Умножитель частоты следования импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K5/156 H03K3/72 

(54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано для умножения час тоты задающего генератора. Известно устройство, содержащее последовательно соединенные удвоите ли частоты следования импу:г1ьсов, причем каждый из удвоителей содержит ждущий мультивибратор, прямой и инверсный выходы которого через дифференцирующие цепочки соединены со входами логического элемента, вы ход которого соединен со входом жду щего мультивибратора, входящего в состав последующего удвоителя 1 . Недостатком этого устройства явл ется значительная флуктуация фазы выходных импульсов. Известен также умножитель частот следования импульсов, содержащий N последовательно соединенных мультивибраторов 2 . Недостатком этого устройства явл ется также низкая фазовая стабильно выходного сигнала устройства. Целью настоящего изобретения явл ется увеличение фазовой стабильнос выходного сигнала устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее N (где N - 1, 2, 3...,W ) последовательно соединенных мультивибраторов введены логический элемент И-НЕ, два логических элемента неравнозначности и триггер, счетный вход которого соединен с выходом N -го мультивибратора, вход первого мультивибратора соединен с выходом первого элемента неравнозначности, один вход которого соединен с выходом триггера, а другой.его вход соединен с первым входом второго элемента неравнозначности и с шиной входного сигнала, входы элемента И-НЕ соединены с выходами нечетных мультивибраторов, выход элемента И-НЕ соединен со вторым входом второго элемента неравнозначности. На фиг. 1 представлена блок-схема умножителя частоты следования импульсов; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Умножитель частоты следования импульсов, содержит последовательно соединенные мультивибраторы 1...5, элементы 6 И-НЕ, триггер 7, элементы 8, 9 неравнозначности, причем

счетный вход триггера 7 соединен с выходом мультивибратора 5, вход мультивибратора 1 соединен с выходом элемента 9 неравнозначности, один вход которого соединен с выходом триггера 7, а другой его вход соединен с первым входом элемента 8 неравнозначности и с шиной 10 входного сигнала, входы элемента б И-НЕ соединены с выходами всех мультивибраторов 1... 5, выход элемента б И-НЕ соединен со вто рым входом элемента 8 неравнозначноети, шина 11 выходного сигнала подключена к выходу элемента б, шина 12 выходного сигнала подключена к выходу элемента 8 неравнозначности. I Умножитель частоты следования импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутстви входных импульсов (фиг. 2 а) на выходах ждущих мультивибраторов 1-5, триггера 7, элемента 9 неравнозначности (Фиг. 26, в, г, д, е, ж, з)уровень логической единицы (высокий потенциал). На выходе элемента 6 И-НЕ (фиг. 2 и), элемента 8 неравнозначности (фиг. 2 к) - уровень логического нуля (низкий потенциал).Входная -последовательность импульсов логической единицы со скважностью, равной двум, подается на шину 10. При поступлении входного импульса уровня логической единицы на вход умножителя (фиг. 2 а, момент to), поскольку на входах логического элемента 9 неравнозначности высокие потен.циалы (фиг. 2 а, з,), на его выходе устанавливается уровень логического нуля (фиг. 2 ж), которым запускается цепочка последовательно соединенных ждущих мультивибраторов 1 5. В зависимости от требуемого коэффициента умножения число ждущих мультивибраторов в цепочке устанавливается либо равным коэффициенту умножения, либо меньшим его на единицу. Предположим, что частоту следования входных импульсов необходимо умножить на пять, цепочка в этом случае должна состоять из пяти ждущих мультивибраторов.

Длительность импульсов уровня логического нуля с выходов ждущих мультивибраторов 1-5 при коэффициенте умножения равном пяти устанавливают равной одной десятой периода входных импульсов, причем длительност импульса с выхода ждущего мультивибратора 5 может быть установлена больше одной десятой, но не превышающей одну пятую периода входных импульсов. Таким образом, при поступлении на входную шину 10 импульса уровня логической единицы на выходах ждущих мультивибраторов 1-5 формируются импульсы уровня логического нуля, длительность которых равна одной десятой периода входных импульсов, при / этом импульс каждого последующего /

мультивибратора задержан на одну десятую периода входных импульсов относительно выходного импульса предыдущего ждущего мультивибратора. Передним фронтом импульса логического нуля с выхода ждущего мультивибратора 5 опрокидывается триггер 7 (фиг. 2 3, моментii), при этом на его выходе устанавливается уровень логического нуля, а на выходе элемента 9 неравнозначности - уровень логической единицы (фиг. 2 ж), поскольку на первом входе его ( на шине 10) в этот момент сохраняется уровень логической единицы (фиг. 2 а

В момент окончания входного импульса положительной полярности (фиг. 2 а, моментtj)на выходе элемента 9 неравнозначности устанавливается уровень логического нуля (фиг. 2 ж), поскольку на его входах в этот момент - уровни логического нуля. Импульсом логического нуля с выхода элемента 9 неравнозначности вновь запускается цепочка последовательно соединенных ждущих мультивибраторов 1 - 5, на выходах которых формируются импульсы логического нул (фиг. 2 б, в, г, д, е, интервал времени t2-l4)- Передним фронтом импульса логического нуля с выхода ждущего мультивибратора 5 (фиг. 2 е, момент tj ) вновь опрокидывается триггер 7, при этом на выходе элемента 9 неравнозначности устанавливается всокий уровень логической единицы (фиг. 2 ж).

