Дискретный умножитель частоты следования импульсов Советский патент 1974 года по МПК G06F7/44 

1

Изобретение может быть испольЗоЁано в области автоматики, вычислительной и измерительной техники.

Известны дискретные умножители частоты следования импульсов, содержащие счетчик преобразования периода в код, генератор импульсов заполнения периода умножаемой частоты, источников сигналов умножаемой частоты, триггеры, схемы совпадения и собирательные схемы.

Однако известные умножители не обеспечивают требуемой точности, широкого диапазона умножения и не работают при изменении в широких пределах умножаемых частот.

Целью изобретения является повышение точности работы и расширение диапазона умножения.

С этой целью введены счетчик измеиения периода умноженной частоты, счетчик задания коэффициента умножения, регистр памяти кода периода умножаемой частоты, регистр памяти кода коэффициента умножения, устройство задания коэффициента умиожения и генератор импульсов пересчета коэффициента умножения, причем разрядные входы счетчика изменения периода умиол енной частоты через соответствующие схемы совпадения связаны с выходом этого же счетчика и с выходами регистра памяти кода периода, подключенного через другие соответствующие схемы

совпадения к разрядным выходам упомянуто го счетчика преобразования периода в код, а вход и шина установки его в исходное состояние соответственно соединены через схему

совпадения с выходом счетчика задания коэффициента умножения и с клеммой источника входного сигнала умножаемой частоты, соединенной также с шиной установки в исходное состояние счетчика преобразования периода в код, с регистром памяти кода иериода умножаемой частоты непосредственно и через собирательную схему с выходной клеммой, при этом разрядные входы счетчика задания коэффициента умножения через третьи

соответствующие схемы совпадения соединены с выходом этого же счетчика и с выходами регистра памяти кода коэффициента умнол ения, вход которого подключен к выходу устройства задания коэффициента умножения, вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов пересчета коэффициента умножения; клемма источника сигнала разрешения соединена со входами счетчиков преобразования периода в код и изменения периода умноженной частоты и с выходной клеммой через собирательную схему.

Функциональная схема дискретного умножителя приведена на чертеже. В состав дискретного умножителя частоты

следования импульсов входят счетчик 1 преt . i I-,

««Ki

ч ,

-4468 образования периода в код, счетчик 2 изменения периода ул1иоженнон частоты, счетчик 3 задания коэффициента умножения, генератор 4 имиульсов заиолнення периода умножаемой частоты, генератор 5 имнульсов пересчета коэффициента умножения, регистр 6 иамяти кода периода умножаемой частоты, регистр 7 намята кода коэффициента умножения, схемы 8-18 совиадеиия, собирательная схема 19, устройство 20 задання коэффициента умножения, триггеры 21-25, элементы 26-29 задержки, клемма 30 источника входной умножаемой частогы, клемма 31 источника сигнала разрешения и выходная клемма 32. Умножитель работает следующим образом. Входные сигналы умножаемой частоты нодаются на входную клемму 30. При подаче сигнала разрешения на клемму 31 в момент ti открывается схема 13 совнадения и первый после момента ti импульс входной умножаемой носледовательности нроходит через указанную схему совнадения, переводит триггер 21 в единичное состояние и через собирательную схему 19 поступает на выход устройства. В результате открывается схема 11 совнадения и на вход счетчика 1 преобразования периода в код начинают проходить импульсы заиолнения периода с выхода генератора 4 имнульсов заполнения периода умножаемой частоты. Занолиение счетчика 1 преобразования нериода в код осуш,ествляется до момента прихода следуюш,его импульса умножаемой последовательности, который обнуляет счетчик 1 нреобразовання периода в код. В результате этого за интервал времени между двумя входными импульсами в счетчике 1 преобразования периода в код образуется информация в кодовом представлении, характеризующая код периода умножаемой частоты. С поступлением следующего (второго после подачн сигнала разрешения) нмнульса умножаемой частоты информация, наконленная в счетчике 1 преобразования нериода в код, передается через схемы 8 совпадения в регистр 6 памяти кода периода умноженной частоты, где запоминается, а счетчнк 1 преобразования нериода в код обнуляется. Необходимый временной сдвнг моментами передачи информации и обнуления счетчика 1 преобразования нериода в код осуществляется за счет элементов 26 и 27 задержки. Одновременно после нодачи сигнала разрещения, который подается также на один из входов схемы 12 совпадения через схемы 13 и 14 совнадения нроходит импульс ухмножаемой последовательности, а через схему 18 совпадения сигналы с выхода генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты. Далее имнульс с выхода схемы 13 совнадения через элемент 28 задержки проходит на счетный вход триггера 23, переводя его из нулевого состояния в единичное. При этом подается отпирающий сигнал на схему 15 совпадения. При подаче следующего импульса умножаемой частоты сигнал с выхода схемы 14 совнадения нроходит через схему 15 совпадения на вход триггера 24, нереводя его в единичное состояние. В результате открывается схема 12 совпадения и на вход счетчика 2 нзменення нернода умноженной частоты начинают нодазаться импульсы пересчета с выхода счетчика 3 задания коэффициента умножения. Одновременно с этим запирается схема 14 совнадения. Сигналы на вход счетчика 2 изменения нериода умноженной частоты подаются с задержкой на один нернод входной умножаемой частоты, что необходимо для нормального функционирования устройства, т. е. в первый нерлод входной частоты определяется код нернода, информация о котором далее используется для получения нмнзльспой последовательности умноженной частоты. Для нолучения информации об умноженной частоте в течение нервого нериода входной последовательности служит схема, состоящая из схем 16, 17 н 18 совнадения и триггеров 22 и 25. После иодачи сигнала разрещения на клемму 31 и сигнала на клемму 30, на выход схемы 18 совнадения проходит сигнал с выхода генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты и одновременно с него на вход схемы 17 совпадения. С выхода схемы 18 совпадения сигнал через элемент задержки 29 проходит на счетный вход триггера 22, переводя его в единичное состояние. При этом открывается схема совпадения 16 и на ее выход проходят сигналы с выхода счетчнка 3 задания коэффициента умноження. Указанные, сигналы далее через собирательную схему 19 подаются на выходную клемму 32 устройства, образуя вместе с имнульсом умножаемой носледовательности первые сигналы умноженной последовательности импульсов. Количество импульсов с выхода счетчнка 3 задания коэффициента умножения, содержащнхся в периоде сигналов с выхода генератора 4 нмпульсов заполнения нериода умнол ;аемой частоты соответствует необходимому количеству импульсов в периоде умножаемой частоты следования импульсов при заданном коэффициенте умножения, но при наличии соответствующей неравномерности. Это возможно за счет того, что частоты следования импульсов с выходов счетчика 3 адання коэффициента умножения и генераора 4 нмнульсов заполнения периода умноаемой частоты находятся в соотношении, равном коэффнциенту умножения. При этом следует отметить, что частота следования нмнульсов с выхода счетчика 3 задання коэффициента умножения всегда больше или равна частоте следования импульсов с выхода генератора 4 имнульсов заполнения нериода умножаемой частоты. При поступлении следующего сигнала с выода генератора 4 импульсов заполнения нериода умножаемой частоты срабатывают триггеры 22 н 25. В результате этого занираются

