Умножитель частоты следования импульсов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3151) Н 03 К 5/156 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ вцов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 580634, кл. Н 03 К 5/156, 1976.2. Авторское свидетельство СССР(54)(57) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ, ИМПУЛЬСОВ, содержащий пять элементов ИЛИ, шесть элементов И, регистр сдвига, выходы которого соединены с первой группой входов первогоэлемента сравнения, вторая группавходов которого соединена.с единичными выходами реверсивного счетчикаимпульсов, обнуляющий вход которогосоединен а выходом первого элемента. ИЛИ, первый вход которого соединен с первым входом второго элементаИЛИ и первым выходом дешифратора,а второй вход - с выходом первогоэлемента сравнения и первым входомпервого элемента И, выход которогосоединен со счетным входом первогосчетчика импульсов, выходы которогосоединены с первой группой входоввторого элемента сравнения, втораягруппа входов которого соединена свыходами второго счетчика импульсов,обнуляющий вход которого соединен свыходом второго элемента ИЛИ, асчетный вход - с выходом второго элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора опорнойчастоты, первый вход третьего элемента И соединен с входной шиной, авторой вход - с выходом элемента НЕ,первый одновибратор, выход которогосоединен с обнуляющим входом третьего счетчика импульсов, выход которого Я 01018219 подключен к входу дешифратора, второй выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьзаения точности умножения, в него введены элемеит задерж-, ки,и второй и третий одновибраторы, выходы последних соединены соответственно с первым и вторым входами регистра сдвига, вход второго одновибратора соединен с входом элемента задержки, первым входом третьего элемента ИЛИ, первым входомчетвертого элемента ЙЛИ ч третьим выходом дешиФ- ратора, четвертый выход которого соединен с входом третьего одновибрато-ра, вторым входом второго элемента И В и вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента НЕ, при этом входы сло- умов жения и вычитания реверсивного счет- %ав чика импульсов соединены с выходами соответственно четвертого и пятогоР элементов И, а нулевые выходы - с входом шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом пято :а) го элемента ИЛИ, второй вход которо аа го соединен с выходом третьего элемента И., а выход - со счетньм входом ОО третьего счетчика импульсов, при фф этом обнуляющий вход первого счетчика импульсов подключен к первому выходу дешифратора, второй выход ко- ( торого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, а выход второго элемента сравнения подключен к второму вхо Ъ, ду второго элемента ИЛИ, при этом первый вход пятого элемента И соединен с выходом генератора опорной час. тоты и вторым входом четвертого элемента И, а второй вход - с выходом элемента задержки и (лф) -м входом шестого элемента И.Изобретение относится к импульснои технике и может быть использовано в приборостроении и устройствах дискретной обработки информации,Известен умножитель частоты импульсов, содержащий генератор опорной частоты, выход которого. через делитель частоты соединен с одним входом первого счетчика импульсов, другой вход которого подключен к входу умножителя частоты импульсов, а непосредственно - с одним входом второго счетчика, другой вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ, входы которого соединены со входом и выходом умножителя час тоты импульсов, входы регистров сдвига соединены с выходами разрядов первого счетчика, выходы - с соответствующими входами блока сравнения, вторые входы которого соединены с выходами разрядов второго счетчика, тактовые входы регистров сдвига подключены н входу умножителя частоты Импульсов 1 .Недостатком этого устройства 25 является низкая точность умножения частоты в случае образования остатка отделения периода входной частоты на коэффициент деления, равный коэффициенту К умножения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пересчетное устройство, содержащее регистр, выход которого соединен с первой группой входов первого эле мента сравнения, выход которого через первый элемент И подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, выход которого соединен с первой группой входов второго элемента сравнения, выход которого соединен с пером входом втброго элемента И, второй вход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, первым выходом дешифра тора и через первый элемент НЕ с первым входом пятого элемента И, второй вход которого подключен к входной ши. не, а выход - к счетному входу второго счетчика импульсов, обнуляющий вход которого соединен с выходом одновибратора, а выход - с входом дещифратора, второй выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которогосоединен свыходом первого элемен .та сравнения и к первому входу второго элемента ИЛИ, а выходы обоихэлементов ИЛИ соединены с обнуляющими входами третьего и четвертого ачетчйков импульсов, счетный вход 60 четвертого счетчика импульсов через четвертый элемент И подключен к выходу генератора опорной частоты, шестой и седЬмой элементы И, первые входы которых соединены с третьим выходом дешифратора, второй элемент НЕ и дополнительные элементы ИЛИ 2 .