Умножитель частоты следования импульсов Советский патент 1982 года по МПК H03K5/156 

( УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

1

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может найти применение при построении быстродействующих устройств измерения и устройств преобразования число импульсной информации.

Известен умножитель частоты импульсов, содержащий генератор переменной частоты,селектор режима, буферный каскад , генератор опорной час- jтоты, счетчик, блок памяти, блок сравнения и выходной буферный каскад 1 .

Однако известное устройство характеризуется недостаточно высокой точ- ,5 ностью умножения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной 20 частоты, выход которого подключен к входу делителя частоты и счетному входу первого счетчика импульсов, информационные выходы которого сс5единены с входами элемента И, второй счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом делителя частоты, а информационные выходы с информационными входами перво| о регистра сдвига, дополнительные регистры сдвига и элемент ИЛИ С 2J.

Недостаток известного устройства низкая динамическая точность умножения.

Цель изобретения - повышение динамической точности умножения.

Цель достигается тем, что в умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, выход которого подключен к входу делителя частоты и счетному входу первого счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с входами элемента И, второй счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом делителя частоты, а информационные выходы с информационными входами первого регистра, и второй регистр, введены блок управления, третий счетчик импульсов и элемент задержки, вход которого соединен с выходом элемента И а выход - с синхровходом первого счетчика 1мпульсов, информационные входы которого соединены с информационными выходами второго регистра, информационные входы которого соединены с информационными выходами первого регистра, а синхровход - с выходом третьего счетчика импульсов и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с вход ной шиной,третий вход - с выходом делителя частоты, а первый выход с обнуляющим входом второго счетчика импульсов, информационные выходы которого подключены к информационным входам третьего счетчика импульсов, синхровход которого соединен с синхровходом первого регистра и вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен со счетным вхо дом третьего счетчика импульсов. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, счетчики 2- импульсов, делитель 5 частоты, регистры 6-7, элемент 8И, элемент 9 задержки, блок 10 управле ия. Блок 10 управления, например, мопёт быть выполнен -на следующих элементах: формирователи 11 и 12, три|- гер 13 элемент . Умножитель работает следующим образом. Импульсная последовательность с частотой ЫАлакс (Де мЬкс 2f,), что соответствует динамическому диапазону, рекомендованному ГОСТом для первичных преобразователей) поступает на второй вход блока 10, где подается на вход формирователя 11 И через него на вход формирователя 12. Формирователь 11 формирует узкие прямоугольные импульсы с частотой следования равной частоте входных колебаний. Примером такого формирователя может являться триггер Шмитта формирующий импульсы в моменты перехода гармоническим Сигналом нулевого уровня. Формирователь 12 формирует импульсы по заднему фронту импульсно последовательности, поступающей с формирователя 11. Таким образом, на выходах формирователей 11 и 12 формируются импульсные последовательности с частотой, соответствующей частоте входного сигнала, но сдвинутые друг относительно друга на время t, (длительность импульса на выходе формирователя 11). Причем Су, выбирается из условия Cj,T0 где tr,j период импульсов опорной частоты с выхода генератора 1 . Импульсы с выхода формирователя 11 поступают ка синхровходы регистра 6 и счетчика 4 импульсов. Содержимое счетчика 3 переписывается в регистр 6 и счетчик в прямом коде. Емкость счетчика k выбрана в два раза меньшей емкости счетчика 3 (нет старшего разряда соответствующего старшему разряду счетчика 3). Причем разрядность счетинкл. л также частота f тактовых импульсов, выбираются таким образом, чтобы периоду минимальной частоты соответствовал код: 1000...О, т.е. единица в старшем разряде. Соответственно код периода максимальной частоты 010000...О. Данное условие позволяет обеспечить синхронизацию двух одновременно протекающих в умножителе процессов - процесса кодирования и процесса развертки кода. Импульс, формируемый на выходе формирователя. 12, сбрасывает счетчик 3 в нулевое состояние, а таюхе взводит триггер 13 блока 10. Сигнал с выхода триггера 13 открывает элемент И. Импульсы с частотой f с выхода генератора 1 поступают на счетный вход счетчика 2 и одновременно на вход делителя 5 коэффициент целения которого равен коэффициенту М умножения устройства. Таким образом, с выхода делителя 5 поступают импульсы на счетный вход счетчика 3 и счетный вход счетчика 4, работающего в режиме вычитания, через элемент 14 блока 10 с частотой За период Tj входного сигнала f(t) в счетчике формируется кодовый эквивалент N периода - fo/M. Предположим, что сигнал на входе умножителя скачком изменяется от VciKc мии- указывалось Т соответствует код 1000...0. В момент окончания периода по сигналам блока 10 содержимое счетчика 3 переписывается в регистр 6 и счетчик будет в нулевом состоянии. Пер вый же импульс последовательности fp/M, поступивший на счетный вход счетчика 4, вызовет перевод всех его разрядов в единицу и сформирует на его выходе счетчика импульс. Последний осуществляет перепись содержимого регистра 6 в регистр 7 и сброс триггера 13 блока 10. Счетчик 2, элемент 8 и элемент9 объединены функционально в узел развертки кода, т.