК H03B19/00 

СЛ

С

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах передачи, приема и обработки сигналов. Устройство содержит два формирователя импульсов (1,2), формирователь управляющих импульсов (3), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) (4), два блока оперативного запоминания (БОЗ) (5,6), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)

Г

Фиг i

Ч vj

сл со со ю

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах передачи, приема и обработки сигналов.

Целью изобретения является повышение быстродействия при произвольной форме входного сигнала,

На фиг. 1 показана функциональная схема цифрового формирователя с умножением частоты; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления; на фиг. 3 - временные диаграммы работы цифрового формирователя с умножением частоты.

Цифровой формирователь с умножением частоты содержит первый 1 и второй 2 формирователи импульсов, блок 3 формирователь управляющих импульсов, аналого- цифровой преобразователь (АЦП) 4, первый 5 и второй б блоки оперативного запоминания (БОЗ) и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 7.

Блок 3 включает в себя генератор 8 тактовых импульсов, делитель 9 частоты с переменным коэффициентом деления, первый 10 и второй 11 счетчики, первый 12 и второй 13 элементы ИЛИ, ключи 14,15, 16, 18, 19 и 20 и инвертор 17.

Работает следующим образом.

Периодический сигнал VBX (см. фиг. 3), подлежащий умножению, подается на входы АЦП 4 и формирователя импульсов 1.

Формирователь импульсов 1 может быть выполнен, например, в виде триггера Шмитта и триггера со счетным входом. На выходе формирователя импульсов положительный (уровень логической 1) импульс длительностью в один период входного сигнала (см. фиг. 3). Указанный импульс поступает на инвертор 17 блока 3(фиг. 2), первые входы ключей 14, 18 и 19 и вход сигнала управления записью/считыванием БОЗ 5. При этом импульсы с выхода генератора 8 тактовых импульсов через ключ 18 и логический элемент ИЛИ 13 поступают на вход счетчика 11 БОЗ 6 (Via фиг. 3), которое работает в режиме считывания. На вход счетчика 10 БОЗ 5 проходят импульсы с выхода делителя 9 через ключ 14 и логический элемент ИЛИ 12 (Via фиг. 3) при этом БОЗ 5 работает в режиме записи. Кроме того, с выхода делителя 9 импульсы поступают на вход запу- ска АЦП 4, который преобразует мгновенное значение величины и знак напряжения сигнала на входе (VBx фиг. 3) в код, который заносится в ячейки памяти БОЗ 5 .

Запись сигнала в БОЗ 5 длится в течение периода входного сигнала (см. фиг. 3).

С приходом следующего периода входного сигнала на выходе формирователя импульсов 1 формируется отрицательный (уровень лог. О) импульс длительностью в

один период входного сигнала (см. Vi фиг. 3). Указанный импульс, инвертированный с помощью инвертора 17 (фиг. 2), поступает на входы ключей 15,16 и 20 и на входуправления режимом записи/считывания БОЗ 6. При этом БОЗ 6 переводится в режим записи информации, а БОЗ 5 - в режим считывания. На вход счетчика 10 БОЗ 5 приходят импульсы от генератора 8 тактовых импульсов через ключ 16 и логический элемент ИЛИ 12. На вход счетчика 11 БОЗ 6 через ключ 15 и логический элемент ИЛИ 13 приходят импульсы с делителя 9 (см. рис. 3 Vi2,

Vw).

Таким образом, за время действия первого периода входного сигнала в БОЗ 5 записываются данные с частотой:

(1)

где п - целое число - коэффициент деления делителя 9, который может быть выполнен, например, на микросхеме К155ИЕ8, а из БОЗ 6 считываются данные с частотой fT (тактовая частота).

В следующий период в БОЗ 6 записываются данные, а из БОЗ 5 считываются. Выходы БОЗ 5 и 6 подключены ко входу ЦАП 7 (фиг, 1), и на выходе ЦАП будет сформирован сигнал с частотой fBx n (см. УВых. фиг. 3).

Сигнал с выхода ЦАП 7 поступает на вход формирователя импульсов 2, который по концу каждого периода VBWx. формирует короткие импульсы (см. фиг. 3J. Формирователь импульсов 2 содержит, например, тригrep Шмитта, триггер со счетным входом и схему формирования коротких импульсов по положительному и отрицательному перепадам, которая может быть выполнена на микросхемах К155АГ1. При наличии логической 1 на выходе формирователя импульсов 1 (Vi фиг. 3) эти импульсы проходят через ключ 19 на установочный вход счетчика 11 БОЗ 6, находящегося в данный момент в режиме считывания и в конце каждого

периода Лшх. сбрасывают его в О перед началом воспроизведения следующего периода УВых (V23 вых 3). При наличии логического О на выходе формирователя импульсов 1, короткие импульсы с выхода

формирователя импульсов 2 проходят через ключ 20 на установочный вход счетчика 10 БОЗ 5, находящегося в режиме считывания, и в конце каждого периода VBbiX. сбрасывают его в О перед началом воспроизведения

следующего периода VBbiX (V22 фиг. 3).

