Умножитель частоты

Союз Советскин Соцмалмстицескмх Реслублнк)М Кл.Н 036 19 Л 6. Обр 7/16 присоединени явк Государственный кометеСовета Мнннстрое СССРпо делам нзобретеннйн открытей.10 летен икования описания 15, 12, 7,П. Ч В, В,И.Энти М.Бродецкий 1) Заявите краинский заочный политехнический институ(54) УМНОСТИ ЧАСТО Изобретение относится к техническим средствам вычислительной техники, в частности к широкодиапазонным умножителям частоты, и может быть использовано в вычислительных устройствах, в системах автоматического уйравленияе телемеханики и других устройствах, имеющих частотный выход.Известен умножитель частоты, содержащий управляемый генератор, делитель частоты в цепи обратной связи и триггер.Однако в известном умножителе работа диапазона умножаемых частот (полосы синхронизма и захвата) незначительна.С целью расширения полосы захвата синхронизации и защиты схемы умножителя от потерь импульсов умножаемой частоты в предлагаемый умножитель частоты введены генератор тактовых импульсов, четыре схемы синхронизации, два триггерных счетчика, схема защиты и балансный демодулятор, при этом вы(72) Авторы В.М. ТрохиНизобретенияВ,И.Пенкина ход генер а тор а тактовых импульс опподключен непосредственно к однимвходам триггерных счетчиков и через две схемы синхронизации - ка5 вторым входам этих же триггерпыхсчетчиков, выходы которых черездве другие схемы синхронизацйи соединены со входами схемы защ 1;:выход последней через последолз- О тельно соединенные триггер и балансный демодулятор подключен ковходу управляемого генератора,уа чертеже изображена функциональная схема предлагаемого множителя частоты.Предлагаемйй умножитель содержит генератор 1 тактовых импус 1-.;четыре схемы синхронизации 2-5,два триггерных счетчика б и 7, схему защиты 8 триггер 9, балансныЫ о модулятор 10 е управляемый генератор11, делитель частоты 12.Принцип работы умножителя частоты целесообразно рассматривать в трех режимах.В первом режиме при отсутствииимпульсов умножаемой частоты /, и446940 3импульсов частоты, у, ооратнойсвязи схема работает следующим образом.Генератор 1 тактовых импульсовпериодически вырабатывает однополярные импульсы тактовых частотР; и Р; , смещенных во временина половину периода их колебаний.Импульсы тактовой частоты Б,поступая на счетные входы младшихразрядов триггерных счетчиков 6 и7, выполняющих роль интегрирующегоустройства, синхронно заполняютих. Благодаря начальноИ записиединицы в один из старших разрядов триггерных счетчиков выходныеимпульсы со старших разрядов счетчиков сдвигаются во времени точнона половину их периода. 20Воздействуя через схему защиты8 на триггер 9, преобразующий совместно с триггерными счетчиками 6и 7 импульсы входной частотыичастоты ,5, обратной связи в широтно-импульсное напряжение, среднее значение которого пропорционально интегралу по времени отразности частот Л, и Л , этиимпульсы вызывают колебательныйрежим триггера со скважностью,равной О,5, при этом напряженйе навыходе балансного демодулятора 10отсутствует, так как он выполненпо балансной схеме и представляетсобой активный Й С-фильтр нижних 35частот с усилителеел.Во втором режиме работа схемыпри наличии импульсов умножаемойчастоты , происходит следующимобразом.40Импульсы частотыпоступаютна вход схемы синхронизации 2, которая запоминает их путем изменения состоянкя триггера, входящегов эту схему, и осуществляет ввод 45импульсов частотына второйсчетный вход триггерного счетчикаб синхронно с импульсол тактовойчастоты б . Аналогично раоотаютсхемы синхронизации 3, Ф и 5, в 5 орезультате чего достигается защитасхемы умножителя от сбоев и беэвозвратнои потери информации.Помимо тактовых импульсов частоты Б триггерные счетчики 6 и 557 заполняются импульсами частоти т, , это приводит к изменению скважности импульсного напряжения триггера 9, что, в своюочередь, вызывает йоявление среднего значения постоянного напряжения на выходе балансного демодулятора 10. На выходе управляемого генератора 11 появляется импульсное напряжение, частота которого соответствует коэффициенту деления, установленному на делителе частоты 12.