е. осуществляют генерацию импульсной последовательности с частотой в М раз больше исходной. Предположим также, что перед был также максимальный период . В этом случае процесс развертки кода и процесс кодирования очередного периода заканчиваются практически в одно время. К моменту появления импульса на выходе элемента 9 (время задержки которого выбирается большим времени подготовки нового значения кода очередного периода) в регистре 7 уже находится кодовый эквивалент текущего периода. Сигнал с выхода элемента 9 обеспечивает перепись содержимого регистра 7 в счетчик 2. После чего начнется процесс развертки кода. Согласно поставленному условию о скачке сигнала на входе устройства, в счетчике 3 производится кодирование В момент окончания периода импульсами управления с блока 10 кодовый эквивалент периода Т..и переписывается в счетчик 4 и регистр 6. В счетчике 4 будет содержаться код 1000...О, соответствующий Т . Затем начинается процесс кодиААИН.. рования следующего периода. Импульсная последовательность fp/М поступает на вход счетчика 3 и на счетный вход счетчика k. Содержимое счетчика k уменьшается до нуля, а затем первый же импульс обеспечит формировани на выходе счетчика Ц импульса, который перепишет содерх имое регистра 6 в регистр 7К тому времени заканчивается процесс развертки кода максимального периода .- Импульсы с выхода эле мента 9 о()еспечивают перепись содержимого регистра 7 в счетчик 2, . устройство осуществляетполную развертку кода (формирует на выходе умножителя М импульсов) и подготавли2« . вает к началу очередного процесса развертки новое значение кода периода. В случае скачка входного сигнала от X работа устройства происходит следующим,В принципе аналогичным. образом. В момент окончания кодирования (1АИМ кодовый эквивалент переписывается из счетчика 3 в регистр 6 и счетчик k. Предположим, что следующий период также Т Теперь, в момент окончания .кодирования периода, на выходе счетчика k формируется импульс, который переписывает содержимое регистра 6 в регистр J, Сигналами с блока 10 содержимое переписывается в регистр 6 и счетчик Ц. Содержимое регистра 7 очередным импульсом с элемента 9 переписывается в счетчик 2 и начинается очередной цикл процесса развертки нового кода. Период на входе устройства изменяется до Тдд(. Так как содержимое счетчика 4 соответствует , то через время соответствующее Т , на выходе счетчика 4 будет сформирован импульс, по которому информация из триггера .6 перепишется в регистр 7. К этому моменту закончится также процесс развертки кода предыдущего периода. Кодирование Т, продолжается. В момент окончания ллоке °3 переписывается держимое счетчика в регистр 6 и счетчик Ц. Первый же импульс последовательности fc,/M сформирует на выходе счетчика А импульс, по которому информация из регистра 6 перепишется, в регистр 7Так как . ° моменту подачи кода максимального периода заканчивается и процесс развертки кода предыдущего периода Т,ц. В данном умножителе частоты реализован метод постоянной временной задержки на время, соответствующее максимальному T,j,j5KC периоду входного сигнала, что обеспечило, в конечном счете, исключение динамической погрешности и, следовательно, увеЛичило динамическую точность умножения. Таким образом предлагаемое устройство обладает более прогрессивным техническим решением. Внедрение умножителя частоты обеспечивает при современных требованиях к измерительной части систем контроля и управления (высокие, точности и быстродействие) технологическими процессами больший эффект по сравнению с известными устройствами, так как увеличена динамическая точность умножения. Формула изобретения Умножитель частоты следования импульсов ,содержащий генератор опорной частоты, выход которого подключен к входу делителя частоты и счетному входу первого счетчика импульсов, ин формационные выходы которого соеди.нены с входами элемента И, второй счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом делителя частоты, а информационные выходы с информационными входами первого ре гистра, и второй регистр, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности умножения, в него введены блок управления, счетчик импульсов и элемент задержки,вход которого соединен с выходом элемента И, а выход С синхровходом первого счетмика импульсов, информационные входы которого соединены с информационными выходами второго регистра, информационные входы которого соединены с информационными выходами первого регистра, а синхровход - с выходом третьего счетчика импульсов и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с входной шиной, третий вход - с выходом делителя частоты, а первый выход - с обнуляющим входом второго счетчика импульсов, информационные выходы которого подключены к информационным входам третьего счетчика импульсов, синхровход которого соединен с синхровходом первого регистра и вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США If 379856, кл. ЗЗЫ-А, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 58063, кл. Н 03 К ii/156, 1У76.

/

/V

/

«

е

-

Г

/W

/

/