Умножитель частоты Советский патент 1981 года по МПК G06F7/52 

(54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и, в част ности, может быть использовано .в час.тотомерах,фазометрах и фазовращателях : Известен умножитель частоты, содержащий фазовый детектор, усилитель постоянного тока, фильтр нижних частот, управляемый генератор импульсов, делитель частоты и фазовращател Недостатком умножителя является пониженная точность умножения частоты. Известен также умножитель частоты содержащий генератор импульсов, делитель частоты, счетчики-, управляемый делитель частоты, группы элементов И, элементы И и ИЛИ и триггеры 2у. Недостатком умножителя частрты является пониженная точность умножения, обусловленная ошибкой измерения периода входного сигнала. Наиболее близким к предлагаемому является умножитель частоты, содержа щий генератор тактовых импульсов, выход которого через основной делитель частоты подключен к сигнальным входам первого и второго ключей, а выход первого ключа соединен, со счет ным входом первого счетчика, подключенного выходами разрядов к первым входам элементов И первой группы, соединенных выходами с первой группой управляющих входов управляемого де- лителя частоты, выход которого является выходом умножителя частоты, сигнальный вход подключен к выходу третьего ключа, а вторая группа управляющих входов - к выходам элементов И второй группы, соединенных первыми входами с выходами разрядов второго счетчика, подключенного счетным входсял к выходу второго ключа, причем управляющие входы ключей, вторые входы элементов И первой и второй групп и ВХОДЫ: обнуления сметчиков соединены с соответствующими выходами блока управления, подключенного . входом через формирователь импульсов к входу умножаемой частоты, причем сигнальный вход третьего ключа соединен с выходе генератора тактовых импульсов р., Недостатком умножителя является пониженная точность умножения, обусловленная сшибкой измерения периода входного сигнала, которая возрастает при увеличении умножаемой частоты. Цель изобретения - повышение точности умножения и расширение частотного диапазона умножителя. Указанная цель достигается тем, что в умножитель частоты, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого через основной делитель частоты подключен к сигнальным входам первого и второго ключей/ а вы;ход первогоключа соединен со счетным входом первого счетчика, подключенного выходами разрядов к первы входам элементов .И первой группы, со диненных выходами с первой группой управляющих входов управляемого дели теля частоты, выход которого является выходом умножителя частоты, сигна льный вход подключен к выходу третье ключа, а вторая группа управляющих входов - к выходам элементов И второ згруппы, соединенных первыми входами с выходами разрядов второго счетчика, подключенного счетным входом к выходу второго ключа, причем управляющие входы ключей, вторые входы элементов И первой и второй групп и входы обнуления счетчиков соединены с соответствующими выходами блока управления, подключенного входом через формирователь импульсов к вход умножаемой частоты, введены управляемый генератор импульсов, фильтр ниж них частот, фазовый детектор и допол нительный делитель частоты, подключе ный входом к выходу управляемого делителя частоты, а выходом - к первому входу фазового детектора, соединенного вторым входом с выходом фор мирователя импульсов, а выходом с входом фильтра нижних частот, выход которого через управляемый генератор импульсов подключен к сигнальному входу третьего ключа. На чертеже изображена блок-схема умножителя частоты. Умножитель содержит генератор 1 тактовых импульсов, выход которого через основной делитель 2 частоты подключен к сигнальным входам перво го и второго ключей 3 и 4. Выход пер вого ключа 3 соединен со счетным вхо дом первого счетчика 5, подключенног выходами разрядов к первым входам эл ментов И первой группы 6, соединенны выходами с первой группой управляющи входов управляемого делителя 7 часто Выход делителя 7 является выходам умножит еля частоты, причем делитель 7 подк фочен сигнальным входом к выходу третьего ключа 8,- а второй груп пой управляющих входов - к выходам элементов И второй группы,9, соединенных первыми входами с выходами разрядов второго счетчика 10. Счетчи 10 подключен счетным входом к выходу второго ключа /4 . Управлякжсие входы ключей 3,4,8, вторые.входы элементов И первой и второй группы 6,9 и входы рбнуления счетчиков 5,10 соединены .