Цифровой умножитель частоты

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 91 (И) 5 1 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОСУДАРС ПО ДЕЛАМ с ПИСАНИ АВТОРСКОМУ ВИДЕТЕЛЬСТВУ СССР3 В ельство00, НО,ьство СССР1, 04.04.7(54)(57) ЦИФРОВОЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТО- о ТЫ, содержащий последовательно сое- в диненные первый счетчик импульсов, д первый буферный каскад, первый счет-вы чик обратного счета, выход которогои соединен с выходной шиной умножите- о ля и с первым входом первого эле- . п мента ИЛИ, второй вход которого сое- с динен с выходом формирователя им- .с пульсов, вход которого подключен к в входной шине умножителя с входом и элемента задержки и входом записи д первого буферного каскада, а выход - ро с входом записи первого ответчика об-, д ратного счета, последовательно сое- ч диненные второй счетчик импульсов, .с второй буферный каскад и второй сче- т тчик обратного счета, выход которо- с го подключен к первому входу второ- н го элемента ИЛИ, второй вход которо- с го соединен с выходом формирователя д импульсов и входом записи второго н буферного каскада, а выход - с вхо- р дом записи второго счетчика обратно- н го счета, выход элемента задержки . т подключен к входам установки второго м счетчика импульсов и первого делите- ч ля частоты, счетный вход которого с соединен с выходом генератора так- п товых импульсов, а первый выход - д(прототип). ОБРЕТЕНИЯ со.счетным входом первого счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я .тем, что, с целью повышения точности умножения, в него ведены инвертор, первый и второй элементы И, триггер, второй делитель частоты, третий счетчик обратного счета и элемент сравнения кодов, вход установки которого соединен с выходом формиро-, вателя импульсов, входом запуска триггера и входом записи третьего счетчика обратного счета, информацинный вход которого соединен с перым информационным выходом первого елителя частоты, счетный вход - сходом инвертора, вход которого одключен к выходу второго счетчика е братного счета, и с первым входом ервого элемента И, выход которого фф оединен со счетным входом первого ф ф четчика обратного счета, а второй ход - с выходом генератора тактовых мпульсов, счетным входом второго а елителя частоты и йервым входом вто=го элемента И, выход которого сое-инеи со счетным входом второго счет ика обратного счета, второй вход -выходом триггера, вход сброса ко- Мф орого соединен с выходом третьего (ф четчика обратного счета, причем шиа установки коэффициента деления оединена с кодовыми входами первогоелителя частоты и элемента сравнеия кодов, информационный вход кото- ф ого соединен с вторым информационым выходом первого делителя часто-, м, информационный выход - с инфорационным.входом второго делителя астоты, выход которого соединен со Ф четным входом второго счетчика имульсов, а вход установки - с выхоом элемента задержки.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных устройствах, например, при измерении частоты, фазыФормч низкочастотных периодических сигналов. 5Известен цифровой умножитель частоты, содержащий последовательносоедйненные счетчик импульсов, буферный каскад и счетчик обратного счета,выход которого соединен с нервым,входом первого .элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с входом записисчетчика обратного счета, а второйвход - с входом записи буферногокаскада, первым входом второго элемента ИЛИ, выходом формирователя импульсов и входом элемента задержки,выход которого соединен с входом устаустановки счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход; 29которого через последовательно соединенные формирователь прямоугольныхимпульсов и делитель частоты соединен с выходом генератора тактовыхимпульсов и счетным входом счетчика 25обратного счета 13,Недостатком этого устройства является низкая точность умножения, проявляющаяся в нарушении периодичностивыходного сигнала. ЗО Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является цифровой умно- житель частоты, содержащий последовательно соединенные первый счетчикимпульсов, первый буферный каскад, первый счетчик обратного счета, выход которого соединен с выходной .шиной умножителя и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход 40 которого соединен с выходом формирователя импульсов, вход которого подключен к входной шине умножителя, с входом элемента задержки и входомзаписи первого буферного каскада, а 45 выход - с входом записи первого счетЧика обратного счета, последовательно соединенные второй счетчик импульсов, второй буферный каскад и второй счетчик обратного счета, выход ,которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходам формирователя импульсов и входом записи второго буферного каскада, а выход - с входом записи второго счетчика обратного счета, выход элемента задержки подключен к входам установки первого и второго счетчиков импульсов, счетный вход первого делителя частоты соединен с выходом генерато ра тактовых импульсов, первый выход - со счетным входом первого счетчика импульсов, а второй выход - со счетным входом второго счетчика импульсов,выход второго счетчика обратного 65 счета соединен с третьим входом,первого элемента ИЛИ Г 22.