Недостатком известного устрайст" ва является низкая точность умножения частоты в случае образования остатка от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный коэффициенту К умножения.Целью изобретения является повышение точности умножения частоты путем анализа величины остатка от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный заданному коэффициенту умножения, и коррекции периода выходной частоты в зависимости от величины остатка.Цель достигается тем, что в умно- житель частоты следования импульсов, содержащий пять элементов ИЛИ, шесть элементов И, регистр сдвига, выходы которого соединены с первой группой входов первого элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена с единичными выходами реверсивного счетчика импульсов, обнуляющий вход которого соединен с выходом перного элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и первым выходом дешифратора, а второй вход - с выходом первого элемента сравнения и первым входом первого элемента И,. выход которого соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, выходы которого соединены с первой группой входов второго элемента сравне-, ния, вторая группа входов которого соединена с выходами второго счетчика импульсов, обнуляющий вход кото" рого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а счетный вход - с выходом второго элемента И, первый вход которого подключен к выходу генера" тора опорной частоты, первый вход третьего элемента И соединен с входной шиной, а второй вход - с выходом элемента НЕ, первый одновибратор, выход которого соединен с обнуляющим .входом третьего счетчика импульсов, выход которого подключен к входу дешифратора, второй. выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, введены элемент задержки и второй и третий одновибраторы, выходы. последних соединены соответственно с первым и вторым входами регистра сдвига, а вход второго одновибратора соединен с входом элемента задержки, первым входом третьего элемента ИЛИ, первым входом четвертого элемента ЙЛИ и третьим выходом дешифратора, четвертый выход которого сое. динен с входом третьего одновибратора, вторым входом второго элемента И и вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента НЕ, при этом входы сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов соединены с выходамисоответственно четвертого и пятогоэлементов И, а нулевые выходы - свходом шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом.пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего.элемента И, а выход - со счетным входом третьего счетчика импульсов, приэтом обнул 5.мций вход первого счетчика импульсов подключен к первому входу дешифратора, второй выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которогосоединен с вторым входом первого элемента И, а выход второго элемента 15.сравнения подключен к второму входувторого элемента ИЛИ, при этом первый вход. пятого элемента И соединенс выходом генератора опорной частоты и вторым входом четвертого элемента И, а второй вход -, с выходомэлемента задержки и (и +1)-м входомщестогО элемента И,На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит одновибраторы 1-3, элемент 4 задержки, счетчики 5-7 импульсов, реверсивный счетчик 8 импульсов, регистр 9 сдвига,дешифратор 10, элементы 11-16 и, элементы 17-18 сравнения, генератор 19 30опорной частоты, элементы 20-24 ИЛИ,элемент 25 НЕ, входную шину 26,Устройство работает следующим образом.В начальный момент времени одновибратор 1 вырабатывает одиночныйимпульс, который устанавливает всеочетчики импульсов в нулевое состояние. В регистр 9 записывается коэфФициент деления, равный заданному 40коэффициенту К умножения.С поступлением на шину 26 первогоимпульса умножаемой частоты счетчик 7переключается в очередное состояние.при этом импульс с второго выхода 45дешифратора 10 открывает элементы 11и 14, соединяя счетный вход счетчика5 и суммирующий вход счетчика 8 с выходами элемента 17 и генератора 19.Делитель опорной частоты, собран.ный на реверсивном счетчике 8, регистре 9 сдвига, элементе 7 сравне:,ния и элементе. 20 ИЛИ, делит частоту генератора 19 в соответствии сзаданным коэффициентом деления, записанным в регистр 9. 55Сигналы с выхода элемента 17 счастотойГ= -овгде Г,- частдтаимпульсов генератор ,60поступают через элемент 11 на счетный вход счетчика 5 и заполняют егодо поступления на шиву 26 устройства второго импульса.умиожаемой частоты. 65 С приходом второго входного импульса счетчик 7 переключается в очередное состояние, на третьем выходе дешифратора 10 появляется импульс, в результате чего закрывается элемент 14, отключая суммирующий вход счетчика 8 от выхода генератора 19.С приходом второго входного импульса заканчивается Формирование периода входной частоты ТехВ течение первого перйода умножаемой частоты счетчик 5 записывает и импульсов с выхода первого элемента 17 блока сравнения, т,е. с выхода делителя опорной частотыь: - -" -К Топгде Т - период следования импульсов входной частотыф7 - период следования нмпульООсов генератора опорнойчастоты;К - коЭФфициент деления делителя опорной частоты.