Преобразователь код-частота Советский патент 1981 года по МПК H03K23/02 H03K13/02 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-ЧАСТОТА

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для дискрютного регулирования средней часто ты следования импульсных сигналов. Известен преобразователь код-частота, содержащий счетчик имтульсов и вспо могательные логические схемы, допускающие управление входной частотой при помощи кода, задаваемого на шинах управления til. Получение дробного коэффициента деления входной частоты достигается введением вспомогательных счетчиков, дещифраторов и т.п., что значительно уоложняет схемотехнику преобразователя. Известен также умножитель частоты, содержащий счетчик импульсов, каждый разряд которого выполнен на триггере и элементе переноса, поразрядные элементы 4И-НЕ, элементы совпадения, причем единвчные выходы триггеров подключены к первым входам соответствующих эпетле тов переноса, вторые входы которых соответственно, соединены с выходами элементов переноса щэедшествухнцего разряда, разрешающими входами триггеров в вторыми входами элементов 4И-НЕ, .соот ветствующих разрядов, первые входы элементов 4И-НЕ подключены к инверсным выходам соответствующих триггеров счетчика, третьи входы - ко входным шинам управления, а выходы - соединены с соответствующими входамв первого элемента совпадения, выход которого подключе-) к шине выходной частоты f23 Недостатком тсоссяо технического рещения является тот факт, что оно не обеспечивает полученне на выходе частоты, превыщаюшей входную, так как на любом пз его выходов при любых условиях всэможно получение лишь частот, меньших 0,5 ,-. а при объединении всех четырех выходов схемы можио добиться ма1Есимааьной частоты Цель изобретения - расширение двашн зова выходных частот. Поставленная пель достигается тем, что в щюобраэователь код-частота, со36держащий три элемента 2И-НЕ и два инвертора, счетчик импульсов, каждый разряд которого выполнен на триггере и элементе переноса, элемент совпадения и поразрядные элементы 4И-НЕ, элементы 2И-НЕ и инверторы, причем единичные выходы триггеров счетчика подключены к первым входам соответствующих элементов переноса, вторые входы которых соответственно соединены с выходами элементов переноса предшествующего разряца, разрешающими входами триггеров и вторы ми входами элементов 4И-НЕ соответствующих разрядов, первые входы элементов 4И-НЕ подключены к инверсным выходам соответствующих триггеров счетчика, а третьи входы - ко входным шинам управления, выходы элементов 4И-НЕ соединены с соответствующими входами элемента совпадения, выход которого подключен к шине выходной частоты, второй вход элемента переноса, разрешающие входы триггера и второй вход элемента 4И-НЕ младшего разряда соединены со входной шиной переноса, а выход элемента переноса старшего разряда - с выходной шиной П(;реноса, введен формирователь импульса, прг.чем вход первого инвертора подключен ко входной шине опорной частоты и к первому входу первого элемента 2И-НЕ, а выход - к первому входу второго элемента 2И-НЕ, выходы первого и второго элементов 2И-ИЕ соединены с соответствующими входами третьего элемента 2И-НЕ, выход которого подключен к четвертым входам каждого элемента 4И-тНЕ и ко входу формирователя импульсов, выход которого через второй инвертор соединен со счетными входами каждо го триггера счетчика, вторые входы первого и второго элемента 2И-НЕ подключены, соответственнсу к инверсному и еди ничному выходам одного из триггеров счетчика. На чертеже представлена структурная электрическая схема преобразователя. Преобразователь содержит входную ши ну 1 опорной частоты, инвертор 2, двухвходовые элементы 2И-НЕ 3 и 4, инвертор 5, четырехвходовые элементы 4И-НЕ 6, формирователь 7 импульсов, инвертор 8, триггер 9, входные шины 1О управления, элемент 11 совпадения, шину 12 вы ходной частоты, элементы 13 переноса счетчика 14, входную 15 и выходную 16 шины переноса. Преобразователь код-частота работает следующим образом. 9 До начала работы на входной шине 15 переноса действует сщ нал низкого уровня, запрещающий поступление опорной частоты на шин 12 выходной частоты. При этом на шине выходной частоты имеется потенциальный сигнал низкого уровня, все триггеры 9 счетчика 14 находятся в нулевом состоянии. На входной шине 1 опорной частоты действует периодический импульсный сигнал Fgy . С поступлением на входную шину 15 переноса потенциального сигнала высокого уровня начинается работа счетчика 14. Поскольку в данный момент тот триггер счетчика 14, с выходов которого снимается сигнал обратной связи, находится еще в нулевом состоянии, элемент 2И-НЕ 4 заблокирован, и те полупериоды F , которые имеют высокий уровень, через элементы 2И-НЕ 3 и 4 проходят на вход формирователя 7 импульсов и одновременно на четвертые входы элементов 4И-НЕ 6. Формирователь 7 импульсов на каждый отрицательный перепад сигнала на его входе вырабатывает короткий импульс низкого уровня, который, пройдя через инвертор 8, воздействует на счетные входы триггеров 9. По заднему фронту каждого счетного импульса счетчик 14 