Управляемый делитель частоты

ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскнк Социалистических Респубпнк(22) Заявлено 0113.76 (21) 2417097/18-21с присоединением заявки Нов(51)М Кл 2 Н ОЗ К 23/00 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к вычислительной технике и дискретной автоматике и может быть использовано в аппаратуре обработки цифровой информации, телеуправления, автоматики и радиоэлектроники.Известны управляемые делители частоты, коЭффициент деления которых является функцией кода, воздействующего на шины управления 1 и 2,Известен управляемый делитель частоты, содержащий счетные триггеры, логические элементы И или И-НЕ, число которых равно числу разрядов двоичного счетчика, шины управления и 15 цепь обратной связи, выполненную либо на комбинационных логических элементах и триггерах, либо только на логических элементах 1.Недостатком такого устройства яв ляется невысокое быстродействие, обусловленное влиянием задержек переключения цепи обратной связи и задержки переключения последовательного счетчика, а также зависимостью по 25 следней от величины коэффициента пересчета (деления) .Наиболее близок к предлагаемому изобретению управляемый делитель частоты, содержащий двоичный счетчик, ЗО счетный вход которого подключен к входной шине, элементы И-НЕ, первые входы которых подключены к шине управления, а выходы всех элементов И-НЕ, кроме первого, - к единичным входам соответствующих триггеров двоичного счетчика, и триггер управления, нулевой вход которого подключен к входной шине, а единичный выход - к вторым входам элементов И-НЕ 2 .Недостатком этого устройства является также низкое быстродействие.Цель изобретения - повышение быстродействия.Это достигается тем, что, в управляемый делитель частоты, содержащий двоичный счетчик, счетный вход которого подключен к входной шине, элементы И-НЕ, первые входы которых подключены к шине управления, а выходы всех элементов И-НЕ, кроме первого, к единичным входам соответствующих триггеров двоичного счетчика, и триггер управления, нулевой вход которого подключен к входной шине, а единичный выход - к вторым входам элементов И-НЕ, введены дополнительный триггер и элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с шиной управления второгоразряда двоичного счетчика, второйвход - с нулевым выходом триггерауправления и с единичным входом дополнительного триггера, а выход - снулевым входом триггера второго раз -ряда двоичного счетчика, при этом выход первого элемента И-НЕ соединен с 5нулевым входом триггера первого разряда двоичного счетчика, тактовыйвход триггера управления - с единичным выходом триггера первого разрядадвоичного счетчика, счетный вход дополнительного триггера - с нулевымвыходом триггера старшего разрядадвоичного счетчика, а нулевой выходдополнительного триггера подключен.к информационному входу триггера управленияя.На чертеже дана структурная электрическая схема управляемого делителячастоты.Устройство содержит двоичный счет 20чик 1, триггер 2 управления, дополнительный триггер 3, элементы И-НЕ 4,элемент ИЛИ 5, шины 6 управления,входную шину 7,Двоичный счетчик 1 предназначендля подсчета числа входНых импульсови выполнен на счетных триггерах,управляемых по счетному входу положительным фронтом импульса Триггерыв счетчике соединены так, что нулевой выход триггера, каждого предыдущего разряда подключен к счетномувходу триггера последующего разряда.Триггеры счетчика имеют входы уста"новки фО и 1, по которым ониУправляются уровнями логического нуляД 5Счетный вход триггера младшего (первого) разряда двоичного счетчика 1подключен к входной шине 7. Единичный выход триггера младшего разрядадвоичного счетчика 1 подключен к так- цтовому входу триггера 2 управления.Нулевой выход триггера старшего разряда двоичного счетчика соединен сосчетным входом дополнительного триггера 3. Вход Установки О тРиггеРа 5младшего разряда двоичного счетчика 1подключен к выходу первого элементаИ-НЕ 4, а входы установки 1 триггеров остальных разрядов двоичногосчетчика 1 подключены к выходам соответствующих элементов И-НЕ 4, Входустановки 0 триггера второго раз.ряда двоичного счетчика 1 соединенс выходом элемента ИЛИ 5,Триггер 2 управления предназначендля формирования один раз за цикл 55деления, а именно, послеокончаниядействия первого входного импульса,сигнала обратной связи, воздействующего на входы всех элементов И-НЕ 4.Триггер 2 управления тактируется , 60положительным фронтом импульса, имеетвход установки О, по которому онуправляется уровнем логического нуля.