В конце первого периода умножаемой частоты в счетчике 8 может быть записано Е импульсов с выхода генератора 19, т,е. остаток от деления периода входной частоты на коэффициент. деления, равный заданному коэффициенту К умножения, Остаток К может быть меньше или равен (К).Таким образом, частное Х от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный заданному коэфФициенту К умножения, выражается формулойЬх Оп . ЬХ 3 с1(ТМ:+ - - +Сигнал высокого уровня с третьего выхода дешифратора 10 через элемент 22 подтверждает предыдущее (открытое ) состояние первого элемента 11, в результате чего счетный вход счетчика 5 остается подключенным к выходу элемента 17, т.е. к выходу делителя опорной частоты.Сигнал высокого уровня с третьего выхода де:ифратора 10 закрывает элемент 13 через элемент 23 и элемент 25 ) , отключая счетный вход счетчика 7 от шины 26.Одновибратор 2 формирует по перед- нему Фронту сигнала с третьего выхода дешифратора 10 одиночный импульс, который производит сдвиг на один разряд вправо (в сторону младших разрядов) числа К, записанного в .регистре 9Операция сдвига двоичного числа на в разрядов вправо эквивалентна. делению этого числа .на 2 п . Следовательно, сдвиг на один разряд вправо числа К, записанного в регистр 9, является делением этого числа на два. В результате сдвига в регистре 9 будет записано число, равное К/2. Сигналвысокого уровня с.третьего выходадешифратора 10 через элемент 4 открывает элемент 15, соединяя яычитающийвход счетчика 8 с выходом генератора 19, При этом время задержки злемента 4 выбирается таким образом, чтобы элемент 15 открывался после операции сдвига числа К,Импульсы с выхода генератора 19поступают череь открытый элемент 15на вычитающий вход счетчика 8, вычитая из него число Е, равное остатку от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равныйзаданному коэффициенту К умножения.При этом, если число Е больше или , 15равно числу К/2, записанного в регистре 9, то при сравнении текущегокода счетчика 8 с Фиксированным кодом регистра сдвига на выходе элемента 17 появляется корректирующийимпульс, который увеличивает на единицу число и, записанное в счетчик 5втечение первого периода умножаемой частоты. Если число Е меньше числа К/2, записанного в регистре 9, тосравнения кодов не происходит, в результате чего элемент 17 не вырабатывает корректирующего импульса и значение числа в счетчике 5 не изменитсяВ момент обнуления счетчика 8 на ЗОвыходе элемента 16 появляется сигнал,который через элемент 24 переключаетсчетчик 7 в очередное (единичное)состояние, При этом появляется импульс на четвертом выходе дешифратора 10, а элемент И закрывается,отключая счетный вход счетчика 5 отвыхода и элемента 17 и открывается.элемент 12, соединяя счетный входсчетчика 6 с выходом генератора 19.Одновременно с этим одновибратор 3формирует по переднему фронту сигнала. с четвертого выхода дешифратора1 б одиночный импульс, который произ"водит сдвиг на один разряд влево ( в 45сторону старших разрядов) числа К/2,записанного в регистре 9.Операция сдвига двоичного числа нащ разрядов влево эквивалентна умножению этого числа на 2 в . Следовательно, сдвиг на один разряд влево числа К/2, записанного в реги тре 9, является умножением этого числа надва. В результате сдвига в регистре 9 будет опять записано число, равное К для восстановления коэффициент К мпадций разряд регистра 9 используется только для хранениямладшегоразряда числа К на время сдвига вправо этого числа 1).При появлении высокого уровня на четвертом выходе дешифратора 10 закрывается элемент 15, отключая вычитающий вход счетчика 8 от выхода генератора 19.Этим заканчивается измерение периода входной частоты и коррекции результата этого измерения, после чего начинается умножение входной периодической последовательности импуль. сов.Счетчик б считает поступающие на его счетный вход импульсы с выхода генератора 19 до момента сравнения кодов счетчиков 5 и б. Текущий код счетчика б сравнивается с фиксированным кодом счетчика 5. При сравнении кодов счетчиков 5 и б на выходе элемента 18 вырабатывается импульс, который поступает на выходную шину устройстваи обнуляющий вход счетчика б, сбрасывая его в нулевое состояние. Счетчик 6 снова начинает заполняться импульсами с выхода генератора 19 до следующего сравнения кодов счетчиков 5 и б и т.д. Частота срабатывания элемента 18, определяющая величину умноженной частоты, равнавых- вхилит вхвых кУмножение частоты продолжается до установки в нулевое состояние счетчика 7 (например, путем повторного запуска одновибратора 1). После установки в нулевое состояние счетчика 7 сигнал с первого выхода дешифратора 10 устанавливает счетчики 5 и б, а также счетчик 8 в нулевое состояние. После этого устройство готово к очередному запуску.В предлагаемом устройстве повышение точности умножения частоты достигается за счет коррекции результата измерения периода входной частоты после анализа величины остатка. При этом, если величина остатка кК/2, то результат измерения периода входной частоты не корректируется; если величина остатка Рк/2 , то производится коррекция результата измерения периода входной частоты путем увеличения результата измерения периода входной частоты на единицу.го комитета СССР и открытий Раушская наб., д