схемы совпадения 16, 17 и 18, что необходимо для нормального функционирования устройства. Сигналы с выхода счетчика 2 изменения периода умножаелгой частоты через собирательную схему 19 подаются на выходную клемму 32 устройства, образуя последовательность нмпульсов умноженной частоты, и на управляющие входы схем 9 совпадения.

В результате этого информация о коде периода умножаемого сигнала, запомненная в регистре 6 памяти кода периода умножаемой частоты передается через схемы 9 совпадения в счетчик 2 изменения периода умноженной частоты, образуя его исходную уставку. Таким образом, в зависимости от величины кода периода на выходе счетчика 2 изменения периода умноженной частоты при определенном коэффициенте умножения, т. е. при определенной частоте следования импульсов на его входе, устанавливается вполне определенная частота импульсов умноженной частоты. Чем больше период умножаемой частоты, тем больше коэффициент пересчета счетчика 2 изменения периода умножаемой частоты, н тем меньше частота импульсов пересчета на его выходе, что и необходимо на практике, так как обеспечивается необходимая равномерность выходной последовательности. Следует отметить, что каждый последующий импульс умножаемой частоты осуществляет периодически сброс старой информации в регистре памяти кода периода умножаемой частоты и запись информации о новом периоде.

Сигналы с выхода счетчика 2 изменения периода умноженной частоты 2 вырабатываются по достижении в нем нулевой информации, т. е. одновременно со списыванием последнего импульса вырабатывается выходной сигнал (в отличие от сигнала займа, КОТОРЫЙ вырабатывается при подаче следуюншго входного снгнала на вход счетчика, находящегося в нулевом состоянии). Это осуществляется введением в состав счетчика 2 изменения периода умноженной частоты схемы совпадения и элемента задержки, которые на функциональной схеме устройства не показаны.

Получение изменяемой в зависимости от величины коэффициента умножения частоты импульсов на входе счетчика 2 изменения периода умноженной частоты осуществляется с помощью дискретного управляемого генератора импульсов, в который входят генератор 5 импульсов пересчета коэффициента умножения, счетчик 3 задания коэффициента умножения, работающий в режиме сложения, схемы 10 совпадения, регистр 7 памяти кода коэффициента умножения.

С выхода генератора 5 импульсоя пересчета коэффициента умножения последовательность импульсов поступает на вход счетчика 3 задания коэффициента умножения, где и пересчитывается.

