Умножитель частоты Советский патент 1982 года по МПК H03B19/10 

(5) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к импульсно технике, а именно к устройствам умно жения частоты и слежения за изменени ем входной частоты и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах. Известен умножитель частоты, содержащий соединенные последовательно между собой формирователь дозированных импульсов, сумматор и управляемый генератор, фазометр с двумя входами и одним выходом, который под ключен к фильтру точной настройки, один из входов фазометра подключен ко входу формирователя импульсов, а другой вход - к делителю частоты, кроме того, элемент совпадения с дву мя входами, один из которых подключен к выходу фазометра, а второй вхо соединен с выходом управляемого гене ратора, при этом выход элемента совпадения подключен ко входу делителя частоты 1J. Недостатком известного умножителя частоты является то, что он имеет сравнительно узкий динамический диапазон входных частот, определяемый полосой пропускания фильтров, и не может работать на сверхнизких частотах, что сужает функциональные воз- можности использования устройства. Кроме того, умножитель не может работать при исчезновении по какой-либо причине входного сигнала, что приводит к сбоям в работе. Известен также умножитель частоты, содержащий соединенные последовательно формирователь дозированных импульсов, сумматор и управляемый генератор, фазометр, который подключен к фильтру точной настройки, один из входов фазометра подключен ко входу формирователя дозированных импульсов, а другой вход - ко входу делителя частоты, элемент совпадения, один из входов которого подключен к выходу фазометра, а второй вход соединен с выходом управляемого генератора, при этом выход второго элемента совпадения подключен ко йходу делителя частоты, а также элемент ИЛИ и второй делитель частоты, при этом один из входов второго элемента совпадения подключен к выходу управляемого генератора, а другой его вход - ко второму выходу фазометра, причем выход второго делителя частоты соединен.с входом элемента ИЛИ, включенного между источником импульсной последовательности и фазометром Г Однако динамический диапазон изменения сигнала А а имеет сравнительно малое значение из-за применения в его схеме фильтров грубой и точной настройки, которые должны сохранять линейность амплитудных и частотных характеристик во всем диапазоне входных частотд 0,ц для обеспечения сохранения линейной зависимости приращения умноженной частоты от приращения частоты входного сигнала и fgy. Кроме того, для входных частот, лежащих в области сверхнизкой частоты с периодом следования импульсов Т )j, 1 с фильтры грубой и точной настройки вообще не обеспечат линейность выходной характеристики в умножителе частоты из-за различия постоянной составляющей на выходе фильтров, а значит, и на выходе сумматора, и на входе управляемого генератора в интервалах между входными импульсами, что приведет к появлению недопустимо большой погрешности нестабильности До умноженной частоты на выходе управляемого генератора. Причем нестабильность дсЛ будет расти с увеличением периода следования входных импульсов и с увеличением динамического диапазона изменения входной частоты.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона входных частот.

Цель достигается тем, что в умнож 1тель частоты, содержащий фазометр, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента совпадения, а второй выход - к первому входу второго элемента совпадения, выход которого соединен со входом первого делителя частоты, управляемый генератор и второй делитель частоты, введены реверсивный счетчик, преобразователь кода в напряжение, триггер, ждущие мультивибраторы, линия задержки и инверторы, при этом

выход линии задержки, к выходу установочный вход второго делителя частоты.

На чертеже представлена структурная схема умножителя частоты.

