Цифровой умножитель частоты

(19) 01 3(59 Н 03 К 5/156 ГОСУДАРСПО ДЕЛ ЕЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56 ) 1. Авторское свидетельство СССРМ 799146, кл. Н 03 К 23/00 //Н 03 В 19/00, 04.04.79.2. Авторское свидетельства СССРР 843201, кл. Н 03 К 5/01, 04.04. 79.(54)(57) ЦИФРОВОЙ УИНОЖИТЕЛ 1 ЧАСТОЩ,содержащий счетчик импульсов, выходкоторого через буферный каскад соединен с входом первого счетчика обратного счета, генератор тактовыхимпульсов, выход которого соединенс входом делителя частоты, выходкоторого соединен со счетным входомсчетчика импульсов, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходнойшиной и с выходом первого счетчикаобратного счета, а выход в . с входомзаписи этого счетчика, формировательимпульсов, вход которого соединен свходной шиной умножителя частоты, авыход - с входом записи буферного каскада и входом элемента задержки, выход которого подключен к входу сброса счетчика импульсов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности умножения, в него введены второй счетчик обратного счета, информационный вход которого соединен с информационным выходом делителя частоты, вход записи - с выходом Формирователя импульсов, а счетный вход - с выходом первого счетчика обратного счета, элемент сравнения, информационный вход которого соединен с информационным выходом второго счетчика обратного счета, а вход синхронизации - с выходом первого счетчика обратного сче- В та, одновибратор, вход которого подключен к выходу элемента сравнения, элемент И, первый вход которого сое- ую динен с выходом генератора тактовых а ф импульсов, второй - с выходом одновибратора, выход - со счетным входом первого счетчика обратного счета, а вход элемента ИЛИ и вход сброса . 1 ювй делителя частоты соединены с выходом элемента задержки.ЖИзобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано вустройствах измерительной и вычис -лительной техники.Известен цифровой умножитель час 5тоты, содержащий последовательносоединенные счетчик импульсов, буферный каскад и счетчик обратного счета, выход которого соединен с первымвходом первого элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с входом записисчетчика обратного счета, а второйвход - с входом записи буферного1 каскада, первым входом второго элемента ИЛИ, выходом формирователяимпульсов и входом элемента задержки,5выход которого соединен с входомустановки счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второивход которого через последовательно фсоединенные формирователь прямоугольных импульсов и делитель частоты соединен с выходом генератора тактовыхимпульсов и счетным входом счетчикаобратного счета 11,25Недостаток известного устройствазаключается в низкой точности умно-.жения.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является цифровой умножитель частоты, содержащийсчетчик импульсов, выход которого через буферный каскад соединен с входом первого счетчика обратного счета, генератор тактовых импульсов, вы ход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, первый элемент ИЛИ, первый входкоторого соединен с выходом первого 40счетчика обратного счета и выходнойшиной устройства, а выход - с входомзаписи этого счетчика, формировательимпульсов, вход которого соединен свходной шиной устройства, а выход - 45с входом записи буферного каскада ис входом элемента задержки, выходкоторого подключен к входу сбросасчетчика импульсов, а также последовательно соединенные второй счетчикимпульсов, второй буферный каскад ивторой счетчик обратного счета, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика обратного счета и третьим входомпервого элемента ИЛИ, а выход - со 55счетным входом второго Счетчика обратного счета, второй вход - с входомзаписи второго буферного каскада ивыходом генератора тактовых импульсов,причем счетный вход второго счетчика 60импулЬсов соединен с вторым выходомделителя частоты, а вход установкис выходом элемента задержки 21,Недостаток - низкая точность умножения. Цель изобретения - повышение точности умножения.Поставленная цель достигается тем что в цифровой умножитель частоты, содержащий счетчик импульсов, выход которого через буферный каскад соединен с входом первого счетчика об-.ратного счета, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходной шиной и с выходом первого счетчика обратного счета, а выход - с входом записи этого счетчика, формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной умножителя частоты, а выход - с входом записи буферного каскада и входом элемента заддержки, выход которого подключен квходу сброса счетчика импульсов, введены второй счетчик обратного счета, информационный вход которого соединен с информационным выходом делителя частоты, вход записи - с выходом формирователя импульсов, а счетный вход - с выходом первого счетчика обратного счета, элемент сравнения, информационный вход которого соединен с информационным выходом второго счетчика обратного счета, а вход синхронизации - с выходом первого счетчика обратного счета, одновибратор, вход которого подключен к выходу элемента сравнения, элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй - с выходом одновибратора, выход - со счетным входом первого счетчика обратного счета, а вход элемента ИЛИ и выход сброса делителя частоты соединены с выходом элемента задержки.На чертеже приведена структурная схема устройства.Цифровой умножитель частоты содержит счетчик 1 импульсов, выход которого через буферный каскад 2 соединен с входом первого счетчика 3 обратного счета, генератор 4 тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делителя 5 частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика 1 импульсов, элемент 6 ИЛИ, первый вход которого соединен с выходной шиной 7 и выходом первого счетчика 3 обратного счета, а выход - с входом записи этого счетчика, формирователь 8 импульсов, вход которого соединен с входной шиной 9 устройства, а выход - с входом записи буферного каскада 2 и с входом элемента 10 задержки, выход которого подключен к входу сброса счетчика 1 импульсов, второй счетчик 11 обратного счета, информационный вход которогосоединен с информационным выходом делителя 5 частоты, вход записи - с выходом формирователя 8 импульсов, а счетный нход - с выходом первого счетчика 3 обратного счета, элемент 12 сравнения, информационный вход 5 которого соединен с информационным выходом вто. .