Умножитель частоты периодических импульсов Советский патент 1974 года по МПК H03K23/00 

1

Изобретение относится к области импульсной техники и может использоваться в синхронизаторах, измерителях частоты, усройствах управления исполнительными органами дискретных систем автоматического регулирования, синтезаторах и других устройствах для умножения частоты периодических импульсов в дробное число раз. Особенно целесообразно его применение в диапазоне низких и инфранизких частот при высокой требуемой равномерности распределеиия выходных импульсов во времени.

По основному авт. св. N° 337947 известен умножитель частоты периодических импульсов, позволяющий получать только целый коэффициент умножения.

Целью изобретения является обеспечение возможности умножения частоты периодических импульсов в дробное число раз при равномерном распределении выходных импульсов во времени.

Это достигается тем, что в предлагаемый умножитель частоты периодических импульсов введены дополнительные пересчетная схема и линия задержки, причем первая пересчетная схема делителя частоты подключена к входу первого счетчика, выход опорного генератора через вторую пересчетную схему делителя частоты - к входу второго счетчика, а источник входного сигнала через дополнительную пересчетную схему и дополпигельную линию задержки - к входу считывания первого счетчика и к входу установки иуля второй пересчетной схемы делителя 5 частоты.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого умножителя частоты периодических импульсов.

Умножитель частоты содержит счетчицу ки 1 и 2, делитель частоты 3, опорный генератор 4, запоминающее устройство 5, схему сравнения 6, схему «ИЛИ 7, линию задержки 8, пересчетные схемы 9 и 10 делителя частоты, дополнительную пересчетную схему 11, 5 дополнительную линию задержки 12.

Умножитель частоты работает следующим образом.

С опорного генератора 4 импульсы непрерывно поступают на делитель частоты 3, где

0 пересчитываются пересчетными схемами 10 и 9 с коэффициентами пересчета соответственно р и (Лр + а), где А - целая часть требуемого коэффициента умножения, а и Р-числитель и знаменатель его дробной части. Импульсы с выхода первой пересчетной схемы 9 подсчитываются счетчиком 1, который сбрасывается в нулевое положение каждым импульсом с входа 13, прошедшим через линию задержки 8, и в нем сразу же возобновляется процесс измерения. Поэтому

к концу периода входных импульсов

опор счетчик 1 имеет ноказание

Л1-;-га

(где /опор- частота импульсов опорного генератора 4). Так как частота входных импульсов делится дополнительной пересчетной схемой 11 в р раз, то при поступлении на вход 13 каждого р-го входного импульса сбрасывается в нулевое положение запоминающее устройство 5, и импульсом, прошедшим через дополнительную линию задержI опор

ГпуСчитывается из счетки 12, число

Лр + а

чика 1 Б запоминаюшее устройство 5. Тем же импульсом, прошедшим через схему «ИЛИ 7, устанавливается в нулевое положение счетчик 2, и в нем сразу же возобновляется процесс счета импульсов частоты fonop /Р, поступающих с выхода второй пересчетной схемы 10. В некоторый момент ti показание счетчика 2, равное ti, сравнивается с числом, хранящимся в запоминающем устройстве 5, и схема сравнения 6 выдает импульс. Приравняв эти числа, получают

. /опор. 7 1 ЖлГГ

ti

К

Л+-Кгде /С ЛЧ--5требуемый коэффициент умножения умножителя.

Импульс со схемы сравнения 6 поступает на выход 14 умножителя и через схему «ИЛИ 7 на установку нуля счетчика 2. Далее процессы повторяются.