Умножитель частоты содержит управляемый генератор 1, делитель частоты 2, ждущий мультивибратор 3, инвертор 4, фазометр 5 элемент совпадения 6, элемент совпадения 7, инвертор 8, входную шину 9, триггер 10, реверсивный счетчик 11, делитель частоты 12, преобразователь кода в напряжение 13, линию задержки 14, ждущий мультивибратор 15. В умножителе частоты управляемый генератор 1, делитеЛь частоты 2, ждущий мультивибратор 3 инвертор k и первый вход фазометра 5 соединены последовательно. Первый и второй выходы фазометра 5 -соответственно подключены к первым входам элементов совпадения 6 и 7, при i этом второй вход элемента совпадения 7 соединен с выходом ждущего мультивибратора 3, третий вход через инвертор 8 - со входной шиной 9, а четвертый вход с выходом триггера 10. Выход элемента совпадения 6 соединен со входом суммирования реверсивного счетчика 11. Выход элемента совпадения 7 соединен со входом вычитания реверсивного счетчика 1t и со входом делителя частоты 2. Выходы реверсивного счетчика 11 подключены ко входам к входной шине подключены второй вход первого элемента совпадения, установочный вход первого делителя частоты, D -вход триггера, первый вход фазометра, вход линии задержки и через первый инвертор второй вход второго элемента совпадения, причем ко входу суммирования реверсивного счетчика подключен выход первого элемента совпадения, ко входу вычитания - выход второго элемента совпадения, а к выходам - входы преобразователя кода в напряжение, выход которого через последовательно соединенные управляемый генератор, второй делитель частоты и первый ждущий мультивибратор соединен с третьим входом втррого элемента совпадения и со входом второго инвертора, выход которого под«лючен ко второму входу фазометра, а к К-входу триггера подключен выход первого делителя частоты, к выходу четвертый вход второго элемента совпадения, при этом ко входу второго |кдущего мультивибратора подключен преобразователя кода в напряжение 13 выход которого подключен ко входу управляемого генератора 1. Выход линии задержки 1 через ждущий мультивибратор 15 подключен к установочному входу делителя частоты 12. Входная шина 9 соединена со вторым входо фазометра 5 со вторым входом элемен та совпадения 6, с первым входом три гера 10, с установочным входом делителя частоты 2 и входом линии задерж ки Н. Второй вход триггера 10 соеди нен с выходом делителя частоты 2. Устройство работает следующим об разом. Приходящий со входной шины 9 Положительный импульс на линии задержки 1 задерживается на время, необходимое для срабатывания фазометра 5 выполненного на базе триггера с раздельными входами J и К, и двух элементов совпадения 6 и 7, а затем по переднему фронту этого импульса на ждущем мультивибраторе 15 формируетс отрицательный импульс, управляющий сбросом делителя частоты 12. Делитель частоты 2 производит деление на N умноженной частоты до вели чины g N и запускает ждущий мультивиб ратор 3, который формирует .положительный импульс, длительность которо го выбирается из такого расчета, чтобы задний фронт его появлялся раньше заднего фронта импульса, приходящего со входной шины 9. Благодаря такому временному соотношению меж ду входными импульсами и импульсами, сформированными умножителем частоты, обеспечивается появление положительных импульсов на выходе элемента совпадения 6 и их отсутствие на выхо де элемента совпаденц ч 7 во время установки делителя частоты 12.в нуле вое положение импульсами, приходящими со входной шины, В зависимости от соотношения частот „ и „..Умножител Of. JMM частоты работает в трех режимах: В первом режиме, когда f %rAH/N за период следования входных импульсов с выхода ждущего мультивибратора 3 на вход инвертора и на вход элемента совпадения 7 будут поступать два положительных импульса. Пер вым импульсом фазометр 5 будет уста,навливаться единичное состояние, однако на выходе элемента совпадения 7 логическое состояние не изменится из-за отсутствия на ее третьем входе, подключенном к выходу инвертора 8, инвертированного импульса, приходящего со входной шины 9 и перекрывающего по длительности импульс, приходящий с выхода ждущего мультивибратора 3. Затем задним фронтомвходного импульса фазометр 5 устанавливается в нулевое состояние. Второй импульс с выхода ждущего мультивибратора 3 приходит раньше импульса со входной шины 9, поэтому он не блокируется входным импульсом, инвертированным инвертором 8, и проходит через элемент совпадения 7 на вход вычитания реверсивного счетчика 11 и изменяет состояние кода, записанного в нем, что приведет к изменению напряжения, выдаваемого преобразователем кода в напряжение 13, влекущее к уменьшению частоту v|v(, выдаваемой управляемым генератором 1, а это в свою очередь, увеличит период следования импульсов, снимаемых с делителя частоты 12 и ждущего мультивибратора 3, который будет стремиться к периоду следования входных импульсов. Умножитель частоты будет работать в таком режиме до тех пор, пока будет сохраняться соотношение «v 4 jiuiul ОЛ ЗРЛИ л ч Во втором режиме, когда ex)( устройство работает следующим образом. Задний фронт импульса, приходящий со входной шины 9, устанавливает фазометр 5 в нулевое состояние, при этом открывается возможность для прохождения переднего фронта следующего импульса через элемент совпаг дения 6 на вход суммирования реверсивного счетчика 11. Это приведет к изменению состояния кода, записанного в реверсивном счетчике П, а значит, и на выходе преобразователя кода в напряжение 13 изменится напряжение, в связи с чем частота, выдаваемая уп равляемым генератором 1, увеличится. После этого импульс, пришедший с выхода ждущего мультивибратора 3 и задержанный по отношению к переднему фронту входного импульса, установит фазо(етр 5 в единичное состояние, а задний фронт входного импульса, приходящего со входной шины 9,установит фазометр 5 в нулевое состояние . Так будет продолжаться до тех пор, пока будет сохраняться соотношение fex B третий режим работы умножитель частоты переходит в случае появления

