Устройство для умножения частот

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1 577527 1) Дополнительное к авт, свил.ву(23) Гриоритет сударстаенный комите овата Микисран СССС по делам изобретенийи открытий(53) УДК 6 Е 1.,3 .57(ове,8) 5) Да публикования описания 11.11(54) УСТРОЙС к области автоманики и можетйствах, требуюектрических гИзобретение оттики и вычислительбыть исполлзова 01 иих повышения часпалов.звестелт устройтот. оситг ратор, сумматор и игтере. В таком устрасширение диапа н жител ь и ключ ае т цепь тактования нои са т ройстве обеспечизона умножаемы 5 ность выходной оты э тот, однако ра быстролейс отличается ой реал изап епомерча астижителическ ожения час тва ь нем низки, Умно сложностью техн Один из известных у 11 содержит импульсн утравляедый генератор ри достаточно высоких множителеи частоты фзовый детектор,делитель частоты. быстродействиии точности такои умножитель может работать в узком диапазоне умножаемых частот, Для увеличения диапазона работы в умножитель вводится линейный преобразователь периодавходной частоты в напряжение, Это однако приводит к сложности технической реализапии и настройки умножителя,Другой из известных умножителей 12 также содержит управляемый генератор и де литель частоты, В качестве фазового детектора в нем использоваь реверсивный счетчик, Фиксруюьпим элементом является депифратор код-нацряжение, Кроме того, умноПЯ УМИОЖЕЛ ЧЛСТОТ Прототипом изобретения является уст- О ройство лля умножения частот 13 содержашее триггеры, элементы Й, генератор управляемой частоты подключенный вытхолом к выходу устройства и входу делителя частоты, соелиненног выходом с пер вым входом первого элемента И, второйвход которого подключен к первому входувторого элемента И и первому выхолу первого триггера, соединенного вторым выходом с первыми входами третьего и четвер того элементов И, причем второй вхолтретьего элемента И соединен с первым выходом второго триггера, подключенного первым вхолом к выходу первого элемента И,а первый вход третьего триггера соелинен 25 с вхолом устройства.Такой умножитель, обеспечивая расширение частотного диапазона и повышение быстродействия, отличается сложностью технической реализации и недостаточной точностью "умнойения частоты. Последнее вызвано тем что преобразование входной частоты умно- жителя в цифровой код в любом случае сопровождается погрешностью, пропорциональной величине .дискретности заполняющего г -разрядные вычитающие счетчики сигнала. Вслед-О ствие этого выходная частота умножителя не является линейной функцией входной частоты.Целью изобре."ения является упрощение устройства и повышение точности умноже ниязЭто достигается тем, что в устройство введены элементы задержки и интегратор, соединенный входами с выходами второго и третьего элементов И; а выход интегратора соединен с входом генератора управляемой частоты, причем второй вход второго элемента И подключен ко второму выходу второго триггера, соединенного вторым входом с выходом четвертого элемента И, вто-рой вход которого подключен к выходу третьего триггера, соединенного вторым входом с выходом устройства, и к входу первого элемента задержки, выход которого соединен с первым входом первого триггера, под-зо ключенного вторым входом через второй элемент задержки к выходу делителя частоты,На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -направленный граф работы его элементов.Устройство для умножения частот содержит две параллельные цепочки элементов, первая из которых включает последовательно соединенные триггер 1, элемент задержки40 2, левое плечо триггера 3, элемент И 4, левое плечо триггера 5, элемент И 6. Вторая цепочка состоит из последовательно включенных делителя частоты 7, элемента задержки 8, правого плеча триггера 3, эле 45 мента И 9, правого плеча триггера 5, элемента И 10. В каждой из цепочек входы элементов задержки 2 и 8 соединены с другими входами элементов И 4 и 9, соответственно выходы триггера 3 связаны с другими входами элементов И 6 и 10. Выходы элементов И 6 и 10 подключены к прямомуиинверсному входам интегратора 11, выход которого связан с генератором 12 управляемой частоты. Выход генератора 12: соединен с входами триггера 1 и делителя частоты 7.Умножитель частотно-импульсных сигна. лов работает следующим образом, Предположим, чтс в исходном состоянии на. выходе а триггера 3 и на выходе с триггера 5 присутствуют нулевые потенциалы. Эт состояния триггеров примем эа единичные на направленном графе (см, фиг.2), где в кружках через 1 и 0 обозначены состояния, соответственно, триггеров 3 и 5, а стрелками обозначены переходы из одного состояния в другое под действием отдельных импульсов А или Б. Общее состояние схемы, когда оба триггера в нулевых состояниях обозначены цифрой 13.;С приходом импульса входного сигнала А цепь тактования на триггере 1 формирует импульс, синфаэный с импульсами генератора 12, Так как на элемент И 4 приходит сигнал запрета с триггера 3, то импульс с выхода триггера 1 не пропускается через промежуток времени : на вход триггера 5.Этотимпульс через промежуток времени Е, сформированный элементомзадержки 2, изменяет состояние триггера 3На выходе этого триггера устанавливается нулевой потенциал. В таком состоянии импульс обратной связи с выхода делителя частоты 7 не проходит через элемент И 9 на вход триггера 5, Однако через промежуток времени 1;, сформированный элементом задержки 8, ой изменяет состояние триггера 3, подготавливая запрет входному импульсу на прохождение через элемент И 4, На направленном графе это соответствует переходу из состояния 13 в состояние 14. Время задержки ; выбирается несколько больше вреленного промежуткаэтим самым устраняется одновременный приход импульсов на оба входа триггера 3.