Умножитель частоты

(21) 336 (22) 08 (46) 30 (72) И.П О.Л.Кара (71) Инс АН УССР (53) 62 (56) 1. В 34672 10 1 т к втор хрониз етьего У 44 В.Е,ЕФ Р Б Хус тродина 12, 81 11.83, БюГринбергсинский ититут эле ем ик ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ(54)(57) 1. УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий первый счетчик, регистрпереноса, формирователь синхронизирующих импульсов, генератор импульсов и преобразователь код - временной интервал, установочные входыкоторого подключены к соответствующим выходам регистра переноса, входсинхронизации объединен со счетнымвходом первого счетчика и подключенк выходу генератора импульсов, выход которого является выходом умножителя частоты, при этом вход синхронизации регистра переноса соединен с первым выходом формирователясинхронизирующих импульсов, второйвыход которого соединен с входомустановки 0 первого счетчика,вход формирователя синхронизирующихимпульсов является входом умножителя частоты, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности умножения, введены комбинационный сумматор, второй и третий счетчики, преобразователь кода, блокопределения длительности временныхинтервалов и элемент И, при этомвторой счетчик включен между выходомпреобразователя код - временной интервал и первым входом блока определения длительности временных интервалонвторой вход которого обьеди.,ЯО 1058021 А нен с входом установки ретьего счетчика и подключен ому выходу формирователя син ирующих импульсов, выходы тр счетчика подключены к установочным входам преобразователя кода, выход которого соединен с первой группой входов комбинационного сумматора, вторая группа входов комбинационного сумматора подключена к выходам первого счетчика, а выходы соединены с установочными входами регистра переноса, первый выход блока определения длительности временных интервалов соединен с входом управления преобразователя кода а второй выход подклю- УФ чен к первому входу элемента И, вы- в ход которого соединен со счетным вхо дом третьего счетчика, другой вход элемента И подключен к выходу генератора импульсов.2. Умножитель по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок опреде- Я ления длительности временных интервалов содержит первый, второйи третий триггеры, элемент И и элемент ИЛИ, при этом первый вход установки 1 ф СР первого триггера и первый вход уста- (р новки 10 второго триггера объединены и являются первым входом блока 00 определения. длительности временных интервалов, первый вход установки ф 01 первого триггера и первый вход установки 1 второго триггерааеЙ объединены и являются вторым входом .блока определения длительности временных интервалов, неинверсный выход первого триггера соединен с вхо;дом, установки 01 третьего триггера, первым входом элемента ИЛИ и первым входом элемента И, неинверсный выход второго триггера соединен с входом установки 1 ф третьего триггера, вторым входом элемента ИЛИ и вторым входом элемента И, инверсный выход первого триггера соединенс вторым входом установки 1 вто1058021 50 рого триггера, инверсный выход второго триггера соединен с вторымвходом установки ф 1 Ф первого триггера, выход элемента И подключен квторым входам установки фО первоого и второго триггеров, выход третье; Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике иможет быть использовано для деленияповторяющихся временных интерваловна целое число равных частей. 5; Известен умножнтель частоты,который содержит генератор импульсов, советчики, регистр, блок задержки выходных импульсов и формирователь 1 .Яедсстаток умножителя частотысостоит в том, что в его, выходномсигнале присутствует паразитнаячастотная модуляция.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяумножитель частоты, содержащийпервый счетчик, регистр переносаформирователь синхронизирующих импульсов, генератор импульсов и преобразователь код - временной интервал, Юустановочные входы подключены к выходам регистра переноса, вход син.хронизации объединен со счетнымвходом первого счетчика и подключенк выходу генератора импульсов, а 25выход является выходом умножителячастоты, при этом вход синхрониза- .ции регистра переноса соединен спервым выходом формирователя синхро"низирующих импульсов, второй выходформирователя синхронизнрующих импульсов соединен с входом установкиОф первого счетчика, вход Формирователя синхронизирующих импульсовявляется входом умножителя .частоты 2.Недостатком данного умножителя ,частоты является низкая точность,умножения, обусловленная тем, чтовыходы первого счетчика непосредст"венно подключены к установочным вхо-дам регистра переноса, вследствиечего при колебаниях частоты входногосигнала число выходных импульсовза Фиксированный интервал временине равно произведению числа периодов 4входного сигнала на коэффициентумножения частоты. Цель изобретения - повышение точности умножения.Поставленная цель достигается тем что в умножитель частоты, содержащий первый счетчик, регистр го триггера является первым выходом блока определения длительности временных интервалов,. выход,элемен"таИЛИ является вторым выходом блока определения длительности времен"ных интервалов. переноса, формирователь синхронизирующих импульсов, генератор импульсов и преобразователь код - временной интервал, установочные входыкоторого подключены к соответствующим выходам регистра переноса, входсинхронизации объединен со счетным.