Таким образом, на выходе 14 умножителя получают импульсы с периодом, в К. раз меньшим периода импулысов на входе 13 умножителя, т. е. имеется эффект умножения

частоты в дробное число раз + . -s-

Время задержки, обеспечиваемое дополнительной линией задержки 12, несколько меньше времени задержки линии 8, а оба они меньше периода входных импульсов умножителя. Это обеспечивает при поступлении на вход 13 умножителя каждого р-го импульса вначале очистку запоминающего устройства 5, затем считывание числа из счетчика 1 в запоминающее устройство 5 и, наконец, сброс счетчика 1 в нулевое положение. Обновление числа, хранящегося в счетчике 1, происходит при поступлении каждого входного импульса, однако обновление числа, хранящегося в запоминающем устройстве 5, происходит лишь при поступлении каждого р-го входного импульса. Этим и достигается синхронизм Б работе умножителя.

Ка-к видно, умножитель не .имеет резонансных элементов и поэтому может работать в диапазоне частот. При этом допустимый диапазон изменения частоты входных импульсов

и реализуемый коэффициент умножения зависят только от параметров схемы, а именно от емкости и быстродействия счетчиков, пересчетных схем и запоминающего устройства.

Две формулы (1) и (2), полученные ниже, описывают работу предлагаемого умножителя: (1) - условие отсутствия перескоков коэффициента умножения и (2) - зависимость стабильности фазы выходных импульсов от основных параметров схемы умножителя.

Так как делитель частоты 3 сбрасывается в нулевое положение каждым импульсом, поступающим с входа 13, то максимальная погрешность счетчика I, обусловленная погрешностью измерения, равна минус одному импульсу (а не Т 1 импульсу, как это имеет место в обычных счетчиковых измерителях).

Следовательно, число, записанное в запоминающем устройстве 5, может оказаться на единицу меньше, чем полагалось выше, т. е.

быть равным лв+о Приравняв это значение текущему показанию счетчика 2, равному J t, получают период

импульсов на выходе умножителя

Тft

/ - т. вхР

(1)

ч вых

А/опор

Следовательно, после поступления импульса на вход 13 на выходе 14 умножителя первый импульс может появиться с максимальным опережением Р//опорПО сравнению с 5 идеальным случаем, второй импульс - с опережением 2 р//опорИ, наконец, последний из каждых (Лр-f а) выходных импульсов - с

Р

опережением (Ар-fa)

f о:

пор

Для отсу1ствия перескока коэффициента умножения необходимо, чтобы этот интервал

(Лр + а)7--был меньше периода выходных

-опор

импульсов умножителя (в противном случае 5 схема сравнения 6 сработает лишний раз). Это условие с учетом (1) молшо записать в виде

Рр р . вхр

ос; -f -т;,.

-опорл/опор

0 откуда после простых преобразований получают окончательно условие отсутствия перескоков коэффициента умножения

ПОР/ о N

/ср (/(p-f 1)

где /и - частота импульсов на входе умножителя.

Стабильность фазы выходных импульсов определяется как максимально возможное отклонение фазы выходных импульсов от фа0 зы идеальной последовательности с периодом Т „х IK.

Как показано выше, максимальное отклонение фазы, равное (Лр-fa)-имеет

/опор

65 последний из каждых (Лр + а) выходных импульсов. Учитывая это, получают максимально возможную нестабильность фазы выходных импульсов умножителя (в радианах) V2R2- Д- . Лср,,«е . 2 Из формул (2) и (3) видно, что выбором частоты опорного генератора 4 можно удовлетворить условие отсутствия перескоков коэффициента умножения, а также получить необходимую фазовую стабильность выходных импульсов умножителя. Предмет изобретения Умножитель частоты периодических импульсов по авт. св. № 337947, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения дробного коэффициента умножения, в него введены дополнительные пересчетная схема и линия задержки, причем первая пересчетная схема делителя частоты подключена к входу первого счетчика, выход опорного генератора через вторую пересчетпую схему делителя частоты - к входу второго счетчика, а источник входного сигнала через дополнительную пересчетную схему и дополнительную линию задержки - к входу считывания первого счетчика и к входу установки нуля второй пересчетной схемы делителя частоты.

3j