Умножитель частоты

О П И С А Н И Е ои 942016ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советск изСоциалистичвскмнРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ(51 ЭМ. Кл. с присоединением завки М(23) Прноритета 06 Г 7/68 ЭщударстнащыЯ кемнтет СССР ню делам нзобретеннЯ н открытнЯОпубликовано 07.07.82, Бюллетень рм 25 Дата опубликовани описанмя 07.07 .82(Челябинский политехнический институт иЦ.Ърнинскогокомсомола и Уральский завод тяжелого э ктротекнйческбго-мащиностроения им.В.И,Ленина Ьйг,",(71) Заявители(,Р) УИНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ 1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для:построения цифровых устройств фазового управления,Известно использование в устройствах фазового управления генераторовстабильной опорной частоты с ручнойподстройкой 13.Недостатком таких устройств является изменение фазового сдвига приизменении частоты напряжения сети,Данный недостаток устраняется заменой генератора опорной частоты на ум"ножитель частоты сети на постоянныйкоэффициент,т 5 Известны цифро-аналоговые системы устройств фазового управления, использующие в качестве умножителя частоты преобразователи "аналог-частота"2 о с цифро-аналоговой системой автоматического регулирования 2 .Недостатком таких умножителей является низкая точность и быстродей 2ствие, что свойственно аналоговым системам.Наиболее близким к предлагаемому является цифровой умножитель частоты, на постоянный коэффициент, содержащий генератор опорной частоты, первый и второй счетчики, первый регистр, формирователь синхроимпульсов входной частоты и управляемый делитель частоты, причем выход генератора опорной частоты соединен со счетными входами первого счетчика и управляемого делителя частоты, выход переноса первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, информационные вы" ходы которого соответственно соединены с информационными входами первого регистра, выход управляемого делите" ля частоты соединен сего входом синхронизации, выход формирователя синх" роимпульсов входной частоты соединен со входами установки в ноль первого и второго счетчиков и управляющим входом первого регистра 3 .4 . 6 7 8 9 10 ото о 1 2 3 зм 8 Зоо ,Зоо 536+24 г 4 24 260 260 496 496 732 гга 220 02 1 02 1 0 3 2 СТЗ 2 0 1 0 Вых, 0 О,1 Точныезна"чения" 0 7,38 2,46 ЯНедостатком известногс устройства является значительный шаг дискретизации коэффициента умножения, который может быть уменьшен только значительным увеличением опорной частоты. Все это снижает точность при заданной опорной частоте.Цель изобретения " повышение точ" ности умножения при заданной опорной частоте.Поставленная цель достигается тем, что в умножитель вводится второй регистр, сумматор и накапливающий сумматор, причем информационные входы второго регистра соединены с выходами первого счетчика, а выходы - с информационными входами накапливающего сумматора, выход переноса которого соединен с входом переноса сумматора, информационные входы которого соответственно соединены с выходами первого регистра, а выходы - соответственно с установочными входами управляемого делителя частоты, выход которого соединен с входом синхронизации накапливающего сумматора, вы-, ход Формирователя синхроимпульсов входной частоты соединен с управляющим входом второго регистра.На Фиг,1 представлена принципиальная схема умножителя; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие его работу.Умножитель частоты содержит генератор 1 опорной частоты, первый счетчик 2, управляемый делитель 3 часто" ты 1 второй счетчик 4, первый регистр 5, Формирователь 6,синхроимпульсов 2016 фвходной частоты, второй регистр 7,накапливающий сумматор 8, сумматор 9.Выход генератора 1 опорной частотысоединен со счетными входами первого з счетчика 2 и управляемого делителя3 частоты, выход переноса первогосчетчика 2 соединен со счетным входомвторого счетчика 4, информационныевыходы которого соответственно соеди иены с информационными входами первого регистра 5, выход Формирователя 6синхроимпульсов входной частоты соединен с входами установки в ноль первого счетчика 2, второго счетчика 4 и 15 управляющими входами регистров 5 и 7,информационные выходы регистра 5 со-ответственно соединены с информационными входами сумматора 9, выходы которого соответственно соединены с ус тановочными входами управляемого делителя 3 частоты, выход которого сое. динен с его входом синхронизации ивходом синхронизации накапливающегосумматора 8, выход переноса которого И соединен с входом переноса сумматора9, а входы соответственно соединеныс информационными выходами второгор егистра 7.Работа устройства (Фиг,1) поясняется на примере умножителя частотысети Г =50 Гц на 512 при частотеопорного генератора Г =63 кГц, Емкость счетчика 2 при этом составляет 35р 12 (коэффициент умножения), Принципдействия поясняется диаграммамифиг.2 и таблицей.16 6периода сети на 512 ч, которая сосотавляетЗЬО -05 о1 5 ЙВ цифровом умножителе частоты согласно прототипа на основании измере"ний в предыдущий интервал временимежду синхроимпульсами в регистре за,писывается одно целое число без дробной части (в рассматриваемом примеречисло 2). Тогда период сети будет фделиться не на 512, а на Г/21=630 ч.