входом первого счетчика и подключенк выходу генератора импульсов,выход которого является выходом умножителя частоты, при этом вход синхронизации регистра переноса соеди"нен с первым выходом Формирователясинхронизирующих импульсов, второйвыход которого соединен с входомустановки ф 0 первого счетчика,вход формирователя синхронизирующих импульсов является входом умножителя частоты, введены комбинационный сумматор, второй и третийсчетчики, преобразователь кода,блок определения длительности вре-менных интервалов и элемент И,при этом второй счетчик включенмежду выходом преобразователя код -временной интервал и первым входомблока определения длительности временных интервалов, второй вход которого объединен с входом установки еОфф третьего счетчика и подключен к второму выходу формирователя синхронизирующих импульсов,выходы третьего счетчика подключены к установочным входам преобразователя кодов, выход которого соединен с первой группой входов комбинационного сумматора, вторая группа входов комбинационного сумматора подключена к выходам первого счетчика, а выходы соединены с установочными входами регистра переноса,первый выход блока определения дли"тельности временных интервалов сое-.динен с входом управления преобразователя кода, а второй выход подключен к первому входу элемента И,выход которого соединен со счетнымвходом третьего счетчика, другойвход элемента И подключен к выходугенератора импульсов.Блок определения длительностивременных интервалов содержит первый, второй и третий триггеры, элемент И и элемент ИЛИ, при этом пер. й Л65 вый вход установки 1 ф первоготриггера и первый вход установкифОф второго триггера объединеныи являются первым входом блокаопределения длительности временныхинтервалов, первый вход установкифОфф первого триггера и первый входустановки ф 1 второго триггераобъединены и являются вторым входомблока определения длительности временных интервалов, неинверсныйвыход первого триггера соединен свходом установки 0; третьеготриггера, первым входом элемента ИЛИи первым входом элемента И,неинверсный выход второго триггерасоединен с входом установки 1 фтретьего триггера, вторым входомэлемента ИЛИ и вторым входом элемента И, инверсный выход первоготриггера соединен с вторым входомустановки ф 1 второго триггера,инверсный выход второго триггерасоединен с вторым входом .установкиф 1 ф первого триггера, выход элемента И подключен к вторым входамустановки Оф первого и второготриггеров, выход третьего триггераявляется первым выходом блока определения длительности временных интервалов, выход элемента ИЛИ является вторым выходом блока определения длительности временных интервалов. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого умножителя частоты.Умножитель частоты содержит генератор 1 импульсов, первый счетчик 2, комбинационный сумматор 3,регистр 4 переноса, преобразователь 5 код - временной интервал,Формирователь б синхронизирующихимпульсов, второй счетчик 7,блок 8 определения длительности временных интервалов, элемент И 9,третий счетчик 10, преобразователь 11 кода, Преобразователь 5включает в себя вычитающий счетчик 12, накапливающий сумматор 13,формирователь 14 одиночного импульса, элемент И 15. Блок 8 содержитпервый триггер 16, второй триггер 17, третий триггер 18, элемент ИЛИ 19, элемент И 20,умножитель частоты работает следующим образом.На вход формирователя б поступает входной сигнал, имеющий период Т . При переходе входного сигнала через определенный уровень на выходе Формирователя 6 формируются два коротких импульса. Первый из этих импульсов используется для эа" писи кода в регистр 4, а второйдля установки первого счетчика 2 и третьего счетчика 10 в нулевое состояние.За период Т входного сигналав первый счетчик 2, емкость которого, равна Я, поступает М импульсовс генератора 1, период следованиякотрх Т,М= -х .(ОВыходной код К первого счетчика 2суммируется в комбинационном сумматоре 3 с выходным кодом ЬЮ преобразователя 11 и заносится в регистр 4.Если частота входного сигнала постоян"на, то код ЬК равен нулю. 5 Так как в младшие разряды регистра 4 заносится код из младших разрядов .первого счетчика 2, которые образуют счетчик с емкостью п, то в младших разрядах регистра 4 хранится код 20 а в старших разрядах регистра 4.- код где п - коэффициент умножения часто- ЗО. Ты еКод йд поступает на установочныевходы вычитающего счетчика 12. Послетого, как на вход вычитающего счетчика 12 поступит М импульсов генератора 1, код в нем становится равнымнулю, а на его выходе вырабатываетсяимпульс переполнения, который поступает на выход устройства, на счетный вход второго счетчика 7, навходы синхронизации записи кодов вы читающего счетчика 12 и накапливающего сумматора 13. При этом в счетчик 12 опять заносится код Й асодержимое накапливающего сумматора 13 и младших разрядов регистра 4 45 суммируютсяЕсли наступает переполнение накапливающего сумматора 13, то сигнал на его выходе запускает формирователь 14, при этом элемент 15 закрывается на один период колебанийгенератора 1, Тогда импульс переполнения вычитающего счетчика 12 появляется через время,после того, как в него был записанкод.