Таким образом, к концу периода входных импульсов умножитель частоты принимает исходное состояние для запуска цепочки ждущих мультивибраторов 1 - 5 по переднему фронту входного импульса уровня логической единицы.

В течение периода входных импуль;сов на выходе элемента б И-НЕ (фиг.2 интервалti-tg ) формируются импульсы уровня логической единицы, причем длительность двух из них равна одной пятой периода ходных импульсов , а середина этих импульсов совпадает либо с передним, либо с задним фронтом входного импульса уровня логической единищл (фиг. 2 и, моMeHTati,t4b шкне 11 в течение периода входного сигнала в этом случае формируются четыре импульса уровня логической единицы, а на выходе элемента 8 неравнозначности, на шине 12 формируется импульсный сигнал со скважностью, равной двум, частота следования которого в пять раз превышает частоту следования входных импульсов.

Если частоту следования входных импульсов необходимо умножить на шесть, то длительность выходных импульсов ждущих мультивибраторов 1-5 устанавливают равной одной двенадцатой периода входного сигнала. В этом случае на выходе элемента 6 И-НЕ формируется импульсный сигнал со скважностью, равной двум, частота следования которого в шесть раз превЕлшает частоту следования входных импульсов, а на выходе логического элемента 9 неравнозначности в течение периода входного сигнала формируются пять импульсов логической единицы. . Таким образом, при нечетном коэф фициенте умножения (m 3, 5, 7 и т. д.) выходной импульсный сигнал со скважностью, равной двум, формируется на выходе элемента 8 нерав значности (выходная шина 12), при четном коэффициенте умножения (т 2 4, б и т. д.) - на выходе элемента И-НЕ (выходная шина 11). При этом первом случае на шине 11, а во втором случае на шине 12 формируется импульсный сигнал, полученный путем умножения частоты следования входны импульсов на коэффициент умножения равной (т -1). (Скважность при этом не равна двум). При нечетных коэффициентах умножения с целью уменьшения на единицу количества ждущих мультивибраторов входы элемента 6 И-НЕ могут быть подключены к выходам ждущих мультивибраторов, с четными порядковыми но мерами. Например, при коэффициенте умножения, равном пяти, входы элемента 6 И-НЕ могут быть подключены к выходам ждущих мультивибраторо 2 и 4. Кроме того, цепочка последовательно соединенных ждущих мультивибраторов 1-5 при любых коэффи циентах умножения может быть заменена многофазным формирователем импульсов, к выходам с нечетными {или четными) порядковыми номерами которого подключены входы элемента 6 И-НЕ. Данное устройство помимо умножения частоты следования входных импульсов может быть использовано для формирования по переднему и зад нему фронту входного импульса логической единицы пачек импульсов с заданным количеством импульсов в па ке. При этом, поскольку начальная фаза импульсов в пачке жестко привязана, к фронтам входного импульса, гармоники спектра выходного сигнала не зависят от частоты заполнения пачки. При ее изменении происходит только перемещение огибающей спектра радиоимпульса вдоль оси частот. Спектральные линии выходного сигнала при этом не меняют своего положения на оси частот, оставаясь расположенными в точках кратных первой гармонике спектра входного сигнала, а максимальной амплитудой обладает спектральная линия, расположенная на оси частот, наиболее близкой к час-, тоте следования импульсов в пачке. Синхронизация выходных колебаний умножителя дважды за период входного сигнала приводит к уменьшению уровня спектральных составляющих выходного сигнала отстоящих на оси частот от основной спектральной составляющей на расстояние равное нечетным гармоникам входного сигнала (1, 3, 5 и т. д.), что облегчает последующую фильтрацию, выходного сигнала. Формула изобретения Умножитель частоты следования импульсов, содержащий N ;(где N 1, 2, 3...,N ) последовательно соединенных ждущих мультивибраторов, о тличающийся тем, что, с целью увеличения фазовой стабильности выходного сигнала, в него введены логический элемент И-НЕ, два логических элемента неравнозначности и триггер, счетный вход которого соединен с выходом N -го мультивибратора, вход первого мультивибратора соединен с выходом первого элемента неравнозначности, один вход которого соединен с выходом триггера, а другой его вход соединен с первым входом второго элемента неравнозначности и с шиной входного сигнала, входы элемента И-НЕ соединены с выходами нечетных мультивибраторов, выход элемента И-НЕ соединен со вторым входом второго элемента неравнозначности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 317083, кл. G Об F7/52, 1971. 2.Патент ГДР № 95875, кл. Н 03 В 19/10, опублик. 1978 (прототип).

t, 42 3 «

Фиг.

Фиг. г