Делитель частоты

СОВХОЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН О 16282 3/6 1)З Н Оз ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фТОРСНОМ ВИ ЕТЕЛЬСТВУ больших 3 чении коэффициен ющхся, в частно ми, при высоком тов дел сти, пр быстро - обес ния, вьража стыми числа действии, Ц печение люб деления И в ель изобретения ых значений коэф фидиент до пределах от 2- основание(56) Авт 149770 СССР1986,И видетельство 03 В 19/ОО,Юдицкий Д а в остато о о ий И,Я. и арифметик куш Машиннаясах. - Мс. 77,ных кла с 968,. ек ове адно СР1982 импульс сатьсяучения 1(57) Изобретение относится кной технике и может использов синтезаторах частот для по 11 И;, где К счета 1-г=1счетчика импульсов (1 = 1,2 п),п - число счетчпког 1 Поставленнаяцель достиг ется введение мультиплсоров 2 и переключателей 6, Устройство также содержит элемент И 3,выходную и входную шины 4 и 5, Приведены примеры проектирования делителей частоты с различнььи диапазонами коэффициентсв деления, 1 з.п,ф-лы, 1 ил,15 20 25 30 К = КИ 1+ КИзобретение относится к. импульсной технике и может быть использовано в синтезаторах частот для получения больших значений коэффициентов деления частоты, вьражающихся,в частности, простым числом, при высоком быстродействии.Цель изобретения - обеспечейиелюбых значений коэффициента деления И в пределах от 2-х до Г И1 й=1где И - основание счета -го счетчика импульсов (д =. 1,.2 и),п - число счетчиков импульсов, присохранении быстродействия,На чертеже приведена электрическая структурная схема устройстваДелитель частоты содержит и счетчиков 11, 1 о.2,ое, 1 п импульсовс взаимно простыми основаниями счетаИ (1 = 1 у 2 уп), .Выходы которехсоединены с адресными входами,соответствующих мультиплексоров 2,1,2.2, , 2,.п, выходы которых соединены с соответствующими входами пвходового элемента И 3, выход которого соединен с выходной шиной 4 и сустановочньми входами. счетчиков1.1, 1.2 1,п импульсов, счетные входы которых соединены с входной ппной 5, Входы переключателей6.1, 6.2, , 6.п. соединены с шинойлогической единицы,выходы - с И,-Г 1,информационными входами (; - остатокот дроби И/И , соответствующих мультиплексоров 2,1, 2,2,2.п.Каждый из счетчиков (1. 1, 1.2,1.п).имиульсов соцержит двоичньпсчетчик 7 импульсов, выходы разрядовкоторого соединены с соответствующими входами дешифратора 8 и выходамисчетчика импульсов, счетный вход которого соединен со счетным входомдвоичного счетчика 7 импульсов, входсброса которого соединен с выходомэлемента ИЛИ 9, первый вход которогосоединен с выходом дешифратора 8,второй вход " с установочным входомсчетчика импульсовДелитель частоты работает следующим образом. Работа устройства основана на известной в теории чисел теореме об однозначном соответствии любого наперед заданного целого числа и совокупности остатков от его деления на некбторое количество взаимно простых чисел при условии, что произведение этих чисел не менее исходного заданного числа,Например, если задано число 101и выбраны взаимно простые числа4, 5 и 7, произведение которых 140больше 101, то совокупность остатковот деления числа 101 на 4,5 и 7 соответственно такова; 1, 1, 3. Согласноуказанной теореме в пределах от 1 до140 не существует другого числа,кроме 101, которому бы содтветство-вала такая же совокупность остатков,Можно сказать, что числа 1, 1, 3 являются своего рода кодом числа 101в системе остаточных классов повзаимно простым основаниям (модулям)5 фПусть на пину 5 поступает непрерывная последова".ельность импульсови в некоторый начальный момент времени все счетчики 7 обнулены, Благодаря наличию дешифраторов 8 каждыйх-й счетчик 1 осуществляет счет входных импульсов по основанию И,. Приэтом х-й дешифратор 8 опознает такуюсовокупность нулей и единиц в разрядах "го счетчика 7, которая соответствует числу И после чего этотсчетчик через элемент 9 обнуляется,и процесс счета повторяется,Для обеспечения работы устройстваразрядность Б, -х счетчиков 7 и дешифраторов 8 выбрана из условия Б, ) 1 од ИБ,-1,2Рассмотрим теперь состояние х-го счетчика 7 после поступления К-го импульса. Число К всегда можно представить в виде где К - целое число выбранное так,что 0 К -И; "1.