Умножитель частоты Советский патент 1982 года по МПК G06F7/68 

(5) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения цифровых устройств фазового управления. Известно использование в устройст вах фазового управления генераторов стабильной опорной частоты с ручной подстройкой D. Недостатком таких устройств является изменение фазового сдвига при изменении частоты напряжения сети. Данный недостаток устраняется заменой- генератора опорной частоты на ум ножитель частоты сети на постоянный коэффициент. Известны цифро-аналоговые системы устройств фазового управления, использующие в качестве умнонмтеля час тоты преобразователи аналог-частота с цифро-аналоговой системой автомати ческого регулирования 2. Недостатком таких умножителей является низкая точность и быстродействие, что свойственно аналоговым системам. Наиболее близким к предлагаемому является цифровой умножитель частоты . на постоянный коэффициент, содержащий генератор опорной частоты, первый и второй счетчики, первый регистр, формирователь синхроимпульсов входной частоты и управляемый делитель частоты, причем выход генератора опорной частоты соединен со счетными входами первого счетчика и управляемого делителя частоты., выход переноса первого счетчика соединен со счетный входом второго счетчика, информационные выходы которого соответственно соединены с информационными входами первого регистра, выход управляемого делителя частоты соединенjс его входом синхронизации, выход формирователя синхроимпульсов входной частоты соединен со входами установки в ноль первого и второго счетчиков и управляющим входом первого регистра ГЗ 3 Ш , Недостатком известногс устройства является значительный шаг дискретизации коэффициента умножения, который может быть уменьшен только значительным увеличением опорной частоты. Все это снижает точность при заданной опорной частоте. Цель изобретения - повышение точности умножения при заданной опорной частоте. Поставленная цель достигается тем что в умножитель вводится второй регистр, сумматор и накапливающий сумматор, причем информационные входы второго регистра соединены с выходами ts первого счетчика, а выходы - с информационными входами накапливающего / сумматора, выход переноса которогр соедиН|ен с входом переноса сумматора , информационные входы которого соответственно соединены с выходами первого регистра, а выходы - соответственно с установочными входами управляемого делителя частоты, выход .которого соединен с входом синхронизации накапливающего сумматора, выход формирователя синхроимпульсов входной частоты соединен с управляющим входом второго регистра. На фиг,1 представлена принципиаль ная схема умножителя; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие его работу. Умножитель частоты содержит генератор 1 опорной частоты, первый счет чик 2, управляемый делитель 3 частоты } второй счетчик 4, первый регистр 5, формирователь 6 .синхроимпульсов