В общем виде интервал времени между моментом появления-го выходного импульса умножителя частоты и началом периода равен1058021 т.е, через определенный интервал времени после момента записи кода в регистр 4, Емкость второго счетчика 7 равна п, поэтому импульсы на его выходе переполнения будут следо вать с интервалом равным Т и совпадать с моментом появления импульсов на втором выходе формирователя б, если частота входного сигнала постоянна.Если частота входного сигнала изменяется во времени, то в этом случае выходные импульсы Формирователя 6 и второго счетчика 7 посту пают на входы первого и второго триггеров 16 и 17 неодновременно и в зависимости от того, какой из этих импульсов появится раньше, первый триггер 16 или второй триг- . 25 гер 17 будет находиться в состоянии ф 1 в интервале времени между выходными импульсами Формирователя б и второго счетчика 7. При этом выходные коды третьего счетчика 10 и пре образователя 11 будут отличны от нуля.,периода. Тогда раньше придет импульс Следовательно, последний импульс умножителя частоты появится в момент времени Если частота входного сигнала увеличилась, то зто приведет к уменьше"нию длительности периода входного сиг- З 5 нала на величину О по сравнению с предыдущей длительностью периода, которая зафиксирована в виде кода М в регистре 4. Тогда раньше придет импульс с второго выхода Формирова теля б третий счетчик 10 установит" ся в ф 0 ф, второй триггер 17 установится в 1 и подтвердится состояние фОф 1 первого триггера 16, При этом вход установки в 1 пер вого триггера 16 заблокируется низким потенциалом инверсного выхода второго триггера 17. Высокий потенциал на неинверсном выходе второгоЪ триггера 17 устанавливает третий триггер 18 в состояние 0, и на его инверсном выходе будет сигнал логической 111,а через элемент 19 открывает элемент 9, Импульсы генератора 1 через элемент 9 поступают на счетный вход третьего счетчи 55 ка 10 до тех пор, пока элемент 9 открыт. Через время Ь 1 после момента появления импульса на втором выходе Формирователя б на выходе переполнения второго счетчика 7 60 появится импульс, который установит второй триггер 17 в состояние 0. Установить первый триггер 16 в состояние 1 в .этом случае этот импульс не может, так как вход уста" 65 новки 1 первого триггера 16 заранее заблокирован низким потенциалом на инверсном выходе второго. триггера 17. Элемент 9 закроется, а в третьем счетчике 10 будет храниться кодЫай=в(7)Код ЬЮ с выхода третьего счетчика 10 поступает в преобразователь 11 кода, и так как. на его входе управления сигнал логической .ф 1 ф, то он преобразует код Ь Й в дополнительный кодМ - Ьй, где М - емкость треть" его счетчика 10. Следовательно, на входы комбинационного суммато". ра 3 поступает код Ь-ЬК с выхода преобразователя 11 и код М с выхода первого счетчика 2, В комбинационном сумматоре 3 эти коды суммируются по модулю,И. Выходной код комбинационного сумматора 3 равный М-ЬН заносится в регистр 4, Тогда период следования выходных импуль- сов умножителя частоты несколько уменьшится, вследстВие чего сократится практически до нуля длительность временного интервала между выходыми импульсами Формировате" ля б и второго счетчика 7.Если частота входного сигнала уменьшилась, то это приведет к увеличению длительности периода входного сигнала на величину ь по срав-, нению с предыдущей длительностью с выхода переполнения первого счетчика 7, первый. триггер 16 установится в 1, а в интервале времениЬ 1 на счетный вход третьего счетчика 10 будут поступать импульсы генератора 1., Третий счетчик 10 установлен в нуль ранее выходным импульсомФормирователя б в начале, периода входного сигнала, а к моменту появленияследующего импульса на выходе Формирователя б в нем будет код ЬМ . В рассматриваемом случае, когда частотавходного .сигнала уменьшилась, на входуправления преобразователя 11 поступает сигнал логического 01, поэтому выходной код преобразователя 11равен Ьй, Этот код в комбинационномсумматоре 3 суммируется с кодом М,а в регистр 4 заносится код й +ЬЙ,Это приведет к тому, что период следования выходных импульсов умножителя частоты несколько увеличится,вследствие чего сократится практически до нуля длительность временногоинтервала между выходными импульсамивторого счетчика 7 и Формирователя б. Для предотвращения случайной установки первого триггера 16 и второго триггера. 17 в состояние ф 11 ф используется элемент 20. Выходноф сигнал элемента 20 постунает на входы1058021 Составитель В. Рудай опко Техред А. БабинецКоррекДзятко РедактЗаказ 2/55 Тираж 936 Подп ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская н ое СР д. 4 Филиал ПНП ффПатент, г.ужгород, ул.Проектная,установки в фО первого триггера 16 и второго триггера 17, если оба этих триггера находятся в состоянии ф 1,Таким образом, благодаря введению новых узлов удается повысить точность умножнтеля частоты. Так как каждому периоду входного сигнала всегда соответствует ровно и выходных импульсов, то в любом интервале времени число выходных импульсов умножителя частоты равно проиэведенню количества периодов входного сигнала в этом интервале времени и коэффициента умножения частоты.1ю