выпадении во входной последовательности импульсов. В этом случае делитель частоты 2 переполнится и на вход К триггера 10 поступит сигнал, который перебросит триггер 10 в противоположное состояние. С выхода триггера 10 на вход элемента совпадения 7 поступит запрещающий сигнал для прохождения импульсов на вход вычитания реверсивного счетчика 11, а так как на элемент совпадения 6 со входной шины 9 не поступает f gy, то в этот пери од времени управляемый генератор 1 выдает постоянную частоту, определяемую кодом, набранным в реверсивном счетчике 11. При прекращении выпадений импульсов во входной последовательности первый пришедший со входной шины импульс устанавливает делитель частоты 2 и триггер 10 в исходное со-JQ стояние, и со входа элемента совпад ния 7 снимается запрещающий сигнал Коэффициент деления К делителя частоты 2 определяется из соотношен г . вх. K-jr- , . min где -максимальная ожидаемая вход ная частота; fg n-минимальная ожидаемая входная частота. Использование данного умножителя частоты позволяет расширить динамический диапазон изменения входного сигнала, который определяется только модуляционной характеристикой (з висимость febiX управляющего напря жения ) управляемого н генератора, у жать импульсную последовательность широкого диапазона частот, практиче ки от нуля, а также использовать современную элементную базу и повысить стабильность умножителя частоты. Формула изобретения Умножитель частоты, содержащий фазометр, первый выход которого подключен к .первому входу первого эле- . мента совпадения, второй выход - к первому входу второго элемента совпа денип, выход которого соединен со J входом первого делителя частоты, управляемый генератор и второй дели- . тель частоты, отлиыающийс я тем, что, с целью расширения динамического диапазона входных частот, в него введены реверсивный счетчик, преобразователь кода в напряжение, триггер, ждущие мультивибраторы, линия задержки и инверторы, при этом к входной шине подключены второй

IS вход первого элемента совпадения, установочный вход первого делителя частоты, Э- вход триггера, первый,вход фазометра, вход линии задержки и через первый инвертор второй вход второго элемента совпадения, причем ко входу суммирования реверсивного счетчика подключен выход первого элемента совпадения, ко входу вычитания - выход второго элемента совпадения, а к выходам - входы преобразователя кода в напряжение, выход которого через последовательно соединенные управляемый генератор, второй делитель частоты и первый ждущиймультивибратор соединен с третьим входом второго элемента совпадения и со вводом второго инвертора, выход которого подключен ко второму входу фазометра, к К-входу триггера подключен выход первого делителя частоты, к выходу четвертый вход второго элемента совпадения, при этом ко входу второго ждущего мультивибратора подключен выход, линии задержки, а к выходу установочный вход второго делителя частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 416839, кл. Н 03 К 3/72, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 89195, кл. Н 03 В 19/06,197 (прототип).