ДИСКРЕТНЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Советский патент 1973 года по МПК H03M1/60 G06G7/16 

,1

Изобретение относится к радиотехнике и цифровой измерительной технике и может быть применено для повышения быстродействия при измерении низких и инфранизких частот сигналов.

Известные дискретные умножители частоты, выполненные по двухтактной схеме и содержащие входной .формирователь, соединенный с управляющим триггером, двоичный умножитель, состоящий из счетчика, группы схем совпадения и схемы «ИЛИ, и два устройства квантования, состоящих из управляющего счетчика, вход которого соединен с выходом ключа, а выход - с входом устройства автоматического изменения частоты квантования, входы которого через делитель частоты подключены к выходу генератора тактовой частоты, обладают узким частотным диапазоном и узким диапазоном изменения коэффициента умножения частоты.

Цель изобретения - расщирение частотного диапазона и диапазона изменения коэффициента умножения дискретного умножителя частоты.

Для этого в него введены дополнительно две группы схем совпадения- со схемами «ИЛИ на выходе, ключи, схемы «ИЛИ -и устройство вычитания, состоящее из триггера и ключа, один вход которого соединен с выходом упомянутого триггера, причем потенциальные входы двух групп схем совпадения подключены к выходам разрядов управляющих счетчиков, а импульсные - к выходам разрядов счетчика двоичного умножения, входом соединенного с выходом ключа устройства вычитания, второй вход которого и один вход триггера устройства вычитания через одну дополнительную схему «ИЛИ и дополнительные ключи соединен с выходами устройств автоматического изменения частоты квантования, а другой вход триггера устройства вычитания подключен к выходам схем «ИЛИ двух групп схем совпадения через вторую дополнительную схему «ИЛИ и вто5рые дополнительные ключи, управляющие входы которых, а также управляющие входы первых дополнительных ключей соединены с выходами управляющего триггера.

Иа чертеже представлена функциональная

0 схема предлагаемого дискретного умножителя частоты.

Устройство состоит из входного устройства (формирователя) 1 с управляющим триггером 2 и устройством 3 сброса на выходе, ключей 4, 5, 6, 7, 8, 9 VI 10, устройств 11, 12,

5 13, 14 и 15 логического сложения, выполненных в виде схем «ИЛИ, двоичных счетчиков 16, 17 и 18, групп 19, 20 и 2,1 импульсно-потенциальных схем совпадения, устройств 22 и 23 изменения частоты квантования и такто0

вой частоты, двоичный делитель 24 квантующей и тактовой частоты и генератор 25 и триггер 26 с раздельными входами.

Ключ 10 и триггер 26 составляют схему вычитавия частот двух импульсных последовательностей, которые подаются на входы триггера 26. Схема вычитания совместно с двоичным счетчиком 18 составляют делитель частоты с цифровой отрицательной обратной связью. Входное устройство /, триггер 2 и счетчик 16, ключ 6 и устройство 23 изменения частоты квантования и тактовой частоты, а также счетчик /7, ключ 9 и устройство 22 изменения часготы квантования и тактовой частоты составляют два поочередно работающих устройства квантования и кодирования умножаемой частоты. Очередность задается триггером 2. Периодическую очистку счетчиков 16, 17 и устройств 22, 23 перед началом квантования и кодирования начала периода осуществляется устройством 3 сброса.

Счетчики 16 тл 18 и группа 20 схем совпадения с устройством 12 логического сложения и ключом 4, а также счетчики 17 и 18 и группа 19 схем совпадения с устройством 13 логигического сложения и ключом 5 составляют два поочередно работающих источника импульсной последовательности обратной связи, которая подается один вход схемы вычитания. Ключ 7 и устройство 23, а также ключ 8 и устройство 22 образуют два поочередно работающих источника тактовой импульсной последовательности, которая подается на второй вход схемы вычитания. Очередность задается триггером 2.

Двоичный счетчик 18 и группа 21 схем совпадения со схемой 15 логического сложения составляют двоичный умножитель частоты с коэффициентом умножения, который определяется кодом вводимого числа.

Работает умножитель следующим образом.

Напряжение умножаемой частоты поступает на входное устройство /. Сформированные с его ломощью прямоугольные импульсы умножаемой частоты подаются на счетный вход триггера 2. Допустим, что до подачи умножаемой частоты он занимал положение, в котором управляемые им ключи 5, 5 и S закрыты, а ключи 4, 7 и 5 открыты. Первым импульсом умножаемой частоты триггер 2 переключается и запускает устройство 5 сброса., которое устанавливает счетчик 16 в нулевое состояние, а устройство 23 изменения частоты квантования - в положение, в котором импульсы тактовой частоты генератора 25 проходят без деления на выход. После переключения триггера 2 закрываются ключи 4, 7 и 9 -и открываются ключи 5, 6 и 8. Благодаря этому через открытый ключ 6 в течение периода Тх умножаемой частоты импульсы тактовой частоты с выхода устройства 23 поступают на вход счетчика 16. Поступление первых Nm импульсов приводит к переполнению счетчика 16. Если значение умножаемой частоты лежит в первом поддиапазоне, то до

конца периода Тх в счетчик 16 поступит повторно количество импульсов, меньщее, чем Nm. Если же длительность Тх превышает величину

7 9 .

