Цифровой умножитель частоты Советский патент 1980 года по МПК H03K5/01 G06F7/52 

Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для умножения изменяющейся входной частоты.

Известен умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, входной и выходной формирователи импульсов, делитель частоты, блок переноса, запоминающий регистр fll.

Наиболее близким техническим решением является умножитель частоты, содержащий генератор опорной частоты, формирователь импульсов и включенные последовательно суммирующий счетчик, регистр, блок переноса и вычитающий счетчик, а также схему фиксации нуля, схему записи и схему дефферешщрования 2.

Входной сигнал с частотой f поступает на вход формирователя импульсов. Выходные импульсы формирователя переводят число из суммирующего счетчика в регистр и устанавливают в нуль суммирующий счетчик. Импульсы с частотой Fn поступают на счетный вход, суммирующего счетчика и счетчик заполняется ими до поступления очередного импульса с выхода формирователя. Число, записанное в суммирующем счетчике за период входного, сигнала Т, будет равно:

N-TP.

° где Т - период сигнала умножаемой частоты , Fj - :частота сигнала на входе суммирующего счетчика.

Импульсы с выхода опорного генератора с частотой F непрерывно поступают на счетный вход вычитающего счетчика, который описьшает ранее записанное в него из регистра числоЫ. Когда состояние счетчика достигает нулевого значения, на выходе умножителя появляется импульс, который с помощью схемы ;переноса записывает новое число N в вычитающий счетчик. Частота сигнала на выходе умножителя определяется выражением: N Р, Коэффициент умножения К представляет собой целое или дробное.число К-Р,/Р Но при работе устройства с изменяюще входной частотой возникает ошибка смеще выходной частоты по сравнению с требу емым значением, обусловленная запазды ванием выдачи результата на текущий период входной частоты. Величину этой ошибки можно определить с помощью формулы { -- - KfCtijiit, где ui:. - время .запаздывания, К - коэф фициент умножения частоты. Учитывая, чт задержка J- , приблизительномож ECtj получить ,

где величина

± dfjt)

() dt

представляет собой относительное изменение частоты на входе умножителя.

Недостатком этого устройства является то, что средняя частота сигнала на выходе будет иметь ощибку смещения, которая пропорциональна коэффициенту умножения и скорости изменения входной частоты. Это ограничивает применение умножителя медленно меняющимися сигналами (Так, например, если задать 1Ь.Р1 , при , To2(t) должно удовлетворить условию | (-fc-) 0,01,

Цель изобретения - повьпцение точности за счет уменьшения ошибки, выз.ванной смещением частоты выходных HNIЬульсов при изменяющейся частоте вход.ных импульсов,

Поставленная цель достигается тем, лгго в цифровой умножитель частоты, содержапдай суммирующий счетчик импульсов, первый регистр, информационные входы которого подключены к выходам суммирующего счетчика импульсов, включенные последовательно блок переноса и вычитающий счетчик импульсов, формирователь импульсов, выход которого под1слючен к входу записи первого регистра и входу установки суммирующего счетчика импульсов и генератор опорной часОк содержит формирователь 1 импуль-: сов, суммирующий счетчик 2 импульсов,

0 первый- регистр 3, второй регистр 4, де- . литель 5 с переменным коэффициентом деления, блок 6 вычисления разности кодов, блок 7 переноса, генератор 8 опорной частоты и вычитающий счетчик 9

5 импульсов.