о счетчика 11 обратного счета, а вход синхронизациис выходом первого счетчика 3 обратного счета, одновибратор 13, вход 10 которого подключен к выходу элемента 12 сравнения, элемент 14 И, первый вход которого соединен с выходом генератора 4 тактовых импульсов, второй - с выходом одновибратора 13, выход - со счетным входом первого счетчика 3 обратного счета, а вход элемента 6 ИЛИ и вход сброса делителя 5 частоты соединены с выходом элемента 10 задержки.Устройство работает следующим20 образом.Формирователь 8 из входного периодического входного сигнала формирует короткие прямоугольные импульсы, период повторения которых равен периоду входного сигнала. Эти импульсыоступают на входы записи буферного каскада 2 и счетчика 11, а также на вход элемента 10, с выхода .которого задержанные импульсы подаются на вхо-З 0 ды сброса делителя 5 и счетчика 1, а также через элемент б ИЛИ на вход записи счетчика 3, синхронизируя их работу с входным сигналом. Импульсы с выхода делителя 5 с частотой повто"35 рения равной 1 =1 т /и, где 1-частота повторения импульсов генератора 4; и - коэффициент деления делителя 5, равный коэффициенту умножения цифрового умножителя частоты, , 40 поступают на счетный вход счетчика 1. За время, равное длительности периода Т, в счетчик 1 поступает число импульсов М = тт /и Ть . В конце периода это число перезаписывается в 45 буферный каскад 2 и в счетчик 3. Так как в большинстве случаев чаотота повторения импульсов генератора 4 за время периода входного сигнала не делится на.целое число импульсов,й то в конце периода в делителе 5 окажется некоторое число лишних" импульсов частоты 1 т , причем их количество может достигать величины и -1. Эти импульсы (их число 1 в конце периода ТЫ записываются в счетчик 11. На счетный вход счетчика 3 через открытый элемент 14 И поступают импульсы с выхода генератора 4, в результате число й считывается из счетчика 3 через промежуток времени, равный 60 Т= Й / 1, . На выходе счетчика 3 образуется импульс, который через элементб ИЛИ поступает на вход управления записью счетчика 3, а информация перезаписывается из буферного каска да 2 в счетчик 3. И, если в счетчике 11 не записано "лишних" импульсов, то период выходных импульсов принимает вид Т =Ту /и = М /ЬПри наличии в счетчике 11 импульсов последнее выражение не является. точным равенством. Коррекция выходного периода осуществляется следующим образом.Первый импульс с выхода счетчика 3 поступает на счетный вход счетчика 11 уменьшая число записанных в нем импульсов на один, и на вход элемента 12, осуществляя синхронизацию его работы опрос). Так как импульсы в счетчике 11 есть, то импульс с выхода счетчика 3 проходит через элемент 12, запуская одновибратор 13 задним фронтом. Импульс с выхода од-новибратора 13 закрывает элемент 14 И на время прохождения одного импульса с генератора 4. Поэтощ следующийимпульс с выхода счетчика 3 появляется черезК 1тИмпульс с выхода счетчика 3 уменьшает число импульсов в счетчике 11 на один. Вновь запускается одновибратор 13 и "заграждается" импульс с генератора 4. Время появления нового импульса и последующих с выхода счетчика 3 определяется последним выражением. Это происходит до тех пор, пока в счетчике 11 не останется один импульс. При этом закрывается элемент 12 для прохождения очередного .импульса с выхода счетчика 3, хотя счетчик.11 и обнуляется. Тем самым предотвращается совпадение последнего п -го импульса с импульсом на выходе формирователя 8. Так осуществляется коррекция Тьер .В известном устройстве 1 21 к концу периода входного сигнала в счетчике обратного счета может накопиться и -1 "лишних" импульсов. Поэтомус приходящий импульс входногО сигналачерез элемент ИЛИ переписывает из буферного каскада число И , т,е. время между предыдущим импульсом на выходе счетчика обратного счета и последующим составляетй о -4Т= +тттЭто является значительной погрешностью умножения. В то же время при большом коэффициенте умножения, т,е. при иЙ, возникает возможность увеличения коэффициента умножения, так как число флишних" импульсов может достигнуть величины Й , 2 Й и т.д., что является также значительной погрешностью умножения.В предлагаемом устройстве вреМя "лишних" импульсов как бы усредняется в периоде входного сигнала и искаЗаказ 3621/41 Тираж 862 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патентф, г.ужгород, ул.Проектная, 4 жение коэФФициента умножения отсутствует, так как в счетчике 3 не образуется"лишнихф импульсов, поскольку при отсутствии корректирующей цепи, но при одновременной синхронизации делителя 5 и счетчика 3, число "лишнихф импульсов в них к концу периода входного сигнала одинаково, а поскольку введены элементы коррекции, то в счетчике 3 нет и флишнихф импульсов. На выходе данного устройст О ва импульсы появляются через время, равное Ты= Т / о + Ь Т, где а Т- погрешность умножения, которая не превышает 1/1.Элемент 10 йредназначен для Фор мирования импульсов сброса делителя 5 и счетчика 1, а также импульса записи счетчика 3 в конце каждого периода после перезаписи числа, подсчитанного счетчиком 1 за период ТЬ, в буФерный каскад 2, и числа флишних" импульсов из делителя 5 в счет11Таким образом, введение второго счетчика обратного счета, элемента сравнения, одновибратора и элемента И позволяет повысить точность и периодичность умножения циФрового умно- жителя частоты путем усреднения ошибки умножения по периоду входного сигнала, что выгодно отличает предлагае мое устройство от известного.