Можно точное значение требуемого делителя 2,460937 округлить до значения3 и зависать его в регистре 5 прототипа. Тогда период будет делиться на10 /3. =420 ч. Соответственно входнаячастота будет умножаться на 630 или420 вместо 512, что составляет весьма значительную погрешность. Максимальная фазовая погрешность из-эадискретности значения делитЕля рас;0, Щсчитывается по:формуле АДЬО 15Ф,и может быть уменьшена только увели"чением опорной частоты генератора 1,Для получения аналогичной рассматриваемому примеру погрешности (ф 0,28 )тоебуетса частота а т- о татоооо: о 11о О оооэто уже не выполнимо при применениидля построения ТТЛ-логики,Таким образом, предлагаемый умножитель позволяет резко повысить точность умножения при заданной опорнойчастоте, либо резко уменьшить опорнуючастоту при заданной точности,формула изобретения Умножитель частоты, содержащий генератор опорной частоты, первый и второй счетчики, первый регистр, формирователь синхроимпульсов входной частоты и управляемый делитель частоты, причем выход генератора опор" ной частоты соединен со счетными входами первого счетчика и управляемого делителя частоты,. выход переноса первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, информационные выходы которого соответственно соединены с информационными входами первого регистра, выход управляемого делителя частоты соединен с его вхо" дом синхронизации, выход формирова" теля синхроимпульсов входной цастоты 5 9420В таблице с момента синхроимпульса цастоты Г. даны: дискретные значения моментов времени через интервал То= у" , содержимое накапливающего сумматора 8, максимальная емкость ко-торого такая же, как и у счетчика 2 (т,е, 512), содержимое управляемого делителя 3 частоты, сигналы выхода; "точные значения" моментов времени через интервалы величиной о/512 Г= 1 О=2,460937 ТНа интервале времени между предыдущими синхроимпульсами формирователя 6 с частотой т на счетчик 2 по 1ступит Го/1=1260 импульсов генерато- и ра 1 опоркой частоты, Из-за того, цто емкость счетчика 2 составляет 512 единиц, в нем запишется 236 единиц, а в счетчике 4 - две единицы (так что 2512+236=1260). Эти значения в мо мент очередного синхроимпульса пере- пишутся в регистры 5 и 7, а счетчики 2 и 4 после броска начнут считать определенную серию импульсов опорной частоты. В сумматоре 9 выход регист ра 5 суммируется с сигналом переноса накапливающего сумматора 8 и в момент импульса с управляемого делителя 3 частоты Г устанавливает начальную установку делителя, При переполнении З накапливающего сумматора 8 (т,е. когда его содержимое превысит 512) импульс с его выхода переноса через вход переноса сумматора 9 на одну единицу увеличивает начальную уставку3 управляемого делителя 3, К началусинхроимпульса Г содержимое накапливающего сумматора 8 можетбыть произвольным. в примере втаблице это было принято, равным 300).Как видно из таблицы и Фиг,2 коэффициент деления управляемого делителя 3 при этом колеблется между 2 и 3 на одну единицу так, что разбежка43 .между выходными импульсами 1 инточными значениями" моментом импульсов идеального умножения по времени не превышает величины ТО=1/то, Как видно иэ фиг,2 импульсы Га следуют синхронно с "точными значениями" импульсов с колеблющимися фазовыми сдвигами, Максимальная фазовая погрешность умножителя (и системы фазового управления, построенной на его основе) сос-ф 5360 О 50 отавит+ =0 28 не считая по 63000грешности из-за дискретности деленияЮ Ы Яф ВНННПИ Заказ чвЬ 1/39 Тираж 731 ПодписноеПП "Патент", г. Ужгррод, ул. Проектная ил 9 соединен с входами установки в ноль первого и второго счетчиков и управляющим входом первого регистра, о тл и ч в ю щ и й с я тем, что, с.целью повышения точности умножения при заданной опорной частоте, в него введены второй регистр, сумматор и накапливающий сумматор, причем информационные входы второго регистра соединены с выходами первого счетчика, а выходы - с информационными входами накапливающего сумматора, выход переноса которого соединен с, входом переноса сумматора, информа" ционные входы которого соответствен" фно соединены с выходами первого регистра, а выходы - соответственно с 2016 8установочными входами управляемогоделителя частоты, выходы которогосоединен с входом синхронизации накапливающего сумматора, выход .формирователя синхроимпульсов входнойчастоты соединен с управляющим вхо"дом второго регистра,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе10 1. Батоврин А.А, и др. Цифровыесистемы управления электроприводами,Л "Энергия", 1977, с.90.2. Патент США й 3803 ч 76,кл. 321-5 (Н 02 М 7/20), 19711 з 3. Авторское свидетельство СССРйф 67 ф 182, кл. Н 02 Р 13/16, 1979