Умножитель частоты следованияиМпульСОВ Советский патент 1981 года по МПК H03K5/01 H03K23/00 

(54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

Устройство относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано для повышения быстродействия- процесса преобразования частоты при работе с низкочастотными датчиками различных параметров. Известен умножитель частоты периодических импульсов, содержащий два счетчика, опорньй генератор, к выходу которого подключен делитель частоты с коэффициентом деления, равным требуемому коэффициенту умножения, первый счетчик подключен к делителю частоты, а второй - к опорному генератору, запоминающее устройство,.подключенное к выходам ячеек nepieoro счетчика, и схему сравнения, подключенную к выходам ячеек запоминшощего устройства и второго счетчика, выход которой соединен с выходом умножителя частоты и 4eiie3 схему ИЛИ - со входом установки в нулевое состояние второго счетчика, вход умножителя частоты соединен со входом установки в нулевое состояние запоминающего устройства Н линией задержки, часть которой подключена ко входу считывания первого счетчика, а конец - ко входам установки нуля -делителя частоты и первого счетчика, а также ко второму входу упомянутой схемы . Известно также устройство для умножения частоты следования периодических и тульсов, содержащее делитель опорной частоты с коэффициентом деления, равным коэффициенту умножения, счетчик импульсов, счетчик импульсов опорной частоты, входной и выходной формирователи, запоминающий регистр и блок управления, один из выходов которого подключен к нулевым входам всех разрядов делителя опорной частоты и запоминающего регистра, нулевой выход каждого разряда счетчика импульсов соединен с первым входом схемы И, второй вход которой подключен ко второму выходу блока, управления, а выход - к единичному входу того же разряда запоминающего регист ра причем третий выход блока управления, подключен 1с единичным входам всех разрядов счетчика импульсов, ед ничный выход каждого разряда дапоминающего регистра соединен со входом второй схемы И, выход которой соеди н с единичным входом того же разряда счетчика импульсов oiibpHou частоты, а второй вход - с выходной шиной выходного формирователя, вход которо го подключен к выходу счетчика импул сов опорной частоты С. Недостатком данного устройства является невысокая точность умножения. Наиболее близким является умножитель частоты, содержащий опорный генератор, к которому подключены делитель частоты и первый счетчик, вход управления задисью которого подключен к его выходу, а входы его ячеек соединены с выходами запоминаящего устройства, подк вочеяного к выхода 4 второго счетчика, соединенного с де,пятелем частд1«,вход управления запись за1Ю| 01нающего устройства подключен к выходу умножителя частоты,входы установки в исходное состояние второго йчетчика и делителя частоты поЦключены к выходу умноямтеля частоты через схему задержки, а выход умножителя частоты соединён с выходом первого счетчика з Известный умножитель частоты также имеет пониженную точность умножения за счет того, что число фик, сируемое в счетчике, вход которого подключен к делителю частоты, при окончании периода умножаемой частоты не точно соответствует этому периоду Объясняется это тем, что в конце периода умножаемой частоты делитель частоты, выполняемой обычно в виде счетчика с коэффициентом пересчета , равным коэффициенту деления .деЛителя частоты, фиксирует некоторое число, не равное числу, соответствующему его исходному состоянию. Отсутствие учета этого числа и вызывает погрешность. Целью изобретения является повышение точности умножения частоты. Поставленная цель достигается тем что в умножитель частоты следования импульсов, содержа1ций генератор опор ной частоты, выход которого соединен со входом делителя опорной частоты и со входом первого счетчика импульсов блок управления, выходы которого подключены ко входу установки исходного состояния второго счетчика импульс;ов, ко входу управления записью запоминающего регистра, входы и выходы которого соединены соответственно с вы- ходами второго и входами первого счетчиков-импульсов, и триггер, выход которого соединен с первым входом элемента И, введен элемент ИЛИ, первый вход которого через элемент И соединен с первым дополнительным выходом блока управления, второй дополнительный выход которого подключен ко -входу установки исходного состояния делителя опорной частоты, второй вход - с первым выходом делителя опорной частоты и первым входом триггера, второй вход которого подключен ко второму выходу делителя опорной частоты, а выход - со входом второго счетчика импульсов, причем выход первого счетчика импульсов подключен к его ВХОДУ управления записью. Структурная электрическая схема умножителя частоты приведена на чертеже. Умножитель частоты содержит опор-, ный генератор 1, делитель 2 опорной частоты, первый счетчик 3 импульсов, запоминающий регистр 4, второй счетчик 5 импульсов, триггер 6, схему элемент ИДИ 7, элемент И 8 и блок 9 управления. К опорному Генератору I подключены входы делителя 2 частоты и первого счетчика 3, вход управления записью которого подключен к его выходу, а входы разрядов первого счетчика 3 сб.