с соответствующими выходами блока 11 управления. Блок 11 подключен входом через формирователь 12 импульсов к входу умножаемой частоты. Выход управляемого делителя 7 соединен через дополнительный делитель 13 частоты с первым входом фазового детектора 14. Детектор 14 подключен вторым входом к выходу формирователя 12, а выходом - к входу фильтра 15 нижних частот. Выход фильтра 15 соединен через управляемый генератор -16 импульсов с сигнальным входом третьего ключа 8. Умножитель частоты работает следующим образом. Пусть до поступления первого импульса умножаемой частоты ключ 3 закрыт, а ключ 4 открыт. Тогда первый импульс умножаемой частоты, поступающий на вход блока 11 управления, эйкрывает. ключ 4, открывает ключ 3 и вырабатывает импульс сброса, обнуляющий счетчик 5. Импульсы генератора 1тактовых импульсов через делитель 2частоты и через открытый- ключ 3 поступают на счетчик 5, В течение первого периода умножаемой частоты на -счетчик 5 поступает число импульсов, равное произведению этого периода умножаемой частоты на выходную частоту делителя 2. С окончанием первого периода счетчик 10 устанавливается в нулевое состояние, закрывается ключ 3, открывается ключ 4, а выходы разрядов счетчика 5 через группу элементов И 6 подсоединяются к управляющим входам делителя 7 частоты, коэффициент деления которого становится пропорциональным коду счетчика 5, т.е. пропорциональным первому периоду умножаемой частоты. При этом частота импульсов на выходе управляемого целителя 7, т.е. выходная частота умножителя частоты равна умноженной в соответствующее число раз входной частоте. Однако в результате умножения появляется сшибка, величина которой зависит от погрешности измерения периода умножаемой частоты. Для автоматической коррекции погрешности умножения на фазовом детекторе 14 выполняется сравнение входной частоты умножителя (с выхода формирователя 12);И приведенной ко входу (поделенной на коэффициент умножения) выходной частоты. Соотвественно на выходе фильтра 15 формируется сигнал ошибки в виде напряжения постоянного тока, которое используется для изменения частоты управляемого генератора 16 до наступления равенства частот на входе фазового детектора 14. В течении второго периода умножаемой частоты одновременно с формированием выходной частоты, определяемой длительностью предыдущего периода, производится заполнение счетчика 10 выходными импульсами делителя 2. С окончанием второго периода умножаемой частоты счетчик 5 устанавливается в нулевое состояние, открывается ключ 3, а код счетчика 10, пропорциональный второму периоду умножаемой частоты, поступает через группу элементов И 9 на управляющие входы управляемого делителя 7, формирукяцего выходную умноженную частоту. . При этом с помсадью делителя 13, фазового детектора 14, фильтра 15 и управляемого генератора 16 аналогич,но вышеописанному производится кор реляция пограяности умножения, определяемой погрешностью измерения периода входной частоты счетчиком 10 Так же осуществляется функционирование умножителя и для последующих периодов. Таким образом, рассмотренный умно житель частоты позволяет по сравнени с известным повысить точность умноже ния в статическом режиме и расширить частотный диапазон умножаемых частот за счет введения цепи фазовой автопо стройки частоты, образованной делите лем 13, детектором 14, фильтром 15 и управляемым генератором 16, позвол ющей кет-1пенсировать погрешность изме рения периода умножаемой частоты путем соответствующего отклонения частоты генератора 16 от своего номинального значения. Формула изобретения Умножитель частоты, содержащий ге нератор тактошх импульсов, выход которого через основной делитель час тоты подключен, к сигнальным входам первого и второго ключей,а выход первого ключа соединен со счетным входся л первого счетчика подключенного выходами разрядов к первым входам элементов И первой группы, соединенных выходами с первой группой управляквдих входов управляемого делителя частоты, выход которого является выходом умножителя частоты, сигнальный вход подключен к выходу третьего ключа, а вторая группа управ, ляющих входов - к выходам элементов И второй группы, соединенных первыми входами с выходами разрядов второго счетчика, подключенного счетным входом к выходу второго ключа, причем управляквд1е входы ключей, вторые входы элементов И первой и второй групп и входы обнуления счетчико соединены с соответствующими выходами блока управления, подключенного вхоясял через формирователь импульсов к входу умножаемой частоты, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности умножения и расширения частотного диапазона, в него введены -управляемый генератор импульсов, фильтр, нижних частот, фаз овый детектор и дополнительный делит тель частоты, подключенный входом к выходу управляемого делителя частоты, а выходом - к первому входу фазового детектора, соединенного вторым входом с выходом формирователя импульсов , а шлходом - с входом фильтра нижних частот, выход которого через управляемый генератор импульсов подключен к сигнальному входу третьего ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 621062, кл. Н 03 В 19/00, 1976. 2.Авторское свидетельство CQCP .№ 404085, кл. е 06 F 7/39, 1971. 3.Кириаяаки, Н.В., Дудыкович В.Б. Методы и устройства цифрового измерения низких и инфранизких частот.Львов, tonsla школа, 1975, с. 69, рис. 218 (прототип).

ib