Поскольку прй прохождении каждых И, импульсов -и счетчик 7 обнуляется, то содержание его разрядов зсегда соответствует числу К т.е. остатку от деления числа К на И;.По мере счета импульсов число К,1 двоичный код которого соответствует содержанию разрядов счетчика 7, периодически пробегает ряд значений от 0 до И,. и в некоторые моменты времени принимает, в частности, значениеК,= М,( И, Но 1 ф, - это номер (и, .следовательно, адрес входной шины) -го мультиплексора 2, на которьпЪ через переключатель 6 подана логичес1 б 2820 5101520 Для обеспечения высокого быстродействия взаимно простые числя Ифцслесообраэно выбирать небольшими и25 в таком количестве, чтобы их произведение было не меньше, максимальноготребуемого коэФФициента деления частоты Небольпп(е эцячеция И; позволяют использовать стандартную элемецт 30 цую базу, рассчитанную обычно на несколько разрядов (3-4)Практическиэта це является сколь-шб:дь существенным ограничением и;.:ксимяльцогокоэФФициецта деления, тяк кяк произведение взаимно простых целых чисел35растет очс;ць быстро с ростом числасомножителей (те, с ростом числаканалов п), Пяпример, ограничиваясьтолько трехразрядцьми двоичными счетчиками 7 ц основаниями счета Х,5, И= 7, = 8, можно получатьгоэффициец ы деления до 11,дспХГ 1 = 280, а добавив еще двухразрядный счетчик и выбрав основание счета,5 3, можно довести возможныи коэФФициентделения до 840, Рсли выйти за рамки2- и 3-разрядных счетчиков и использовать еще один 4-разрядный счетчики основание счета 11, то верхняя гра ница возможных коэФФициентов делениявозрастет до 9240, Добавление еще одного 4-разрядного счетчика и выбороснования счета 13 позволяет довестиверхнюю границу коэФФициентов деления 55 устройства до 120120, что не являетсяпределом, но, по-видимому, уже охва- .тывает все разумные потребности. Итак,для реализации любых коэФФициентовделения (при предельно высоком быкая единица Следовательно, в этотмомент времени логическая единицапоявляется на выходе этого мультиплексора. Ее появление означает, что через 1-й счетчик 1 прошло либо И,",либо И+ И либо М,+ 2 Г ф и т.д.входных импульсов,Таким образом, комбинация счетчика 7 с соответствующими деппФратором8 и мультиплексором 2 реагирует только на такое количество входных импульсов, которое будучи поделенным цяМ дает в остатке число И,.Точно также работают остальныеиканалов, состоящие из счетчика 7,дешифратора 8, элемечта 9, мультиплексора 2 и переключателя б Приэтом на выходах всех мультиплексоров2 импульсы появляются, вообщеговоря,не одновременно, поскольку основаниясчета .И, в каналах различны Однакопри поступлении В = И-го импульса(И - требуемый коэФФициент деления)на выходах всех мультиплексоров 2 одновременно появляются импульсы, поскольку именно в этот момент времениво всех счетчиках 7 их содержимоеК становится равным М,- номеру(адресу) входной шины своего (-го)мультиплексора 2, на которую через-й переключатель б подана логическая единица, В свою очередь это приводит к появлению импульса ца выходеэлемента 3 и на,шине 4, которьп обнуляет все счетчики 7, После этогопроцесс повторяется, и ца шине 4 образуется последовательность импульсов, следующих в М раз реже, чем нашине 5, т,е, обеспечивается делениечастоты в Ю разПоскольку принцип действия делителя частоты не зависит от свойствчисла И, выражающего требуемый коэФФициент деления, в данном устройствеможет быть реализован любой коэФФи.циент деления, це превышающий произведения выбранных оснований счета И;в счетчиках 1. Для перехода от коэФФициента деления И к И необходимо определить новые знаЧения остатков М от деления(числа 11 на Б, ( = 1, 2, и).