Jin

где , т- коэффициент пересчета счетчиков 16, 17, 18;

fm--частота генератора тактовых импульсов,

то в момент времени t-T происходит второе переполнение счетчика 16. Импульс переполнения, лостуная на вход устройства 23, изменяет значение частоты на его выходе. Поэтому на выход устройства 23 проходят имиульсы, следующие с тактовой частотой, предварительно поделенной на два. В дальн«йщем, если значение умножаемой частоты лежит во

втором поддиапазоне, то на вход счетчика 16 после поступает количество импульсов, меньщее Nm. В момент времени происходит очередное переполнение счетчика 16, устройство 23 переходит в следующее положение, и частота импульсов на выходе устройства 23 вновь уменьщается в два раза. Таким образом, в течение периода Тх происходит V переключений счетчика 16, где V - поддиапазон, в котором лежцт умножаемая

частота, а после последнего переполнения проходит еще до окончания периода Тх некоторое количество импульсов, меньщее , частота следования которых равна . Последнее переполнение ,счетчика 16 происходит в момент времени t, равный

nV-l

t - T

N,nЭто эквивалентно поступлению на вход, счетчика 16 Nm импульсов с частотой fm/2.

В конце периода Тх триггер 2 вновь переключается, открывая ключи , 7 и 9 и закрывая ключи 5, 6 к 8. Вновь запускается устройство 3 сброса, но в исходное состояние на

этот раз устанавливаются триггеры счетчика /7 и устройство 22 изменения частоты квантования. Частота на выходе устройства 23 остается неизменной и будет равна fm/2 . Импульсы с выхода устройства 23 через ключи 7 и устройство 14 поступают на вход триггера 26, который связан со входом ключа 10. Выборка импульсов обратной связи из счетчика /5 осуществляется посредством группы 20 схемы совпадения, которая управляет кодом числа, записанного во время квантования периода Тх в счетчик 16, пропорционального дискретному значению Тх. В следующем периоде умножаемой частоты вы.борка имп.ульсов обратной связи будет осуществляться с помощью группы 1/5 схем совпадения, которая управляет кодом числа в счетчике 17. Импульсы обратной связи с выходов группы 20 схем совпадения через устройства // и 12 логического сложения и ключ 4 подаются

на второй раздельный вход триггера 26, который осуществляет сравнение частот следования импульсов обратной связи, которые поступают с выхода устройства // логического сложения и тактовых импульсов, поступающих с выхода устройства 15 логического сложения. Если импульсы обратной связи не поступ.ают, то ключ 10 открыт, и все импульсы тактовой частоты fmJ2 проходят на счетный вход триггера самого младшего разряда счетчика 18. Если же они поступают, то каждый из них переключает триггер 26, что приводит к закрыванию ключа 10. По этой причине очередной импульс тактовой частоты /m/-2 -i не проходит ва вход счетчика 18, а вызывает переключение триггера 26 и открывание ключа 10. Вследствие этого только последующий импульс этой частоты проходит через ключ 10 на вход счетчика 18. Следовательно, частота /вх импульсов на выходе схемы вычитания, т. е. на входе счетчика 18, равна разности частот

вх -- / /ОС fm

где / f - частота следования импульсов на

выходе устройства 23 или 22; foe - частота следования импульсов обратной связи.

Математически можно доказать, что вх Nm-lx, где /ж - умножаемая частота., или , где х - кол, числа; /ЕЫХ -частота импульсов на выходе устройства 15.

Одновременно с описанным процессом формирования импульсов умноженной частоты по предыдущему периоду Тх осуществляется квантование и кодирование следующего периода, которое осуществляется при помощи счетчика 17, устройства 22 изменения частоты квантования и тактовой частоты и ключа 9 аналогично описанному выше.

Предмет изобретения

Дискретный умножитель частоты,. выполненный по двухтактной схеме и содержащий

входной формирователь, соединенный с управляющим триггером, двоичный умножитель, состоящий из счетчика, группы схем совпадения и схемы «ИЛИ, и два устройства квантования, состоящих из управляющего счетчика, вход которого соединен с выходом ключа, а выход - с входом устройства автоматического изменения частоты квантования, входы которого через делитель частоты подключены к выходу генератора тактовой частоты, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и диапазона изменения коэффициента умножения, в него введены дополнительно две группы схем совпадения со схемами «ИЛИ на выходе, ключи, схемы

«ИЛИ и устройство вычитания, состоящее из триггера и ключа, один вход которого соединен с выходом упомянутого триггера, причем потенциальные входы двух групп схем совпа дения подключены к выходам разрядов уп

равляющих счетчиков, а импульсные - к вы ходам разрядов счетчика двоичного умножи теля, входом соединенного с выходом ключа устройства вычитания, второй вход которого и один вход триггера устройства вычитания

через одну дополнительную схему «ИЛИ и дополнительные ключи соединен с выходами устройств автоматического изменения частоты квантования, а другой вход триггера устройства вычитания подключен к выходам

схем «ИЛИ двух групп схем совпадения через вторую дополнительную схему «ИЛИ и вторые дополнительные ключи, управляющие входы которых, а также управляющие входы первых дополнительных ключей соединены с

выходом управляющего триггера.