Тактовый вход триггера 2 управленияподключен к единичному выходу триггера младшего разряда двоичного счетчика 1. Вход установки О этого триггера соединен с входной шиной 7, а вход Р подключен к нулевому выходу дополнительного триггера 3. Единичный выход триггера 2 управления соединен с вторыми входами всех элементов И-НЕ 4,а нулевой выход подключен к входу установки 1 дополнительного триггера 3 и первому входу элемен. та ИЛИ 5.Дополнительный триггер 3 предназначен для обеспечения блокировки переключения триггера 2 управления в 1 после появления сигнала обратной связи до окончания данного цикла деления. Этот триггер аналогичен счетным триггерам, примененным в двоичном счетчике 1. Счетный вход дополнительного триггера 3 подключен к нулевому выходу триггера старшего разряда двоичного счетчика 1, а вход установки 1 этого триггера соединен с нулевым выходом триггера 2 управления. Нулевой выход дополнительного триггера 3 подключен к входу триггера 2 управления.Элементы И-НЕ 4 предназначены для формирования в момент действия импульса обратной связи сигналов принудительной установки двоичного счетчика 1 в то или иное состояние в зависимости от значения кода управления.Первые входы разрядных элементов И-НЕ соединены с соответствующими шинами б управления, а вторые входы подключены к единичному выходу триггера 2 управления, Выход первого разрядного элемента И-НЕ 4 подключен к входу установки О триггера младшего разряда двоичного счетчика 1, а выходы остальных разрядных элементов И-НЕ 4 соединены со входами установки 1 триггеров соответствующих разрядов двоичного счетчика 1.Двухвходовой элемент ИЛИ 5 предназначен для предотвращения недопустимого опрокидывания триггера второго разряда двоичного счетчика 1 при наличии О. во втором разряде кода управления в момент переключения предщущего триггера двоичного счетчика 1 вОсигналом принудительной установки.Первый вход элемента ИЛИ 5 соединен с нулевым выходом триггера 2 управления, а второй вход подключен к шине б управления второго разряда. Выход элемента ИЛИ 5 соединен с вхо" дом установки О триггера второго разряда двоичного счетчика 1.Шины б управления предназначены для подачи кода управления, устанавливающего требуемое значение коэффициента деления. Каждая иэ шин управления подключена к первому входу соответствующего элемента И-НЕ 4. Шина управления второго разряда, крометого, соединена с вторым входом элемента ИЛИ 5.Работу устройства рассмотрим отдельно для случаев четного и нечетного значений коэффициента деления,Четное значение коэффициента деления устанавливается подачей на шины б управления двоичного кода, эквивалентного десятичному числуМ 4 = 2 - К 4где К 4 - требуемое четное значение 0 коэ ффици ент а дел ени я .По окончании первого входного импульса двоичный счетчик 1 переходитв состояние 0001. Под воздействием положительного фронта импульса, формирующегося при этом на единичномвыходе триггера младшего разряда двоиного счетчика 1, переключается в1 триггер 2 управления, что вызь 1- вает:появление на единичном выходе 20 триггера 2 управления сигнала обратной связи с уровнем логической единицы;-переключение в состояние 1 дополнительного триггера 3, в резуль тате чего на входе Р триггера 2 управления уровень логической единицы сменяется уровнем нуля.Под воздействием сигнала обратной связи открываются те иэ разрядных О элементов И-НЕ 4, на входы которых с шин б управления подан уровень логической единицы, уровнями логического нуля с выхода этих элементов триггеры тех разрядов двоичного счет- З,чика 1, сумма весовых оэффициентов котоРых равна М 4, устанавливаются в состояние 1. Триггеры остальных разрядов двоичного счетчика 1 своего предыдущего состояния О не меняют, так как соответствующие им эле" менты И-НЕ 4 закрыты уровнями логического нуля, поданными с шин б управления. Таким образом, к моменту поступления второго входного импульса в двоичном счетчике 1 вместо состояния 0001 устанавливается состояние, соответствующее десятичному числу М + 1 =- 2" - К + 1, то есть двоичный счетчик 1 пропускает М 4 промежуточных состояний. При поступлении вто рого входного импульса триггер 2 управления переключается в 1 О, сигнал обратной связи снимается и откры-тые.ранее элементы И-НЕ 4 закрываются. По окончании этого входного импульса код числа, записанного в двоичном счетчике 1, возрастает на 1.