SM8 300 .300 2k

3 2

СТЗ 2

Вых. О

260 260 А96 .436 220

О 2 1

02 1 б входной частоты, второй регистр 7, накапливающий сумматор 8, сумматор 9. Выход генератора 1 опорной частоты соединен со счетными входами первого счетчика 2 и управляемого делителя 3 частоты, выход переноса первого счетчика 2 соединен со счетным входом второго счетчика k, информационные выходы которого соответственно соединены с информационными входами первого регистра 5, выход формирователя 6 синхроимпульсов входной частоты соединен с входами установки в ноль первого счетчика 2, второго счетчика 4 и управляющими входами регистров 5 и 7, информационные выходы регистра 5 со.ответственно соединены с информационными входами сумматора 9 выходы которого соответственно соединены с установочными входами управляемого делителя 3 частоты, выход которого соединен с его входом синхронизации и входом синхронизации накапливающего сумматора 8, выход переноса которого соединен с входом переноса сумматора 9 а входы соответственно соединены с информационными выходами второго регистра 7. Работа устройства (фиг.1) поясняется на примере умножителя частоты сети f,,50 Гц на 512 при частоте опорного генератора кГц. Емкость счетчика 2 при этом составляет (коэффициент умножения). Принцип действия поясняется диаграммами фиг.2 и таблицей. В таблице с момента синхроимпульса частоты fL( даны: дискретные значения моментов времени через интерва TQ |г- , содержимое накапливающего сумматора 8, максимальная емкость ко торого такая же, как и у сметчика 2 (т.е. 512), содержимое управляемого дегмтеля 3 частоты, сигналы выхода; точные значения моментов времени через интервалы величиной f(j/512f.,i 2,460937 Т. На интервале времени между предыдущими синхроимпульсами формирователя 6.с частотой f. на счетчик 2 поступит импульсов генерато ра 1 опорной частоты. Из-за того, чт емкость счетчика 2 .составляет 512 ед ниц, в нем запишется 236 единиц, а в счетчике k - две единицы (так что 2512+23б 12бО). Эти значения в момент очередного синхроимпульса перепишутся в регистры 5 и 7, а счетчики 2 и после броска начнут считать определенную серию импульсов опорной частоты. В сумматоре 9 выход регистра 5 суммируется с сигналом переноса накапливающего сумматора 8 и в момен импульса с управляемого делителя 3 частоты f устанавливает начальную установку делителя. При переполнении накапливающего сумматора 8 (т.е. ког да его содержимое превысит 512) импульс с его выхода переноса через вход переноса сумматора 9 на одну единицу увеличивает начальную уставк управляемого делителя 3. К началу синхроимпульса f содержимое накапливающего сумматора 8 может быть произвольным. в примере в таблице это было принято, равным 300). Как видно из таблицы и фиг.2 коэффициент деления управляемого делителя 3 при этом колеблется между 2 и 3 на одну единицу так, что разбежка .между выходными импульсами f и точными значениями моментом импульсов идеального умножения по времени не превышает величины T(j l/f(). Как видно из фиг.2 импульсы fi следуют синхронно с точными значениями импуль сов с колеблющимися фазовыми сдвигами. Максимальная фазовая погрешность умножителя (и системы фазового управ ления , построенной на его основе) со тавит±--т-- |- 0,28°, не считая погрешности из-за дискретностиделения периода сети на 512 ч, которая сое-. . тавляет ± г-5я в цифровоАГ умножителе частоты согласно прототипа на основании измерений в предыдущий интервал времени между синхроимпульсами в регистре зап1 сывабтся одно целое число без дробной части (в рассматриваемом примеречисло 2). Тогда период сети будет / делиться не на 512, а на fo/2f 6304. Можно точное значение требуемого делителя 2, 60937 округлить ДО значения 3 и записать его в регистре 5 прототипа. Тогда период будет делиться на fg/Jt M- Q ч. Соответственно входная частота будет умножаться на 630 или 20 вместо 512, что составляет весьма значительную погрешность. Максимальная фазовая погрешность из-за дискретности значения делителя рас . Й считывается По: формуле + до л .и может быть уменьшена толкко увеличением опорной частоты генератора 1. Для получения аналогичной рассматриваемому примеру погре.шж)Сти,.(10,) тре(буется частота г - - п „г-„ : ° 0,1В° это уже не выполнимо при применении для построения ТТЛ-логики. Таким образом, предлагаемый умножитель позволяет резко повысить точность умножения при заданной опорной частоте, либо резко уменьшить опорную частоту при заданной точности. Формула изобретения Умножитель частоты, содержащий генератор опорной частоты, первый и второй счетчики, первый регистр, формирователь синхроимпульсов входной частоты и управляемый делитель частоты, причем выход генератора опорной частоты соединен со счетными входами первого счетчика и управляемого делителя частоты, выход переноса первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, информационные выходы которого соответственно соединены с информационными входами первого регистра, выход управляемого делителя частоты соединен с его входом синхронизации, выход формирователя синхроимпульсов входной частоты соединен с входами установки в ноль первого и второго счетчиков и управляющим входом первого регистра, от личающийся тем, что, с. целью повышения точности умножения при заданной опорной частоте, в него введены второй регистр, сумматор и накапливакщий сумматор, причем информационные входы второго регистра соединены с выходами первого счетчика , д выходы - с информационными входами накапливающего сумматора, выход переноса которого соединен с, входом переноса сумматора, информационные входы которого соответствен но соединены с выходами первого регистра, а выходы - соответственно с

Фи,г, / 68 . установочными входами управляемого делителя частоты, выходы которого соединен с входом синхронизации накапливающего сумматора, выход.формирователя синхроимпульсов входной частоты соединен с управляющим входом бторого регистра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Батоврин А,А.и др. Цифровые системы управления электроприводами, Л., Энергия, 1977, с.90. 2. Патент США № З803 7б, кл. 321-5 (Н 02 М 7/20), 197. 3. Авторское свидетельство СССР № 674182, кл, Н 02 Р 13/16, 1979 (прототип).