На вход формирователя 1 подается сигнал умножае.мой частоты. Выход Ф9Рмирователя 1 подключен -к входам записи первого регистра 3, второго регистра 4

О установочному входу суммирующего счетчика 2, Выход генератора 8 опорной частоты подключен к счетным входам делителя частоты с переменным коеффициентом деления 5 и вычитающего счет5 чика 9. Выход делителя 5 частоты с переменным коэффициентом деления подключен к счетному входу суммирующего счетчика 2. Выход пёрвго. регистра 3 и. второго регистра 4 подключены к входам

блока вычисления разности кодов 6, выходы которого через схему переноса 7 подключены к вычитающему счетчику 9, выход которого подключен к управляющему входу блока 7 переноса и является выходом умножителя. Выходы первого регистра 3 подключены.к входам блока 6 со сдвигом на один разряд влево. Входы первого регистра 3 подключены к выходам суммирующего счетчика 2, входы тоты , выход которого подключен к счетному входу вычитающего счетчика импульсов, выход которого соединен с управляющим входом блока переноса, введены второй регистр, вход записи которого подключен к выkoдy формирователя импульсов, а информационные входы - к выходам первого регис1ра, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а выход к счетному входу суммирующего счетчика импульсов и блок вычисления разности кодов, выходы которого подключены к информационным входам блока переноса, первая группа информационных входов - к выходам первого регистра, вторая группа информационных входов К выходам второго регистра, причем выходы первого регистра подключены к первым входам блока вычисления разности кодов со сдвигом на один двоичный разряд влево. На чертеже представлена структурная электрическая схема умножителя частоты следования импульсов. второго регистра 4 - -к выходам первого регистра 3. Устройство работает следующим образом. Импульсы с частотой где К - коэффициент деления делителя 5 частоты поступают на вход суммирующего счетчика 2. Число импульсов, записан ное в суммирующем счетчике за i-тый период входного сигала Т , равно Н,. В момент прихода очередного импульс входной частоты импульсы с выхода формирователя 1 число NL записываются в первый регистр 3, а число Н;,- , являющееся результатом измерения периода Т-., записанное в первом регистре 3, переписывается во второй регистр 4. Эт же импульсом суммирующий счетчик 2 устанавливается в нулевое состояние для проведения измерения периода Tj; . Бло 6 вычисления разности кодов вычитает и числа, поданного на первые входы, число, поданное на вторые входы. Так как к первым Входам блока 6 выходы регистра 3 подключены со сдвигом на один двоичный разряд влево, что эквивалентно удво ению числа, хранящегося .в первом регистре 3, на выходе блока 6 вычисления разности кодов получаем; , Число/Hi с помощью блока 7 перенос определяет коэффициент деления вычитающего счетчика 9. Частота следования импульсов на выходе устройства на протяжении периода входной частоты равно P--P,./(IN,-M.. Преобразовав это равенство, получаем rK/T.,)/f Kf4K2i( Таким образом, ошибка смещения частоты на выходе умножителя составит величину, равную , K«(t) д.р- г Формула изобретения Цифровой умножитель частоты, содержащий суммирующий счетчик импульсов, первый регистр, Ш1формационные входы которого подключены к выходам суммирующего счетчика импульсов, включенный последовательно блок переноса и вычитающий счетчик импульсов, формирователь импульсов, выход которого подключен к входу записи первого регистра и входу установки суммирующего счетчика импульсов и генератор опорной частоты, выход которого подключен к счетному входу вычитающего счетчика импульсов, выход которого соединен с управляющим входovI блока переноса, отличающ и и с, я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения ощибки, выз-. ванной смещением частоты выходных импульсов при изменяющейся частоте входных импульсов, в него введены второй регистр, вход записи которого подключен к выходу форМ1фователя импульсов, а информационные входы - к выходам первого регистра, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а выход. - к счетному входу суммирующего счетчкка импульсов, и блок вычисления разности кодов, выходы которого подключены к информационным входам блока переноса, первая группа информационных входов - к ВЬ1ходам первого регистра, вторая группа информационных входов - к выходам второго регистра, причем выходы первого регистра подключены к первым входам бло1$а вычисления разности кодов со сдвигом на одни двоичный разряд влево. Источники информации, принятые во BHHMatme при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N9 357668, кл, Н ОЗ К 5/О1, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР N9 503238, кл G 06 F- 7/52, 1974.