Следовательно, в установившемсярежиме строго выдерживается равенство : Я,В третьем режиме цроцессаработыумножителя частоты может произойти скачкообразное изменение значения умножаемой частоты Лпри этом наступает сбой, безвозвратная потеря некоторого количества импульсов умножаемой частоты и нарушение синхронизма; дляизбежания этого в умножителе предусмотрена схема защиты 8, представляющая сооой реверсивйый управляемый сдвиговый регистр, которыИ совместно с триггернымисчетчиками 6 и 7 обеспечивает бесперебойную работу умножителя в динамических режимах.При резком возрастании частотыЯ (однако при условии , ( Р, )частота выходных импульсов со стар.шего разряда триггерного счетчика6 может превысить частоту выходных импульсов со старшего разрядатриггерного счетчика 7 в два и более раза. В этом случае реверсивный сдвиговый регистр схемы защиты8 прекращает колебательный режимтриггера 9, установив его в состояние, при котором полное напряжение йоступает на управляемый генератор, а последний, вырабатываясигнал более высокой частоты, осуществляет компенсацию рассогласования в схеме. Одновременно схемазащиты запоминает количество импульсов рассогласования и разре-,шает нормальный режим раооты выходного триггера только при условии полнои компенсации.При таком способе защиты схемыумножителя несколько ухудшаютсядинамические показатели, но отсутствует потеря сихрониз 1 ла и безвозвратная потеря импульсов умножаемой частотыЕмкость динайической памятисхемы защиты определяется формулойЯ -2 "т)гдв и - количество разрядовтриггерного счетчика;т - количество разрядов реверсивного регистра.Возвращение схемы в нормальныИрежим работы происходит автоматически по мере уменьшения разности5между количеством импульсов частоты Л, и количеством импульсов частоты ЛБлагодаря частотно-фазовому принципу работы цифро-аналогового интегратора, свойствам дискретного делителя частоты и построению умножителя с обратной связью статическая точность умножителя может достигать 0,01 ф и выше.При выборе соответствующих элементов тактовые частоты могут быть порядка мегагерц, а постоянная времени активного В.С-фильтра - порядка нескольких микросекунд, что обеспечивает сравнительно высокую динамическую точность умно- жителя.Умножитель частоты представляет собой цифровую астатическую следящую систему частотно-фазового типа, а так как в нем триггерные счетчики б и 7 выполняют роль интеграторов и, кроме того, имеется динамическая память на регистре 8, то при умножении низких частот в паузах между импульсами входного сигнала цепь обратной связи не размыкается.Благодаря этому в умножителе полоса синхронизма совпадает с полосой захвата, которые, в свою очередь, определяются свойствами применяемого перестраиваемого по частоте генератора. Например, при использовании в качестве управляемого генератора устройства типа широкодиапазонного мультивибратора с коэффициентом перекрытия по 446940частоте йорядка 10 ф при частоте входного сигнала 0,1 + 10 ЦО Гц (перекрытие по частоте 10 ) диапазон захвата и синхронизма совпадает с диапазоном изменения частоты сигнала, следовательно, предлагаемый умножитель частоты может быть эффективно использован при умножении низких и инфранизких частот со значительными порядка 10 и более) коэффициентами умножения.ПРЕДМЕТ ИЬОБРЕТЕНИЯУмножитель частоты, содержа щий управляемый генератор, делитель частоты в цепи обратйой связи и триггер, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширенияполосы захвата синхронизации и защиты схемы умножителя от потерьимпульсов умножаемой частоты, внего введены генератор тактовыхимпульсов, четыре схемы синхронизации, два триггерных счетчика,схема защиты и балансный демодулятор, при этом выход генераторатактовых импульсов подключен непосредственно к одним входам триггерных счетчиков и через две схе- зо мы синхронизации - к вторым входамэтих же триггерных счетчиков, выходы которых через две другие схемы синхронизации соединены с входами схемы защиты, выход последней через последовательно соединенные триггер и балансный демодулятор подключен к входу управляемого генератора.40446940Составитель , АФЭНЯСЬВМредактоД, ЩрОЗрв ТехредА. ЗбарСКИйИзд. М 16 ТиражЩ.1 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иэобретений и открытий Москва, 113035, Раушская наб., 4 Предприятие Патент, Москва, Г б 9, Бережковская наб., 24