Умножитель частоты Советский патент 1974 года по МПК H03B19/10 G06G7/16 

1

Изобретение относится к тех- ническим средствам вшислительной техники, в частности к широкодиапазонныы умножителям частоты, и может быть использовано в вычислительных устройствах, в системах автоматического управления, телемеханики и других устройствах, имеющих частотный выход.

Известен умножитель частоты, содержащий управляемый генератор, делитель частоты в цепи обратной связи и триггер.

Однако в известном умножителе работа диапазона умножаемых частот (полосы синхронизма и захвата незначительна,

С целью расширения полосы захвата синхронизации и защиты схемы умножителя от потерь импульсов умножаемой частоты в предлагаемый умножитель частоты введены генератор тактовых импульсов, четыре схемы синхронизации, два триггерных счетчика, схема защиты и ба|л нсный демодулятор, при этом выход генератора тактовых импульсов подключен непосредственно к одним входам триггерных счетчиков и че-. рез две схемы синхронизации - ко 5 вторым входам этих же триггериых счетчиков, выходы которых через две другие схемы синхронизации соединены со входами схемы защи-гы. выход последней через последовательно соединенные триггер и оалансный демодулятор подключен ко входу управляемого генератора

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого умножителя частоты.

Предлагаемый умножитель оодержит генератор I тактовых иьшульсой четыре схемы синхронизации 2-5, два триггерных счетчика б и 7, схему защиты 8. триггер 9, балансный

0 модулятор 10, управляемый генератор II, делитель частоты 12,

Принцип работы умножителя частоты целесообразно рассматривать в трех режимах,

В первом режиме при отсутствии Iимпульсов умножаемой частоты f, и импульсов частоты, / ооратной связи схема работает следующим образом. Генератор I тактовых импульсов периодически вырабатывает однополярные импульсы тактовых частот F, У( Гг смещенных во времени на половину периода их колебаний. Импульсы тактовой частоты /7 поступая на счетные входы младших разрядов триггерпых счетчиков 6 и У, выполняющих роль интегрирующего устройства, синхронно заполняют их. Благодаря начальной записи единицы в один из старших разрядов триггерных счетчиков выходные импульсы со старших разрядов счетчиков сдвигаются во врем.ени точно на половину их периода. Воздействуя через схему защиты 8 на триггер 9, преобразущий совместно с триггерьыми счетчиками 6 и 7 импульсы входной частоты и частоты /г обратной связи в широтно-шипульсное напряжение, среднее значение которого пропорционально интегралу по времени от разности частот //и /г , эти импульсы вызывают колебательный режим триггера со скважностью, равной 0,5, при этом напряжение на выходе балансного демодулятора 10 отсутствует, так как он выполнен по балансной схеме и представляет собой активный RC-фильтр нижних частот с усилителем. Во втором рениме работа схемы при наличии импульсов умножаемой частоты /, происходит следующим образом. Импульсы частоты / поступают на вход схемы синхронизации 2, которая запоминает их путем изменения состоянь:Я триггера, входящего в эту схему, и осуществляет ввод импульсов частоты /г на второй счетный вход триггерного счетчика 6синхронно с импульсом тактовой частоты Fi , Аналогично работают схемы синхронизации 3, и 5, в результате чего достигается защита схемы умножителя от сбоев и безвоз вратной потери информации. Помимо тактовых импульсов частоты FI триггерные счетчики 6 и 7заполняются импульсами частот /г и Д , это приводит к изменению скважности импульсного напряжения триггера 9, что, в свою очередь, вызывает появление среднего значения постоянного напряжения на выходе балансного демодулятора 10. 0 На выходе управляемого генера тора И появляется импульсное напряжение, частота которого соответствует коэффициенту деления, установленному на делителе частоты 12. Следовательно, в установившемся режиме строго выдерживается равенство / f, . В третьем режиме цроцессаработы умножителя частоты может произойти скачкообразное изменение значения умножаемой частоты /, , при этом наступает сбой, безвозвратная потеря некоторого количества импульсов умножаемой частоты и нарушение синхронизма; для избежания этого в умножителе предусмотрена cxqMa защиты 8, представляющая собой реверсивный управляемый сдвиговый регистр, который совместно с триггерными счетчиками 6 и 7 обеспечивает бесперебойную работу умножителя в динамических режимах. При резком возрастании частоты ji (однако при условии/, ) частота выходных импульсов со старшего разряда триггерного счетчика 6 может превысить частоту выходных импульсов со старшего разряда триггерного счетчика 7 в два и более раза. В этом случае реверсивный сдвиговый регистр схемы защиты 8 прекращает колебательный режим триггера 9, установив его в состояние, при котором полное напряжение поступает на управляемый генератор, а последний, вырабатывая сигнал более высокой частоты, осуществляет компенсацию рассогласования в схеме. Одновременно схема защиты запоминает количество импульсов рассогласования и разре- , шает нормальный режим работы выходного триггера только при условии полной компенсации. При таком способе защиты схемы умножителя несколько ухудшаются динамические показатели, но отсутствует потеря сиьхронизма и безвозвратная потеря импульсов умножаемой частоты /, Ёмкость динамической памяти схемы защиты определяется формулой Q-2(m-2) , где п - количество разрядов триггер1 ого счетчика; гп - количество разрядов реверсивного регистра. Возвр ащение схемы в нормальный режим работы происходит автоматически по мере уменьшения разности между количеством импульсов часто ты /, и количеством импульсов частоты /г . Благодаря частотно-фазовому принципу раооты цифро-аналогового интегратора, свойствам дискретног делителя частоты и построению умножителя с обратной связью статическая точность умножителя может достигать 0,01 и выше. При выборе соответствующих элементов тактовые частоты могут быть порядка мегагерц, а постоянная времени активного RC-фильтр - порядка нескольких микросекунд, что обеспечивает сравнительно высокую динамическую точность умножителя. Умножитель частоты представляет собой цифровую астатическую следящую систему частотно-фазовог типа, а так как в нем триггерные счетчики 6 и 7 выполняют роль интеграторов и, кроме того, имеется динамическая память на регистре 8 то при умножении низких частот в паузах между импульсами входного сигнала цепь обратной связи не размыкается. Благодаря этому в умножителе полоса синхронизма совпадает с по лосой захвата, которые, в свою очередь, определяются свойствами применяемого перестраиваемого по частоте генератора. Например, при использовании в качестве управляемого генератора устройства типа широкодиапазонного мультивибратора с коэффициентом перекрытия по 40о частоте порядка 10 при частоте входного сигнала 0,1 + 1000 Гц (перекрытие по частоте 10 ) диапазон захвата и синхронизма совпадает с диапазоном изменения частоты сигнала, следовательно,предлагаемый умножитель частоты может быть эффективно использован при умножеНИИ низких и инфранизких настот со значительными (порядка 10 и более) иоаффициентами умножения. ПРЕдаЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ ; Умножитель частоты, содержащий управляемый генератор, делитель частоты в цепи обратной связи и триггер, отличающийс я тем, что, с целью расширения полосы захвата синхронизации и защиты схемы умножителя от потерь импульсов умножаемой частоты, в него введены генератор тактовых импульсов, четыре схемы синхронизации, два триггерных счетчика, схема защиты и балансный демодулятор, при этом выход генератора тактовых импульсов подключен непосредственно к одним входам триггерных счетчиков и через две схемы синхронизации-- к вторым входам этих же триггерных счетчиков, выходы которых через две другие схемы синхронизации соединены с входами схемы защиты, выход последней через последовательно соединенные триггер и балансный демодулятор подключен к входу управляемого генератора.

6

«12

dVX.

11

Ю