Устройство для преобразования частоты следования импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K5/156 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования, в измерителях частоты, в синхронизаторах и других устройствах,где требуются сетки частот, изменяемых в широком диапазоне с любой, дискретностью. Для преобразования частоты следования .импульсов в широком диапазоне используются умножители и делители частоты с различными коэффициентами деления. Известно устройство для умножения и деления сигналов, содержашее источник калибровоч ной частоты, счетчик для ввода коэффициента изменения частоты, счетчики для определения величины периода заполнения входногосчетчика и вентиля, причем коэффициент изменения входной переменной частоты вводится в виде параллельного кода 1. Это устройство работает с невысокой точностью из-за применения в нем сумматора с с-амосбросом, при переполнении которого теряется часть информации. Кроме того, при переходе от операции умножения к операции делеНия частоть требуется изменение емкости сумматора в широких пределах. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержашее два источника калибровочных частот f, f, первый преобразователь кода во временной интервал, счетчик ийпульсов, регистр, а также второй преобразователь кода во временной интервал, несколько триггеров, вентилей и линий задержки 2. Однако во время сброса счетчика импульсйв и во время ввода кода во второй преобразователь не производится счет импульсов калибровочных частот, что снижает точность работы устройства. Соотношение калибровочных частот к к может самопроизвольно меняться во времеми, например, при изменении температуры окружающей среды, что также снижает точность работы устройства. Поддерживать соотношение к. постоянным при использовании перестраиваемых генераторов калибровочной частоты довольно сложно. Код во второй преобразователь может ввесtWCb С искажениями, если ввод происходит в момент смены информации в регистре. Это ведет к сбою в работе всего устройства, т.е. снижению его надежности. Целью изобретения является повышение точности и надежности работы устройства. Цель достигается тем, что в устройство для преобразования частоты следования импульсов, содержащее счетчик импульсов и последовательно соединенные регистр и преобразователь кода во временной интервал, введены формироВате.га) дискретного множества кодов, многоголюсный переключатель и блок управления, пе )вые три входа которого соединены с шинами | входного и калибровочного сигналов и с шиной установки О, первые два выхода - со счетны и установочным входами счетчика импульсов, вы Xopfkotoporo через последовательно соединенны формирователь дискретного множества кодов и многополюсный переключатель подключен к информационному входу регистра, третий блока управления соединен с управляющим вхо дом регистра, а остальные выходы - с входами преобразователя кода во временной интервал, выход которого подключен к четвертому входу блока управления. Преобразователь кода во временной интервал содержит счетчик калибровочных импульсов и последовательно соединенные регистр, элемент сравнения, и элемент запрета, при этом выходы блока управления подключены к установочному входу регистра, разрешающему входу элемента запрета и к установочному и счетному входам счетчика калибровочных импульсов, выход которого подключен к входу элемента сравнения. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для преобразования частоты следования импульсов; на фи1. 2 - схема блока управления. Устройство содержит счетчик 1 импульсов, формирователь 2 дискретного множества кодов многополюсный переключатель 3, регистр 4, преобразователь 5 кода во временной интервал состоящий из регистра 6, элемента сравнения 7 счетчика 8 калибровочных импульсов и элемента запрета 9. Устройство также содержит блок управления 10, который содержит счетчик И на два разряда, дешифратор 12, RS-триггеры 1.3-16, элементы И 17-20, элемент ИЛИ 21, элемент НЕ 22, генератор 23.одиночных импул сов, счетчик 24 на два разряда, дешифратор 25 RS-триггеры 26-30, элементы И 31-34, элемен ты ИЛИ 35, 36, 37, шину 38 калибровочного сигнала, шину 39 входного сигнала, шину 40 установки О., . Устройство работает следующим образом. Калибровочная частота f с шины 38 через элемент И 19 поступает на вход счетчика 1. Код, снимаемый со счетчика 1, поступает на формирователь 2, который вырабатывает набор кодов, от)ичающихся от входного в N, раз (N, - коэффициент Г1реобразования). N,Hi-l---i4- 4i4 ti i-:2°-2%; -2- l где N - - текущее 3 1ачение коэффиш1ета преобразования; т, п - параметры преобразования, т, п 1, 2, 3, ... Формирователь 2 построен на схемах сдвига кода, поступающего на вход преобразователя, вправо на 1,2, 3, ---, п разрядов (деление кода в 2, 4, 8, ..., 2 раз) и влево на 1, 2, 3,..., m разрядов (умножение кода в 2,4,8, ...2 раз). Схемы сдвига позволяют получить коды с коэффищ1ентами преобразования: |М -( .1 J-. J-.±.j о n2rjb l пИП1 l2.