увеличивает свое содержимое на единицу. Поскольку счетный импульс имеет конечную длительность, сигнал высокого уровня на четвертых входах элементов 4И-НЕ 6 еще до очередного переключения счетчика успевает смениться на сигнал низкого уровня, блокировать все элементы 4И-НЕ 6, элекент 11 совпадения и тем самым предотвратить появление помех на шине 12 выходнойчастоты, которые могут возникнуть в момент переключения счетчика 14. После подсчета определенного числа импульсов срабатывает тот триггер счетчика 14, с выходом которого снимаются сигнешы обратной связи на элементы 2И-НЕ 3 и 4. Блокируется элемент 2И-НЕ 3, а те полупериоды Fв5, которые имеют низкий уровень, через инвертор 2, элементы 2И-НЕ 3 и 4 поступают на четвертые входы элементов 4ИНЕ б и на вход формирователи 7 импульсов. Дальнейшая работа счетчика 14 происходит аналогично, но фаза Fg относительно счетных импульсов оказывается противоположной. Таким образом, смена фазы Fg относительно сигналов, поступающих на вход счетчика 14, происходит при очередной смене состояния того триггера 9, с выходом которого сняты сигналы обратной связи При этом количество периодов Рщ /необходимое для возвратения счетчика 14, в псхопное состояние, т.е. цикл его работы, составляет не 2, а определяется числом (), где И - общее количество триггеров 9, а Ип - номер триггера, с выходов которого снимаются сигналы обратной связи. Элементы 13 межразрядного переноса обеспечивают разрешение переключения ка кого-либо триггера 9 только в том случае если все триггеры, предшествующие данно му, находятся в единичном состоянии. Ана логичные условия необходимы для появления импульсов на выходе какого-либо из элементов 4И-НЕ 6, но для этого дополнительно требуется наличие потенциального сигнала высокого уровня на третьем входе данного элемента 4И-НЕ 6, т.е. сигнала управления А. , где-1 0,1, ..., . Каждый сигнал управления, появляющ 1йся на шинах 10, разрешает прохождение соответствующей частотной составляющей с триггеров 9 через элемент 4И-НЕ 6 и элемент 11 совпадения на шину 12 выходной частоты. При этом каж дый сигнал управления А обладает весом 2Vi-i-1 г,е. наибольшим весом обладает управляющий сигнал, подаваемый на эл€ мент 4И-НЕ младщего разряда преобразователя. В общем случае на шины управ ления быть подан управляющий код 4А, X ...-ьА . х V -1 -О х2 . Таким образом, выходная частота преобразователя код-частота определяет выражением . ,( ) где 1 - номер входной шины управления ц - общее число разрядов преобразователя; сигнал на входной шине управления номер 1 ; Ум - номер триггера, с выходов кот рого снимаются сигналы обратн связи; ВА опорная частота на входе преоб разователя. Особенностью предлагаемого преобра эователя код-частота является возможность получения коэффициента преобразо вания, большего единицы Действительно если на всех входных шинах управления действуют высокие уровни (управляющий код .+2° ), вьфажени (1) после упрощений примет вид pwax 4 вы БХ- (1 Предполагая, что сигналы обратной связи сняты не с самого старшего раэряда преобраэовртеля, т.е. Vh м , лолучаем неравенство 2 И -1-72 - , откуда следует, что ч,- Например, в случае трехразрядного { ) преобразователя код-частота, в котором сигналы обратной связи снимаются со вторюго ,) разряда счетчика 14, при максимальном коде на входных шинах 10 управления, согласно выражению (2), получаем Fg, т.е. за интервал времени , равный шести периодам опорной частоты, на шине 12 выходной часготы появляется семь импульсов. Такая особенность пркэдлагаемого преобразователя код-частота позволяет использовать его, например, в качестве составной части системы цифровой корректировки средней частоты неперестраиваемого кварцевого генератора импульсов, используемого в устройствах измерения времени. При использовании предлагаемого преобразователя код-частота требования к точности установки средней номинальной частоты кварцевого генератора могл быть снижешз. поскольку ошибка может с заданной степенью точности компенсироваться выбором соответствующего значения коэффициента преобразования. Формула изобретения Преобразователь код-частота, содержащий три элемента 2И-НЕ и два инвертора, счетчик импульсов, каждый разряд которого выполнен на триггере и элементе переноса, элемент совпадения и поразрядные элементы 4И-НЕ, элементы 2И-НЕ и инверторы, причем единичные выходы триггеров счетчика подключены к первым входам соответствующих элементов переноса, вторые входы которых соответственно соединены с выходами элементов переноса предшествующего разряда, разрешающими входами триггеров и вторыми вхоа&ыгч элементов соответствующих разрядов, первые входы элементов 4И-НЕ подключены к инверсным выходам соответствующих триггеров счетчика, а третьи входы -ковходным шинам ухфавления, выходы элементов 4И-НЕ соединены с соответствующими входами элемента сорг-, падения, выход которого подключен к швне выходной частоты, второй элемента переноса, разрешрющие входы триггера и второй вход элемента 4И-НЕ младшего разряда соединены со входной шиной переноса, а выход элемента переноса Старшего разряда - с выходной шиной пе