Недостатком известного устройства является недостаточная точность умножения, проявляющаяся внарушении периодичности выходногосигнала при больших значениях коэфФициента умножения,Цель изобретения - повышение точности умножения,доставленная цель достигаетсятем, что в цифровой умножитель частоты, содержащий последовательносоединенные первый счетчик импульсов, первый буферный каскад, первыйсчетчик обратного счета, выход которого соединен с выходной шиной умножителя и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, вход которого подключен квходной шине умножителя, с входомэлемента задержки и входом записипервого буферного каскада, а выходс входом записи первого счетчика обратного счета, последовательно соединейные второй счетчик импульсов,второй буферный каскад и второй счетчик обратного счета, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формирователяимпульсов и входом записи второгобуферного каскада, а выход. - свходом записи второго счетчика обратного счета, выход элемента задержки подключен к входам установки второго счетчика, импульсов и первогоделителя частоты, счетный вход которого соединен с выходом генераторатактовых импульсов, а первый выходсо счетным входом первого счетчикаймпульсов, введены инвертор, первыйи второй элементы И, триггер, второйделитель частоты, третий счетчик обратного счета и элемент сравнениякодов, вход установкй которого соединен с выходом формирователя импульсов, входом запуска триггера и входом записи третьего счетчика обрат,ного счета,. информационный вход котд.рого соединен с первым информационным выходом первого делителя частоты, счетный вход - с выходом инвертора,. вход которого подключен к выходу второго счетчика обратного счета, и с первым входом первого элемента И, выход которого соединен сосчетным входом первого счетчика обратиогб счета, а второй вход - свыходом генератора тактовых импульсов, счетным входом второго делителя частоты и первым входом второгоэлемента И, выход которого соединенсо счетным входом второго счетчикаобратного счета, второй вход - свыходом триггера, вход сброса кото 1.ого соединен с выходом третьегосчетчика обратного счета, причем1088107 10 15 20 прямоугольные импульсы,.период повторения которых равен периоду входного сигнала Т . Эти импульсы поступают на вход элемента 8, на входы 25 записи буферных каскадов 2 и 10,счетчика 19, установочные входы делителей 13 и 18 и элемента 21, а также навход запуска триггера 17. Насчетный вход счетчика 1 поступаютимпульсы с выхода делителя 13 с часторой й= /К, на счетный вход счетчика 9 йоступают импульсы с выходаделителя 18 с частотой Г = Г. /М Е/п,где М - коэффициент деления делите ля 13 или коэффициент умножения устройства, - = 1,2,3, - коэффициент увеличения частоты делителя 18по сравнению с делителем 13,Гчастота повторения импульсов генератора 14; и - остаточное число импульсов в конце периода входного сигналав делителе .13.За период входного сигнала Тввсчетчике 1 поступает число импуль сов равное Б = Г,./1 с т а всчетчик 9 -:Б 2 =й-/и ТвБ конце периода входного сигналаимпульсом с выхода формирователя 6эти числа перезаписываются соответственно в буферный каскад 2, счетчик3 и в буферный каскад 10 и счетчик11. На счетные входы счетчиков:3 и11 поступают импульсы с частотой Гс выхода генератора 14.В результате этого числО М считывается со счетчика 3 после герезаписи через промежуток времени, равный ТЗ, фТ /И а.счетчика 11 черезпромежуток времениравный Т,: =Т /КНа выходах счетчиков 3 и 11 черезпромежутки времени, равные соответственно Т,и Т цобразуются импульсы, которые через элементы 5 и 12 поступают на входы записи счетчиков 3и 11 соответственно, благодаря чему,35 40 вход которого соединен с первым информационным .выходом первого делите- .ля 13 частоты, счетный вход - с выхо дом инвертора 20, вход которого подключен к выходу второго .счетчика 11обратного счета и с первым входомпервого элемента 15 И, выход которого 60 второго делителя 18 частоты и первымвходом второго элемента 16 И, выход 65 шина установки коэффициента деления соединена с кодовыми входами первого делителя частоты и элемента срав.нения кодов, информационный вход которого соединен с вторым информационным выходом первого делителя частоты, информационный выход - с инФормационным входом второго делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом второго счет.чика импульсов, а вход установкис выходом элемента задержки.На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.