() 2.12г2 /. ,2,.../ ; .2. j Для получения кодов с промежуточными коэффициентами преобразования ранее полученные (путем сдвига) коды складывают в различных комбинациях. Так, например, кодг, 2R--1 получают путем сложения 1 1 путем сложения жр ofFr 5tvi; и т.д. Когда m п 3, на выходах формирователя имеется набор крдов с коэффициентами N; lsii;B;af-f.iji..M... Таким образом, в формирователе 2 вырабатывается одновременно множество кодов. Эти коды поступают на многополюсный переключатель 3, который состоит из комм)пгаторов и сумматоров. Количество коммутаторов равно числу Кодов на выходе узла преобразования, т.е. 2 + 2 - 2. Одноименные разряды выходов с коммутаторов поступают на сборки. На выходе сборок проходит выбранный код. Уг1равление коммутаторами (разрешение на прохождение кода) осуществляется автоматически или вручную от двух переключателей целых и дробных частей коэффициента преобразования, причем каждому переключателю соответствует своя группа коммутаторов. Выбранные коды, соответствуюшие целой и дробной частям коэффициента преобразования, поступают на сумматор, где происходит их сложение. По приходе импульса входной частоты f код с вьосода многополюсного переключателя 3 принимается на вход регистра 4, откуда он переписывается в регистр 6 преобразователя 5. С выхода регистра 6 код подается на элемент сравнения 7, на другой вход которой поступает код со счетчика 8. В момент сравнения кодов вырабатывается импульс выходной частоты вых всего ус 5ойства организует блок управления 10. С приходом сигнала установки О счетчики 11, 24 устанавливаются в исходное положение, на выходах 00 дешифраторов 12, 25 появляются положительные потенци алы, триггеры 15 и 26 устанавливаются в единичное состояние, триггеры 13, 16, 27 - 30 - в нулевое состояние, а триггер 14 остается в произвольном положении. Такое состояние бло ка управления сохраняется до прихода первого входного импульса f . В момент прихода импульса fg, срабатывает генератор 23 одиночных импульсов, положительный импульс с выхода которого устанавливает триггер 13 в единичное состояние, на элемент И 19 подается запрет и прекращается поступление импульсов fj на счетный вход счетчика 1, на элемент И 18 подается разрешение и калибровочные импул сы i поступают на счетный вход счетчика 11. После прохождения четырех тактовых импульсов работа этих элементов прекращается до прихода следующего импульса входной частоты Назначение сигналов, снимаемых с выходов дешифратора 12, следующее; Сигаал с выхода )ОГ через открытый элемент И 20 устанавливает триггер 14 в единичное положение, тем самым на управляющий вход регистра 4 выдае ся разрешение на запись с него кода с выхода многополюсного переключателя 3. Сигнал с выхода 10 сбрасывает триггер 14 в Нулевое состояние, тем самым-прекращается запись в регистр 4. Сигнал с выхода И устанавливает счетчик 1 в исходное состояние, записывая в него код 4. Это необходимо, чтобы не был потери информавди об интервале следования входных импульсов во время работы счетчика 11. Тем самым повышается точность работы предлагаемого устройства. Кроме того, этот сигнал устанавливает триггер 16 в единичное состояние, подготавливая тем самым часть блока управления 12 к отключению счетчика 11 после прихода на него четвертого тактового им пульса. Сигнал с выхода 00 поступает на эле мент И 17.. В момент совпадения положительного сигна ла, снимаемого с единичного плеча триггера 16 и положительного сигна; а с выхода элемента НЕ 22 элемент И 17 срабатывает и через элемент ИЛИ 21-перебрасывает триггер 13 в нуле вое состояние. Элемент И 18 закрывается и отключает счетный вход счетчика 11, а тактовы импульсы через открытый элемент И 19 начина ют поступать на счетный вход счетчика 1. Поло жительный потенциал, снимаемый с нулевого плеча триггера 13, поступает на вход триггера 16 и устанавливает его в нулевое состояние. Импульс выходной частоты f д, . пройдя через элемент ИЛИ 37, устанавливает триггер 28 в единичное состояние, на элемент И 33 подается запрет и прекращается поступление калибровочных импульсов на счетный вход счетчика 8, одновременно на элемент И 32 подается разрешение и калибровочные импульсы , начинают поступать на счетный вход счетчика 24 После прохождения четырех тактовых импульсов работа другой части блока управления прекращается до прихода следующего выходного импу.льса. Назначение сигналов, снимаемых с выходов дешифратора 25, следующее. Сигнал с выхода 01 устанавливает счетчик 8 в исходное состояние, записывая в него код 4. Это необходимо для исключения потери информации об интервале следования выходных импульсов во время работы счетчика 24. Тем самым повышается точность работы устройства. Сигнал с выхода 10 блока управления служит разрешением на перезапись кода в регистр 6 из регистра 4. Кроме того, этот сигнал устанавливает триггер 27 в единичное состояние. Сигнал с выхода 00 пройдя через элемент И 31 и элемент ИЛИ 35, устанавливает триггер 28 в нулевое состояние. Элемент И 32 закрывается и отключает счетный вход счетчика 24, элемент И 33 открывается и калибровочные импульсы начинают поступать на счетный вход счетчика 8. Положительный потенциал с нулевого плеча триггера 28 перебрасывает триггер 27 в нулевое состояние. Чтобы на выходе устройства не было случайного выброса при смене кода в регистре 6 и при установке исходного состояния счетчика 8, предусмотрен триггер 29. Импульс через элемент ИЛИ 36 устанавливает триггер 29 в нулевое состояние, элемент запрета 9 запирается и ложный имттульс с выхода элемента сравнения 7 не проходит на выход устройства. Открывается элемент запрета 9 лишь после того, как триггер 29 установлен в единичное состояние, т.