Причем коэффициент пересчета задается информацией с регистра 7 памяти кода коэффициента умножения через схемы 10 совпадения. В регистр 7 памяти кода коэффициента умножения информация записывается с устройства 20 задания коэффипиеита умножения. При неизменном коэффициенте умножения информация в регистре 7 памяти кода коэффициента умножения сохраняется неизменной и обновляется лишь в том случае, когда изменяется коэффициент умножения. Чем больше величина коэффициента умножения, тем меньше коэффициент пересчета и тем больше частота на выходе счетчика 3 задания коэффициента умножения.

Сигналы пересчета с выхода счетчика 3 задания коэффициента умножения подаются

также на управляюиие входы схем 10 совпадения.

В результате информация, заиомненная в регистре 7 памяти кода коэффициента умножения, передается в счетчик 3 задания коэффицнента умножения в виде исходной уставки и начинается новый цикл пересчета. Далее процесс повторяется. Минимальная величина уставки, при которой выходная частота равна частоте импульсов с выхода генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты, соответствует коэффцциеиту умцожения, равному 1.

Количество импульсов заполнения, поступающих в течение периода умножаелюй частоты

па вход счетчика 1 преобразованпя периода в код, определяется так

«,(1)

- ЗИП

ТЕХ - период входпой умножаемой чагдестоты;

.: - период повторения импульсов заполнения с вьтхота генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты; «i - количество импу.пьсов. поступивших на вход счетчика 1 преобразования периода в код зя период ГГ.У.

Период выходной умноженной последовательности импульсов определяется выражением

j умт -герссч. t,(2)

где Туг - период выходной умноженной

последовательности импульсов; Тгорос-г. - период последовательностп пмпульсов пересчета на входе счетчика изменения периода умноженной частоты 2.

Период частоты следования импульсов пересчета равен

(3)

60

пересч

где Т,. - перпод исходной частоты следования импульсов с выхода счетчика 3 задания коэффициента умножения при отсутствии ум65 пожения (п 1).

Подставляя выражения (1) и (3) в (2), получим окончательное выражение для периода умноженной частоты

Гвх

141

(4)

умн

зап1

ИЛИ В частотном представлении

у ИСХ /BN

f:

п.

умн

/зап

Отсюда следует, что величина умноженной частоты /уын прямо пропорциональна коэффициенту умножения п и входной умножаемой частоты /их, что и необходимо при операции умножения.

Частоты /исх и ЯВЛЯЮТСЯ ПОСТОЯННЫМИ

и их отношение можно рассматривать как постоянный коэффициент /С.

Частота faani выбирается, исходя из обеспечения преобразования периода в код с заданной точностью (погрешностью дискретности).

Частота /исх выбирается из следующих соображений. Положим в выражении (5) п I. При этом, очевидно, умноженная частота /уми должна равняться входной /вхОтсюда /исх f зап,

Таким образом, из изложенного следует, что дискретный умножитель частоты следования импульсов обеспечивает существенное повышение точности умнол ения и расширение диапазона умножения.

Повышение точности умножения здесь обусловлено тем, что обеспечивается равномерность выходной умноженной последовательности при любых значениях периода входной частоты и коэффициента умножения. Расширение диапазона умножения обусловлено тем, что в умножителе практически отсутствуют ограничения как по диапазону умножения, так и по полосе частот входной последовательности.

Формула изобретения

Дискретный умножитель частоты следования импульсов, содержащий счетчик преобразования периода в код, генератор импульсов заиолнепия периода умножаемой частоты, источник умножаемой частоты, триггеры, схемы совпадения и собирательные схемы, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности работы и расширения дианазона умножения, в него введены счетчик изменения периода умноженной частоты, счетчик задания коэффициента умножения, регистр памяти кода периода умножаемой частоты, регистр памяти кода коэффициента умножения, устройство задания коэффициента умножения и генератор импульсов пересчета коэффициента умножения, причем разрядные входы счетчика изменения периода умноженной частоты через соответствующие схемы совпадения связаны с выходом этого же счетчика и с выходами регистра памяти кода периода, подключенного через другие соответствующие схемы совпадения к разрядным выходам счетчика преобразования периода в код, а вход и шина установки его в исходное состояние соответственно соединены через схему совпадения с выходом счетчика задания коэффициента умножения и с клеммой источника входного сигнала умножаемой частоты, соединенной также с шиной установки в исходное состояние счетчика преобразования периода в код, с регистром памяти кода периода умножаемой

частоты непосредственно и через собирательную схему - с выходной клеммой, при этом разрядные входы счетчика задания коэффициента умножения через третьи соответствующие схемы совпадения соединены с выходом

этого счетчика и с выходами регистра памяти кода коэффициента умножения, вход которого подключен к выходу устройства задания коэффициента умножения, вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов

пересчета коэффициента умножения, а клемма источника сигнала разрешения соединена с входами счетчиков преобразования периода в код и изменения периода умноженной частоты

и с выходной клеммой устройства через собирательную схему.