Таким образом, чередование входных импульсов и импульсов обратной связи приводит к перебросу триггера 3, причем состояние триггера 5 при этом не меняется (состояния 13 и 14)Приход подряд двух импульсов (например входных) приводит к такому состоянию, когда в момент появления на входе элемента И 4 импульсов с выхода триггера 1, на другом входе элемента И 4 присутствует разрешающий потенциал. В этом случае триггер 5 преобразовывается в единичное состояние, На направленном графе это соответствует переходу из 14 состояния в 15, Очевидно, что величина широтно- импульсного сигнала с выхода триггера 3, когда он переходит иэ состояния 13 в состояние.-. 14 и обратно, а также из состояния 15 в состояние 16 и обратно, пропорциональна фазовому рассогласованию между импульсами частот А и Б.Триггер 5 перебрасывается с приходом двух подряд одноименных импульсов,т.е, изменением знака фазового рассогласования,С помощью элементов И 6 и 10 триггер 5 производит колмутацию широтно-им 577627пульсных сигналов с выхода триггера 3 в состояниях 15 и 16 на прямой вход интегратора 11 и в состояниях 13, 14 - на инверсный.Таким образом, производится изменение выходного напряжения интегратора и, следовательно, частоты генератора 12 в необходимую сторону, Благодаря этой блокировке исключен режим биений частот и устраняется опрокидывание регулирования. оВ установившемся режиме с выхода интегратора 11 снимается постоянное напряжение, при котором управляемый генератор 12 генерирует импупьсы частотой 1, Ких где 1 - частота входных импульсов;15й - емкость счетчика делителя частоты 7, Эти импульсы точно или с некоторой погрешностью синфазны с входными величинами погрешности синфазностизависят от свойств интегратора, в частности величины дрейфа его нуля)На один из входов интегратора при этом поступают узкие им, - пульсы, которые компенсируют дрейф нуля интегратора, При изменении по каким-либо причинам частоты входных или обратной свя зи импульсов, в соответствии со знаком фазового рассогласования импульсов, на один из входов интегратора начнет поступать широтно-импульсный сигнал с выхода триггера 3, Выходное напряжение интегратора 11 при ЗО этом начнет изменяться, что приведет к изменению частоты с выхода управляемого генератора,12 до величины, когда будет устранен фазовый сдвиг между импульсами входной и обратной связи и появится нулевой сигнал на входе интегратора. Ввиду того, что в установившемся режиме входной сигнал интегратора близок к нулю, то постоянную времени интегратора 11 можно выбрать достаточно малой, и тем самым обеспечить вМ 40 сокое быстродействие умножитепя.При резком изменении входной частоты в течение одного или двух периодов этой частоты, скважность широтно-импульсного45 сигнала, снимаемого с выходов триггера 3, увеличивается от 0 до 1, скачком изменяя величину напряжения на выходе интегратора 11 и входную частоту генератора12.50Сравнительные испытания предлагаемого устройства с известным устройством показали, что введение новых элементов дало возможность обеспечить мгновенную точность умножения частоты не хуже 0,05%.35 Исключение, из схемы устройства таких элементов как у -разрядные суммирую шие и вычитающие счетчики позволило конструктивно упростить и увеличить надежность устройства для умножения частот,формула изобретенияУстройство для умножения частот, содержашее триггеры, элементы И,генератор управляемой частоты, подключенный выходом к выходу устройства и входу делителя частоты, соединенного выходом с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к первому входу второго элемента И и первому выходу первого триггера, соединенного вторым выходом с первыми входами третьего и четвертого элементов И, причем второй вход третьего элемента И соединен с первым выходом второго триггера, подключенного первым входом к выходу первого элемента И, а первый вход третьего триггера соединен с входом устройства, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью упрошения устройства и повышения точности умножения в него введены элемеН- ты задержки и интегратор, соединенный входами с выходами второго и третьего элементов И, а выход интегратора соединен с входом генератора управляемой частоты, причем второй вход второго элемента И подключен ко второму выходу второго триггера, соединенного вторым входом с выходом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу третьего триггера, соединенного вторым входом с выходом устройства,и к входу первого элемента задержки, выход которого соединен с первым входом первого триггера, подключенного вторым входом через второй элемент задержки к выходу делителя частоты.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Шахов Э, К. Тарасов В, ф, Широкополюсный умножитель частоты с обратной связью и коррекцией по периоду, Измерптельная техника, 1967, М 4, с,39,2, Авторское свидетельство ССЛ М 416840, кл. Гл 067/39 1974 3. Авторское свидетельство ССГР М 404085, кл, 5 06 Р 7/39, 1971.Составитель С, абазинов Редактор 11, Хлудова Техред Л, Богдан Корректор М дем и Заказ 486/36 Тираж 818 Подписное1111 ИИПИ 1 осударственного комитета Совета Министров СС.;1по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4