е. после того, как появляется сигнал на выходе 00 дещифратора 25 и, следовательно, уже после того, как сменится код в регистре 6 и счетчик 7 будет установлен в исходное состояние. Для исключения сбоев в устройстве необходимо, чтобы при перезаписи кода из регистра 4 в регистр 6 код в регистре 4 не менялся. Это достигается применением схемы, состоящей из RS-триггера 15 и элемента И 20. За один такт до начала перезаписи кода триггер 15 устанавливается в нулевое состояние сигналом с выхода 01 дешифратора 25 и запирает элемент И 20. Тем самым вырабатывается запрет на прохождение сигнала с выхода 01 дешифратора 12 и, следовательно, на смену кода в регистре 4. Если смена кода в регистре 4 уже происходит, то она успевает закончиться к моменту перезаписи в регистре 6. По окончании 7764 перезаписи триггер 15 устанавливается в единичное состояние сигналом с выхода 00 дешифратора 25. Применение схемы, состоящей из триггера 15 и элемента И 20, повышает надежность работы предлагаемого устройства. Первым выходной импульс должен вырабатываться не раньше, чем будет измерен временной интервал между первым и вторым входными импульсами. Это достигается применением схемы, которая состоит из RS-триггеров 26, 30 и элемента И 34. После сигнала установки О триггер 26 устанавливается в единичное состояние и выдает разрешение на элемент И 34. После прихода первого импульса f . начинают работать счетчик 11 и дешифратор 12. Сигнал, появляющийся на выходе 00 дешифратора 12, через элемент И 17 устанавливает триггер 30 в единичное состояние и на элемент И 34 подается второе разрешение. Третье разрешение на элемент И 34 поступает с выхода 10 дешифратора 12 после прихода второго имЬульса f При этом на выходе элемента И 34 появляется положительный потенциал, который через элемент ИЛИ 37 устанавливает триггер 28 в единичное состояние. Положительный потенциал, который появляется на выходе 01 дешифратора 25, сбрасы|вает триггер 26 в нулевое состояние, злемент И 34 закрывается. Опдаанное устройство в зависимости of того, какой установлен коэффициент N, может работать как на деление, так и на умножение частоты. При N-j 1 оно осуществляет деление; При N.( 1 - умножение. Использование устройства позволяет получить коэффициенты. изменения частот в широком диапазоне без перестройки калибровочного генератора, в то время как в прототипе из двух имеющихся калибровочных генераторов один необходимо все время перестраивать. Перестройка коэффициента изменения частоты в широком диапазоне (от О до 7) производится лишь установкой многополюсного переключателя в нужное положение. Дальнейшее j)acnmpeEiHe диапазона коэффищ1ентов изменения частоты производится изменением количества сумматоров, что не представляет трудностей при использовании унифицированных узлов. . Формула изобретения 1.Устройство для преобразования частоты следования импульсов, содержащее счетчик импульсов и последовательно соединенные регистр и преобразователь кода во временной интервал, отличающееся тем, что, с целью повышения его точности и надежности работы, в него введень формирователь дискретного множества кодов, многополюсной переключатель и блок управления, первые три входа которого соединены с шинами входного и калибровочного сигналов и с шиной установки О, первые два выхода - со счетным и установочным входами счетчика импульсов, выход которого через последовательно соединенные формирователь дискретного множества кодов и многополюсный переключатель подключен к информационному входу регистра, третий выход блока управления соединен с управляющим входом регистра, а остальные выходы - с входами преобразователя кода во временной интервал, выход которого подключен к четвертому входу блока управления. 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что преобразователь кода во временной интервал содержит счетчик калибровочHbix импульсов и последовательно соединенные регистр, злемент сравнения и элемент запрета, причем выходы блока управления подключены к установочному входу репйстра, разрещающему входу элемента запрета и к установочному и счетному входам счетчика калибровочных импульсов, выход которого подключен к входу элемента сравнён йя. Источники информации, принятые во внимание при Экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 168533, кл. Н 03 К 5/156, 1963. 2.Авторское свидетельство СССР № 268011, кл. Н 03 К 23/00, 1968.