После этого переключателями б уровень логической единицыподается на входные шины мультиплексоров 2 с найценными новыми номерами Мф. Такое переключение может осуществляться как механически, так и эцектрически с помощью электронных средств.Количество инФормационных входов мультиплексора 2 и соответственно выходных контактов переключателя б для реализации полных возможностей устройства должно быть равно основанию счета Н , д-го счетчика 1, которое не превосходит 2, где Б,- разрядность -го счетчика 7. При заранее известных ограничениях на коэФФициент деления И количество инФормационных входов определяется максимальным значением остатка Мцрс от деления И (из всего набора его возможных значений) ня основание счета И,Количество адресных шин -го мультиплексора должно быть равно Б-раз рядности ь. в .го счетчика 71Заказ 348 Тираж 457 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениямоткрытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж. ,Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,101 стродействии) вплоть,до 280 нужно 3 канала, до 840 - 4 канала, до 9240 - 5 каналов, до 120120 - 6 каналов и т.д, При этом быстродействие делите 5 ля частоты в целом ограничивается лишь быстродействием двоичного счетчика с максимальным количеством разрядов. При использовании элементной базы с эмиттерно связанной логикой верхняя граничная частота может существечно превышать 100 МГц и.при этом слабо зависит от числа каналов и, так как быстродействие счетчиков.с основаниями 11 и 13 отличаются мало (оба они 4-разрядные),В случае, если требование высокогобыстродействия не является определяющим, для сокращения числа каналови уменьшения объема аппаратуры взаимно простые основания счета И; целесообразно выбиратьвозможно большими,но с учетом возможностей элементнойбазы. Например, для 4-разрядной элементной базы уже в двухканальной схемеделителя можно получить максимальныйкоэФФициент деления 240 с основаниямисчета 15 и 16, в 3-канальной - 3120с основаниями счета 16, 15 и 13., "; 304-канальной - 34320 с основаниямисчета.,16, 1513 и 11, и т,.д,Отметим, что выбор оснований счета И и количества каналов и с точки зрения работоспособности устройства и ,достижения цели изобретения ограничи" вается лишь требоваьием, чтобы их произведение ,Г 1 И,было не меньше максимального зйачендч требуемого коэФФициента деления частоты, Конкретные численные значения И удовлет 1 У воряющие этому условию, могут быть произвольными, но при их выборе следует учитывать противоречивые в данном случае требования быстродействчя и минимума объема аппаратуры, выполняемой на стандартной элементной, базе. 1. Делитель частоты, содержащий"и. счетчикор импульсов с взаимно про" стыми основаниями счета. И(1 = 1 29 Уп), счетные входы которых соединены с входной шиной, и-входовый элемент И и выходную шину, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюобеспечения любых значений коэФФициента деления И в пределах от 2-х добГ 1 И при сохранении быстродействия,1в него введены и переключателей ии мультиплексоров, адресные входыкаждого из которых соединены с выходами соответствуюшего счетчика импульсов,установочный вход каждого из которыхсоединен с выходной шиной и с выходом и-входового элемента И, входыкоторого соединены с выходами соответствующих мультиплексоров, М,-еинФормационные входы которых (где И -остаток от деления коэФФициента делепия И на основание счета И -го сче. -чика импульсов) через соответствующиепереключатели соединены с шиной логи "ческой единицы,2, Делитель частоты по п. 1,о т л и ч а ю щ и й .с я тем, чтосчетчик импульсов содержит двоичныйсчетчик импульсов, выходы разрядовкоторого соединены с соответствующимивходами дешиФратора и выходами счетчика импульсов, счетный вход кот.рогосоединен со счетным входом двоичногосчетчика импульсов, вход сброса -которого соединен с выходом элемента ИЗБ.первьй вход которого соединен с выходом дешиФратора, второй вход - сустановочным входом счетчика импульсов.