Таким образом, в цифровом формирователе с умножением частоты происходит поочередно запись текущего периода входного сигнала в БОЗ 5 или БОЗ 6 и одновременно циклическое считывание из БОЗ 6 или БОЗ 5 записанного в предыдущем периоде сигнала. При этом считывание осуществляется с частотой, большей частоты записи в число раз п, на которое производится умножение, а количество циклов считывания равно п.

Коэффициент умножения в двоичном коде подается на входы делителя 9 от внешних устройств.

Предлагаемый цифровой формирователь с умножением частоты будет использоваться для умножения частоты в комплексе Передача-М диспетчерского контроля за работой группы буровых установок по радиоканалу с целью повышения его быстродействия при ограниченной полосе пропускания радиостанции.

Данный цифровой формирователь с умножением частоты может быть использован в медицинской диагностике, особенно при анализе сердечно-сосудистой деятельности, так как ухо человека может выполнять значительно меньшие изменения в гармонической структуре и форме сигнала, чем осциллограф и кардиограмма. Большинство тонов сердца и сосудов находятся в инфраз- вуковой области и ухом человека восприняты быть не могут. Данный цифровой формирователь с умножением частоты позволяет перенести исходные сигналы в звуковой диапазон и тем самым фиксировать на слух патологические изменения в сердце и сосудах.

При работе указанных устройств также выделяются инфразвуковые колебания, которые с помощью цифрового формирователя с умножением частоты могут быть перенесены в звуковой диапазон и идентифицированы.

Формула изобретения

Цифровой формирователь с умножением частоты, содержащий первый формирователь импульсов, аналого-цифровой преобразователь, формирователь управляющих импульсов, цифроаналоговый преобразователь, первый блок оперативного запоминания, адресный вход которого соединен с первым кодовым выходом сигнала управления формирователя управляющих импульсов, первый вход синхронизации которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, при этом формирователь управляющих импульсов содержит генератор тактовых импульсов, а вход первого формирователя импульсов является входом цифрового формирователя с умножением частоты, выходом которого является выход цифроаналогового преобразователя, вход сигнала управления

формирователя управляющих импульсов является входом сигнала управления коэффициентом умножения цифрового формирователя с умножением частоты, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия при произвольной форме входного сигнала, введены второй формирователь импульсов и второй блок оперативного запоминания, адресный вход

0 которого соединен с вторым кодовым выходом сигнала управления формирователя уп- равляющих импульсов, выход сигнала управления записью-считыванием которого соединен со входом сигнала управления за5 писью-счигыванием второго блока оперативного запоминания, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя и выходом первого блока опе- ративного запоминания, кодовый

0 информационный вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя и кодовым информационным входом второго блока оперативного запоминания, при этом выход сигнала управления запу5 ском формирователя управляющих импульсов соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого соединен с входом первого формирователя импульсов,

0 а выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом синхронизации формирователя управляющих импульсов, выход перво5 го формирователя импульсов соединен с входом сигнала управления записью-считыванием, первого блока оперативного запоминания, а в формирователь управляющих импульсов введены последовательно соеди0 ненные делитель с переменным коэффициентом деления, первый ключ, первый элемент ИЛИ, первый счетчик, последовательно соединенные второй ключ, второй элемент ИЛИ и второй счетчик, третий, чет5 вертый, пятый и шестой ключи, инвертор, вход которого соединен с управляющими входами первого, четвертого и пятого ключей, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом делителя час0 тоты с переменным коэффициентом деления, с информационными входами третьего и четвертого ключей, управляющие входы третьего, второго и шестого ключей соединены с выходом инвертора, выход пятого

5 ключа соединен с входом сброса второго счетчика, выход шестого ключа соединен с входом сброса первого счетчика, выход четвертого ключа соединен с другим входом второго элемента ИЛИ, а выход третьего ключа соединен с другим входом первого

элемента ИЛИ, информационный вход шестого ключа соединен с информационным входом пятого ключа, при этом выход делителя частоты с переменным коэффициентом деления является вторым выходом сигнала управления запуском формирователя управляющих импульсов, первым выходом сигнала управления записью считыванием.. которого является выход инвертора, а выход первого счетчика является первым кодовым выходом сигнала управления формироватефиг. 2

ля управляющих импульсов, вторым кодовым выходом сигнала управления которого является выход второго счетчика, вход инвертора является первым входом синхронизации формирователя управляющих импульсов, вторым входом синхронизации которого является информационный вход шестого ключа, управляющий вход делителя с переменным коэффициентом деления является управляющим входом формирователя управляющих импульсов,

Mb

U,

и,г

залисиРежиы считывания

P&rVrij c-wsr bibafi(.j# Pexcujw записи

U,

В

Uta

/

/. 3

-t