Умножитель частоты Советский патент 1976 года по МПК G06G7/16 H03B19/00 

(54)

УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение касается вычислительной техники и автоматического управления и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем.

Известны - -множители частоты, используемые для умножения частот электрических сигналов, недостатком которых является возможность потери устойчивости.

Известен также умножитель частоты, со- держаший реверсивный счетчик, на суммирующий вход которого поступает входная частота, а на выходе включен преобразователь кода в напряжение, соединенный с управляемым генератором, выходная частота которого является выходной частотой умножителя и выход которого через делитель частоты подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика. Этот умножитель представляет собой широко известную в теории автоматического управления астатическую систему с обратной связью, действующей непрерывно. Цепью обратной связи является делитель частоты. В реверсивном счетчике производится сравнение фаз входной частоты fi и частоты обратной связи

4- ос. полученной делением вькодной частоты f вых помощью делителя, т. е. производится сравнение частот по интегральным характеристикам. В установившемся режиме разность фаз постоянна, следовательно,

V BX. ИХ

где М - коэффициент деления делителя часготы.

Как известно, для достижения высокой точности в такой системе необходимо, чтобы коэффициент преобразования прямой цепи системы был большим. Таким образом, увеличение точности системы ограничено, поскольку при увеличении коэффициента петлевого усиления ъ.1огут быть нарушены условия устойчивости системы. В системе с большим коэффициентом усиления может возникнуть самовозбуждение. Режим самовозбуждения является недопустимым, поско.чьку в этом режиме система неработоспособна.

Целью изобретения является устранение возможности самовозбуждения.

Это достигается тем, что в умножитель частоты введены два ключа, регистр и датчик интервалов времени, первый выход которого соединен с управляющим входом регистр а второй и третий выходы - с управляющим входами ключей, информационные входы которых соединены соответственно с входом и выходом умножителя, выходы ключей подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, выход которого соедин с входом регистра, подключенного выходом к входу преобразователя кода в напряжение. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого умножителя частоты. Умножитель частоты. содержит преобразователь 1 кода в напряжение, управляемый генератор 2, реверсивный счетчик 3, ключи 4 и 5, регистр б и датчик 7 интервалов времени. Выход преобразователя 1 кода в напряжение соединен с входом управляемого генератора 2, выход которого подключен к выходу умножителя. Первый выход датчика 7 интервалов времени соединен с управляющим входом регистра 6, а второй и третий выходы - с управляющим входами ключей 4 и 5, информационные входы которых соединены соответственно с входом и выходом умножителя. Выходы ключей 4 и 5 подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика 3, выход которого соединен с входом регистра 6, подключенного выходом к входу преобразователя 1 кода в напряжение. Выходное напряжение преобразователя1 кода в напряжение, коэффициент передачи которого равен К,, поступает на управляемый генератор 2, выходная частота которого связана с входным напряжением коэффициентом передачи К,. Реверсивный сче чик 3 в течение интервалов времени Т. и и , задаваемых датчиком 7 интервалов вр мени, считает импульсы соответственно входной частоты -fg, , поступапающей через ключ 4 на суммирующий вход, и выход ной частоты fgLHK поступающей через ключ 5 на вычитающий вход В результат Tj и TT в репосле окончания интервалов версивном счетчике 3 накапливается число, пропорциональное разности произведений Т, -f и Т которое в конце цикла вх по сигналу, поступающему с датчика 7 интервалов времени, переписьтается в регист 6 и является входным кодом для преобразователя 1 в течение всего последующего цикла. За один цикл датчик 7 интервалов времени формирует три сигнала : Т) , Т и сигнал на прием числа в регистр 6. Значения т. и TO и длительности цикла задаютс например, кодом К, поступающим на вход датчика 7 интервалов времени. Выходная частота -f умножителя после п-го цикла может быть описана рядом v,, где I - номер цикла сравнения ; f к - выходная частота перед началом преобразования. Ряд (1) представляет собой геометрическую прогрессию, которая при соблюдении неравенства /1-Т .к. является сходящейся и может быть представлена в виде выхпЧ.,К,) -,(1-т,)сз; Частота-fj легко может быть сделана равной нулю очисткой регистра 6 перед началом преобразования, однако это необязательно, поскольку при достаточно малом значении (1 -Т2 kj-K2, ) член cf быстро убь вает. Выражение для выходной частоты f после окончания переходного процесса может быть получено из ряда (1) или (3) подстановкой к со ВЫ к 00 ВЧ т Практически для достижения высокой точности преобразования нет необходимости в большом числе циклов (тем более нет не- ,-„„ i обхОДИМОСТИ, чтобы Н -СО). , . Выражение (4) является уравнением преобразования умножителя частоты. Входная частота f укшожается на отношение отрезков времени Т, и Т, которые легко могут быть заданы с высокой точностью, а погрешность преобразования главным образом определяется погрешностями от квантования частот f и fна входах ревервх вых ивного счетчика ( Tj и Т, не равны со ). Однако при соответствующем выборе Т и Т,, погрешность преобразования может быть сделана достаточно малой. Коэффициент умножения частоты может иметь значения как больше, так и меньше единицы (случай деления частоты) и также быть кратным или не кратным целому числу. Управление коэ(}нфишгентом умножения выполняется путем иаменения кода, подаваемого на вход датчика 7 интервалов времени. 5 Формула изобретения Умножитель частоты, содержащий преобразователь кода Б напряжение, выход которого соединен с входом управляемого генератора частоты, подключенного выходом к выходу умножителя, и реверсивньй счетчик, отличающийся тем, что, с целью устранения возможности самовозбуждения, в умножитель введены два ключа, регистр и датчик интервалов времени, первый выход которого соединен с управляющим входом регистра, а второй и третий выходы - с управляющими входами ключей, информационные входы которых соединены соответственно с входом и выходом умножителя, выходы ключей подключены к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом регистра, подключенного выходом к входу преобразователя кода в напряжение.