бдинены с выходами запоминающего регистра 4, подключенного к выходам второго счетчика 5, вход которого подключен к выходу схемы элемента ШЖ 7, один из входов которой соединен с выходом делителя 2 частоты, а второй вход-с выходом элемента И 8. Входы элемента И 8 подключены к выходу триггера 6 и к блоку 9 управле1ШЯ. Вход управления записью запоминакйцего регистра 4 и входы установки в исходное состояние второго счетчика 5 и делителя 2 частоты подключены к блоку 9 управления, соедийенному ср входом умножителя частоты следования импульсов. Входы триггера подюоочены к выходам делителя 2 частоты, а выход устройства соедашен с выходом первого счетчика 3, . Работает умножитель частоты следующим образом. После окончания периода умножаемо частоты счетчик 5 и делитель 2 частоты, коэффициент деления которого равен коэффициенту умножения, с1з1ва отся импульсами, поступившими с блока 9 управления на их входы установки в/, исходное состояние, в нулевое состояше. Далее, без учета В41ияиия элемента И 8 и триггера б 1работа происходит следующим образ бм За время очередного периода умнржавмой частоты происходит накопление счетчиком 5 импульсов, постуйшощйх через элемент ШШ 7 с выхода де лителя 2 частоты. К моменту окончани периода умножаемой частоты в счетчике 5 зафиксируется число ibn Кчастота опорного генератора йериод входной умножаемой) частоты; К - коэффициент деления делител 2 опорной частоты. При окончании очередного периода умножаемой частоты импульсом с выхода блока 9 управления на вход управлешя записью запоминающего регистра 4 производится запись числа, зафиксированного .в счетчике 5, в.за поминакшщй регистр 4. Затем делитель 2 частоты и счетчик 5 устанавливаютс в исходное состояние, и происходит снова накопление счетчиком 5 импульсов, поступающих через элемент ИЖ 7 с выхода делителя 2 частоты. Счетчик 3 работает в режиме вычитания. При каждом обнулении счетчика импульс с его выхода поступает на ег вход записи, и происходит запись в счетчик числа, хранящегося в запоминающем регистре 4. Так как на счет ный вход счетчика 3 поступают импуль сы с частотой , то время между вы ходными импульсами счетчика 3 равно Следовательно, частота импульсов на выходе счетчика 3 и на выходе умножителя частоты в К раз больше вход ной (умножаемой) частоты. Однако, при рассмотренном процессе умножения частоты возникает погрешность за сче того, что в период умножаемой частоты укладывается не только некоторое целое число периодов частоты на выходе делителя 2 частоты, но еще и некоторая дробная часть периода. Дробную часть периода характеризует число, фиксируемое счетчиком делителя 2 частоты. Наибольшее значение этой погрешности и получается тогда, когда число, зафиксированное в счетчике делителя частоты в момент окончания йериода умножаемой частоты,- близко к коэффициенту деления делителя 2 частоты. Эта погрешность снижается за счет наличия в схеме умножителя частоты-триггер; 6, элемента ИЛИ 7 и элемента И 8. Триггер 6 устанавливается в нулевое состояние при появле:нии казвдого импульса на основном выходе делителя частоты и устанавливается в единичное состояние при появлении импульса на дополнительном выходе делителя 2 частоты. Этот импульс появляется в момент фиксации в счетчике делителя 2 частоты числа,, в два раза меньшего коэффициента деления. . . При установке триггера 6 в единичное состояние с его выхода подается открьюающий сигнал на один из входов элемента И 8. При окончании периода умножаемой частоты на другой вход элемента И 8 подается импульс с выхода схемы 9 управления. Если в этот момент в счетчике делителя 2 частоты зафиксировано число, значение которого больше половины ко-. эф|шщента деления делителя 2 часточы, то триггер 6 остается в единичном состоянии, и импульс с блока 9 управления -через элемент И 8 и элемент ИЛИ 7 проходит на вход счетчика 5, дополнив зафиксированное до этого в нем число на единицу. Если в момент окончания периода умножаемой частоты в счетчике .делителя 2 частоты зафиксировано число, значение которого меньше половины коэффициента деления, то дополнительный импульс на вход счетчика 5 дополняет зафиксированное до этого в нем число на едийицу. Если в момент окончания периода умножаемой частоты в счетчике делителя 2 частоты зафиксировано число, значение которого меньше половины коэффициента деления, то дополнительный импульс на вход счетчика 5 не проходит. Импульс, поступающий при окончании периода умножаемой частоты с блока 9 управления на вход блока ИВ, должен опережать процесс записи в запоминающее устройство 4 числа, зафиксированного счетчиком 5.

Таким образом, максимальная погрешность за счет дробной части периода делителя частоты в предлагаемом умножителе частоты снижается в два раза.

Формула изобретения

Умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, выход которого соединен со входом делителя опорной частоты и со входом первого счетчика импульсов, блок управления, выходы которого подключены ко входу установки исходного состояния второго счетчика импульсов, ко входу управления записью запоминающего регистра, входы и выходы которого соединены соответственно с выходами второго и входами первого счётчиков импульсов, и триггер, выход которого соединен с

первым входом элемента И,.о тли чающийся тем, что, с целью повышения точности умножения, в него введён элемент ИЛИ, первый вход которого через элемент И соединен с первым дополнительным выходом блока управления, второй дополнительный выход которого подключен ко входу установки исходного состояния делителя опорной частоты, второй вход с первым выходом делителя опорной . частоты и первым входом триггера, второй вход которого подключен ко второму выходу делителя опорной частоты,

а выход - со входом второго счетчика импульсов, причем выход первого счетчика импульсов подключен к его входу управления записью.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

3. Авторское свидетельство СССР 354546, кл. Н 03 К 5/00, 1971.