Цифроэой умножитель частоты содержит последовательно соединенные первый счетчик 1 импульсов, первый буферный каскад 2, первый счетчик 3 обратного счета. выход которого соединен с выходной шиной 4 умножителя и с первым входом первого элемента 5 ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом Формирователя б импульсов, вход которого. подключен к входной шине 7 умножителя, с входом. элемента 8 задержки и входом записи первого буферного каскада 2, а выход - с входом записи первого счетчика 3 обратного счета, последовательно соединенные второй счетчик 9 импульсов, второй буферный каскад 10и второй счетчик 11 обратного счета,.выход которого подключен к первомувходу второго элемента 12 ИЛИ, второй вход которого соединен с выходомформирователя б импульсов и входомзаписи второго буферного каскада10, а выход - с входом записи второго счетчика 11 обратного счета, выход элемента 8 задержки подключен к входам установки второго счетчика 9 импульсов и первого делителя 13 часто.ты,.счетный вход которого соединен с выходом генератора 14 тактовых импульсов, а первый выход - со счетным входом первого счетчика 1 импульсов,.первый 15 и второй 16 элементы И,триггер 17, второй делитель 18 частоты, третий счетчик 19 обратного счета, инвертор 20 и элемент 21 сравнения, кодов, вход установки которого соединен с выходом Формирователя 6 импульсов, входом запуска. триггера 17 и входом записи третьего счетчика 19 обратного счета, информационный соединен со счетным входом первого счетчика 3 обратного счета, а второй вход - с выходом генератора 14 тактовых импульсов, счетным входом которого соединен со счетным входомвторого счетчика 11 обратного счета,второй вход - с выходом триггера 17,вход сброса которого соединен с выходом третьего счетчика 19 обратногосчета, причем шина 22 установки коэффициента деления соединена с кодовылщвходами первого делителя 13 частотыи элемента 21 сравнения кодов, информационный вход которого соединен свторым информагионным выходом первогоделителя,13 частоты, информационный выход - с информационным входом второго делителя 18 частоты, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика 9 импульсов, а вход установки - с выходом элемента 8 задержки. Нифровой умножитель частоты работает следулцим образом.Формирователь б из входного .перно. дического сигнала формирует короткие. 1088107 30 ВНИИПИ Заказ 2687/51 Тираж 862 ПодписноеееееееееееЕФилиал ППП Патввтф, г. Ужгород, ул. Проектная,4Ф числа Ли и перезапнеываются из. буферных каскадов 2 и 10 сеответственно в счетчики 3 и 11, Таким образом, за период входного сигнала Т на вкходе счетчика 3 образуется чисВв ло импульсов, равное К = ТВ /Т,и,.ехНа выходе счетчика 11 число импульсов всегда будет равно и , т.е, числу оставшихся в конце периода ТЕ в делителе 13 импульсов, а период йх будет зависеть от соотношения /и, 10 которое всегда равно целому числу.Величину отношения Е/и определяет элемент 21 сравнения кодов, который в конце периода входного сигнала по импульсу с выхода формирователя 6 15 обеспечивает сравнение числа Е, поступающего с шины 22, с числом и, поступающим с информационного выхода делителя 13. Определив отношение к/и элемент .1 управляет работой делителя 18 таким образом, что на его выходе выра. Яктываются импульсы с частотой, равной частоте делителя 13 (в два, три м боге раэ выше, в зависимости от отношения К/и), Поэтому на выходе счет чика 11 период выходных импульсов будет изменяться в зависимости от в величины и Инвертированные элементом 20 импульсы с выхода счетчика 11 поступают на вход элемента 15, запрещая прохождение одному импульсу с выхода генератора 14. Лоэтому на выходе счетчика 3 выходной импульс будет как бы задержан" на один период. Количество таких "э.адержанных" импульсов равно количеству оставшихся в делителе 13 импульсов, т.е. числу и. 4 О Выполнение этого условия обеспечивается следующим образом, Число и из делителя 13 в конце периодаТпереписывается в счетчик 19, иимпульсы с выхода счетчика 11 черезинвертор 20 уменьшают величину идо нулевого значения, с появлениемкоторого иа выходе счетчика 19 появляется импульс, который поступаетна вход сброса триггера 17, устанавливая его в нулевое состояние,тем самым запрещая прохождение импульсов с выхода генератора 14 черезэлемент 16 на счетный вход счетчика 11. В единичное состояние триггер 17 устанавливается импульсом свыхода Формирователя 6, по которомупроисходит запись в буферные каскады 2 и 10 и счетчики 3 и 11 содержимого счетчиков 1 и 9 соответственно,записывается число и в счетчик 19 ичисла и и м в элемент 21, а импульсом с выхода элемента 8 устанавливаются в нулевое состояние счетчики1 и 9, а также делитель 13. Далеепроцесс повторяется аналогично изложенному выше, т.е. происходит коррекция периода выходных импульсовна выходе счетчика 3. Если при отношении к/и = 1 происходит корректировка периодов первых и-импульсов,то при Х/и 2,3 происходит корректировка периодов вторых, третьихи т.д. импульсов. Тем саум обеспечивается равномерное распределениеимпульсов с периодом Т. в периоде-емуТвхПогрешность умножения предлагаемого устройстване превышает величины 1/Г , тогда как у известного онавыше и зависит от значения входнойчастоты,