Умножитель частоты следования импульсов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 9) 80 Ои 03 К 23/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ скии инстифровая измеранизких75, с. 37,ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСНОМЪ( СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Смеляков В,В,рительная аппаратура ичастот. М. "Энергия",рис. 2-1. 2. Демченко В.Е. Способы уменьшения погрешности умножения цифровых умножителей частоты. - В кн Метрологическое обеспечение измерительных и управляющих систем, Львов, 1980, с. 25, рис. 1.(54)(57) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий формирователь импульсов, вход которого является входом устройства, а выход подклю. чен к управляющему входу регистра и входу элемента задержки, выход которого подключен к установочному входу первого счетчика импульсов, выходы которого подключены к информационным входам регистра, а счетный вход - к выходу второго счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к входу генератора импульсов и счетному входу третьего счетчика импульсов, информационные входы которого подключены к выходам регистра, а выход является выходом устройства и подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу третьего счетчика импульсов,т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения погрешности умножения частоты следования импульсов, в него введен дополнительный элемент задержки, вход которого подключен к входу элемента задержки, а выход подключен к второму входу элемента ИЛИ, причем установочный вход второго счетчика импульсов подключен к выходу элемента задержки..Устройство относится к вычислительной и измерительной технике и можетбыть использовано в качестве блокауправления специализированных цифро вых устройств, занятых обработкой(вычислением интегральных характеристик) аналоговых сигналов, а также вкачестве измерительного прибора, позволяющего измерять период входныхсигналов и вырабатывать последовательОность импульсов с частотой следования, пропорциональной периоду входного сигнала, причем коэффициент пропорциональности может меняться в широких пределах. 5Известно устройство, содержащеегенератор эталонной частоты, форми-рующее устройство, блок управления,управляемые вентили, делители частоты, регистр и схему переноса. Устройство позволяет формировать выходной сигнал сразу же после окончанияодного периода входного сигнала 1 1 .Недостатком данного устройства яв-.ляется то, что при изменении частоты 25входного сигнала оно должно быть остановлено и запущено снова. Крометого, погрешность преобразования частоты в таком устройстве велика и достигает аеличины То(То - период следования тактовых импульсов),Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является ум"ножитель частоты, содержащий формирователь импульсов, вход которого является входом устройства, а выходподключен к управляющему входу регистра и входу элемента задержки, выход которого подключен к установочно му входу первого счетчика импульсов,выходы которого подключены к информационным входам регистра, а счетныйвход - к выходу второго счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к входу генератора импульсови счетному входу третьего счетчикаимпульсов, информационные входы которого подключены к выходам регистра,а выход является выходом устройстваи подключен к первому входу элементаИЛИ, выход которого подключен к уп 50равляющему входу третьего счетчикаимпульсов.Известное устройство позволяет формировать выходные импульсы сразу жепосле окончания первого периода входного сигнала, т.е. обладает малойинерционностью и может работать внепрерывном режиме 1, 2 1,Недостатком известного устройства является относительно большая величина погрешности умножения частоты, которая складывается из погрешности от нестабильности и асинхронности частоты тактовых импульсов, погрешности вследствие квантования периода Ти погрешности, возНикающей из-эа потеринезначительной части периода умножаемой частоты на перезапись информации из первого счетчика в регистр и затем в третий счетчик, что существенно снижает областьприменения устройства преобразования частоты.Цель изобретения - уменьшение погрешности умножения частоты следования импульсов.Поставленная цель достигается тем, что в умножитель частоты следования импульсов, содержащий формирователь импульсов, вход которого является входом устройства, а выход подключен к управляющему входу регистра и входу элемента задержки, выход которогоподключен к установочному входу первого счетчика импульсов, выходы которого подключены к информационным входам регистра, а счетный вход - к выходу второго счетчика импульсов,счетный вход которого подключен квходу генератора импульсов и счетному входу третьего счетчика импульсовинформационные входы которого подключены к вцходам регистра, а выходявляется выходом устройства и подключен к первому входу элемента ИЛИ,выход которого подключен к управляю 1,щему входу третьего счетчика импульсов, введен дополнительный элементзадержки, вход, которого подключен квходу элемента задержки, а выходподключен к второму входу элементаИЛИ, установочный вход второго счетчика импульсов подключен к выходуэлемента задержки.