Воздействие последующих входных импульсов вызывает изменение состояния двоичного счетчика 1 в порядке естественного возрастания двоичного числа до значения 1111, устанавливаемого (К 4- 1) -м входным импульсом. При этом изменение состояния триггера младшего разряда двоичного счетчика 1 не вызывает появления сиг нала обратной связи, так как триггер 2 Управления блокирован уровнем логического нуля, поданным на его вход О с нулевого выхода дополнительного триггера 3. Следующий (К 4)-й входной импульс переводит двоичный счетчик 1 в состояние 0000 и положительный фронт импульса с нулевого выхода триггера старшего разряда укаэанного счетчика переключает в 0 дополнительный триггер 3. На вход В триггера 2 управления вновь подается уровень логической единицы . На этом цикл деления заканчивается и устройство приходит в исходное состояние,Нечетное. значение коэффициентаделения устанавливается подачей нашины б управления двоичного кода,эквивалентного десятичному числуМ = 2 - К + 2,где К - требуемое нечетное значение коэффициента деления.По окончании первого входного импульса двоичный счетчик 1 переходитв состояние 0001, триггер 2 управления переключается в 1 и на,его единичном выходе появляется сигнал обратной связи с уровнем логической единицы. Под воздействиемэтого сигнала открываются те из элементов И-НЕ 4, на входы которых сшин б управления подан уровень логической единицы, что вызывает:переключение в 0 триггерамладшего разряда двоичного счетчика 1(первый элемент И-НЕ 4 в момент действия сигнала обратной связи всегдаоткрыт, так как при нечетном коэфФициенте деления в младшем разрядекода управления присутствует 1);переключение в 1 триггеровтех разрядов двоичного счетчика 1,сумма весовых коэффициентов которыхравна (М - 1) .Таким образом, к моменту поступления второго входного импульса вдвоичном счетчике 1 вместо состояния000 устанавливается состояние,соответстзующее десятичному числукМн=2 -Кн+1, то есть осуществляетсяпропуск (Мн) -х промежуточных состояний. В дальнейшем работа устройства протекает аналогично описанномувыше случаю для четного коэффициентаделения. По окончании К-го входногоимпульса цикл деления заканчиваетсяи устройство приходит в исходноесостояние.Если код управления М содержит0 во втором разряде, то опрокидывание из 1 в 0 триггера младшего разряда двоичного счетчика 1 вмомент действия сигйала обратной связи вызовет недопустимое переключениев ф 1 ф триггера второго разрядаукаэанного счетчика, Для исключенияэтого используется элемент ИЛИ 5,который открывается в момент действия658741 30 Формула изобретения сигнала обратной связи при наличии 0 во втором разряде кода управления. Вырабатываемый ею уровень логического нуля воздействует на вход установки 0 триггера второго разряда двоичного счетчика 1 и блокирует его переключение в ф 1, При 5 отсутствии сигнала обратной связи или при наличии 1 во втором разряде кода управления на выходе элемента ИЛИ 5 присутствует уровень логической единицы и триггер второго 10 Разряда двоичного счетчика 1 не блокирован.Код управления 0000 устанавли-. вает в делителе частоты коэффициент деления, равный 2 , а код 0001 11 является запреШенным. Таким образом, управляемый делитель частоты имеет полный диапазон возможных коэффициентов деления от 2 до 2 . Сигнал выходной частоты вырайбатывается как на выходе. триггера 2 управления, так и на выходе триггера старшего разряда двоичного счетчика 1, В первом случае длительность выходного импульса равна длительности паузы, между входными импульсами, а во втором случае она зависит от величины установленного коэффициента деления,управляемый делитель частоты, содержаший двоичный счетчик, счетный Вход которого подключен к входной шине, элементы И-НЕ, первые входы которых подключены к шине управления,а выходы всех элементов И-НЕ, кромепервого, - к единичным входам соответствуюших триггеров двоичного счетчика и триггер управления, нулевойвход которого подключен к входной шине,а единичный выход - к вторым входам элементов И-НЕ, о т л и ч а ю -ш и й с я тем, что, с целью повышениябыстродействия, в него введены дополнительный триггер и элемент ИЛИ,первый вход которого соединен с шиной управления второго разряда двоичного счетчика, второй вход - с нулевым выходом триггера управления и сединичным входом дополнительного триггера, а выход - с нулевым входом триггера второго разряда двоичного счетчика, при этом выход .первого элемента И-НЕ соединен с нулевым входомтриггера первого разряда двоичногосчетчика, тактовый вход триггера управления - с единичным выходом триггера первого разряда двоичного счетчика, счетный вход дополнительноготриггера - с нулевым выходом триггерастаршего разряда двоичного счетчика,а нулевой выход дополнительного триг"гера подключен к информационному входу триггера управления.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Гутников В. С. Интегральнаяэлектроника в измерительных приборах.Энергия, Л., 1974 с. 87, рис.436.2. Приборы и системы управления Рб,1972, с. 30 - 31, рис. 2,ЦНИИПИ Заказ 2077/5 Тираж 1059 , Подписно илиал ППП Патент,