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит формирователь1 импульсов, вход которого являетсявходом устройства, а выход подключен,к управляющему входу регистра 2 ивходу первого элемента 3 задержки,выход которого подключен к установочному входу первого счетчика 4 импульсов, выходы которого подключены кинформационным входам регистра 2, асчетный вход - к выходу второго счетчика 5 импульсов, счетный вход которого подключен к входу генератора б1027830 сигнала уменьшится в два раза, так 3импульсов и счетному входу третьегосчетчика 7 импульсов, информационныевходы которого подключены к выходамрегистра 2, а выход является выходомустройства в целом и подключен к первому входу элемента ИЛИ 8, выход которого подключен к управляющему входу третьего счетчика 7 импульсов, авторой вход - к выходу дополнительного элемента 9 задержки, вход которого 10подключен к входу первого элемента 3задержки., выход которого подключенк установочному входу второго счетчика 5 импульсов.УстройствО работает следующим образом.Входной периодический сигнал с периодом ТВХ поступает на формирователь1, формирующий короткие прямоугольныеимпульсы, период повторения которыхравен ТВХ . На счетный вход первогосчетчика 4 подаются импульсы с выходавторого счетчика 5, период следованиякоторых равен Т 4 =КТО, где То - периодследования тактовых импульсов на выходе генератора 6, К - коэффициентделения второго счетчика 5, равныйзаданному коэффициенту умножения частоты.За первый (после включения устройства) период входного сигнала осуществляется автоматическая настройкаустройства на работу. В этот периодвремени выходные сигналы не будут отражать требуемую зависимость ТТрхКПервый импульс с выхода формирователя 1, задерживаясь на первом элементе 3 задержки, устанавливает впервом счетчике 4 код 1111, а во40втором счетчике 5 - код, равный половине значения К,(заметим, что именнотакое исходное состояние счетчиков 4и 5 обеспечивает повышение точностипреобразования в два раза по сравне 45нию с прототипом).За период времени ТВХ на вход счетчика 5 поступитимпульсов, следо-Тх1 о50вательно, с учетом начального состояния счетчика 5, на вход счетчика 4 поступит импульсов. Следовательно, максимальная ошибка измерения периода входного как в пРототипе К=3 -. Здесь 1 г отвхт,к начает целую часть. С учетом того, что исходным состоянием счетчика 4 является код 1111 в этом счетчике за период Тх будет код М, так как первый импульс с выхода счетчика 5 установит код 000 в счетчике 4.Следующий импульс с выхода формирователя 1 поступает на управляющий вход регистра 2. По этому сигналу в регистр 2 переписывается код йиз счетчика 4. Этот же сигнал с выхода формирователя 1 поступает на элементы 3 и 9 задержек, величина задержки которых определяется временем установления переходных процессов в регистре 2. Задержанный сигнал с выхода элемента 3 задержки опять устанавливает в исходное состояние счетчики 4 и 5, а с выхода элемента 9 задержки (через элемент ИЛИ 8)осуществляет запись кода Йв счетчик из регистра 2 (состояние регистра при этом не изменяется).Импульсы с генератора 6 с периодом следования Та продолжают поступать на счетный (вычитающий) вход счетчика 5 и на счетный вход счетчика 7. При этом каждый импульс, поступивший на счетный вход счетчика 5, уменьшает его содержимое на единицу, Следовательно, через время (й)Т код в счетчиКе 7 станет нулевым, а следуоций импульс вызовет его отрицательное переполнение и на выходе счетчика 7:; возникает сигнал. Таким образом, период следования выходныхпульсов равен ТфТ й ТВФ причем точность воспроизведения за- . висимости Ту = ТВ 1 /К в среднем в два раза выше.Каждый сигнал с выхода счетчика 7 поступает через элемент ИЛИ 8 на управляющий вход счетчика 7,куда опять запишется код М. Дальнейшая работа устройства протекает аналогично описанному выше.Таким образом введение новых связей и элемента задержки позволяет повысить точность преобразования час-. тоты, а именно уменьшить максимальное значение абсолютной ошибки в два раза, что особенно ярко проявляется при использовании устройства в качестве блока управления специализи 5 1027830 Ьрованных устройств, занятых обработ- менты дискретизации входного сигнала.кой периодических сигналов, так как Эта погрешность накапливается и впри этом погрешность умножения выли- концеу например, в-го периода стано"вается в погрешность положения во вится равной в К" Тр, а в предлагаемомвремени места импульса, эадаоцего мо устройстве (ефК То)/2.Составитель М, фирстова Редактор Ю. Ковач Техред И,Гайду Корректор Г, Огар Заказ 4755/59Тираж 936 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4