Умножитель частоты следования импульсов

СОК)З СОВЕТшевшиРЕСПУБЛИН 76 09) (1 ЕСКИ З(50 Н 03 К 23/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Е ИЗОБРЕТ(21) 3433126/18-21 входом первого элемента ИЛИ,выход . (22) 12.03.82которого подключен к управляющему (46) 30.12.83. Вюл. В 48 . входу третьего счетчика импульсов, (72) А,Н. Морозевич, вычитающий вход которого соединен (71 Минский радиотехнический ин- . с выходом генератора тактовых имститут пульсов, отличающийся (53) 621.374.44 (088.8) тем, что, с целью повиаения точнос- . (56) 1. Смеляков В.В Цифровая из- ти умножения, в него введенй втомерительная аппаратура инфранизкихрой элемент ЙЛИ, ь дополнительных частот. М., "Энергия", 1975, элементов И, ндополнительных форс. 42, рис. 2-2, мирователей импульсов, четвертый2. Авторское свидетельство С счетчик импульсов и второй регистр, по заявке В 3398064/18-21, информационные входы которого соедикл, Н 03 К 23/00, 26.08,82, , нены с информационными выходами (54) (57) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДО- первого счетчика импульсов, управляю- ВАНИЯ ИМПУЛВСОВ, содержащий последо-щий вход - с выходом Формирователя вательно соединенные генератор так-,: импульсов, а информационные выходы - Е товых импульсов, первый и второй . с первыми входамн соответствующих счетчики иМпульсов, установочные дополнительных элементов И, вторые входы которых соединены с первым входы которых соединены с информавходом первого элемента ИЛИ и с вы- ционными выходами четвертого счетчи- С ходом, элемента задержки, вход кото-ка импульсов, а выходы - с входами рого подключен к выходу формирова- . соответствующих дополнительных теля импульсов и управляющему входу формирователей импульсов, выходы первого регистра, информационные . которых подключены к соответствую- входы которого соединены с,информа- щим входам второго элемента ИЛИ; вы- ( ционнымн выходами второго счетчика : ход которого соединен с суммирующим импульсов, а информационные выхода в . входом третьего счетчика импульсов, с информационными входами третьего . при этом установочный вход четвер- вЙ счетчика импульсов, выход которого :. того счетчика импульсов соединен с соединен с первым входом элемен- . .выходом элемента задержки, а счетта И, второй вход которого подклю- ".: .ный вход - с выходом третьего счет- ф чен к шине управления, и с вторым -чика импульсов. ОЪИзобретение относится к вычислительной и измерительной технике иможет быть использовано в качествеблока упранлениг сг:ециализиронанныхцифровых устройств, занятых обработкой вычислением интегральных характернсти;:) аналоговых сигналов, атакже з качестве измерительного прибора, позволяющего измерять периоцвходных сигналон и вырабатывать последовательность импульсов с частотойследования, обратно пропорциональнойпериоду входного сигнала, причемкоэффициент пропорциональности можетменяться н широких пределах.Известен умножительчастоты следования импульсов, содержащий гене,ратор тактовых импульсов,формирукщееустройство, блок управления, два управляющих вентиля, дна делителя частоты, первый регистр, схему переноса, распределитель импульсов, содержащий второй регистрцва делителячастоты, схему переноса, схему И,два вентиля, дза элемента ИЛИ,триггер управления и триггер задержки 1,Известное устройство характеризуется недостаточно высокой точностью умножения.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяумножитель частоты следования импульсов, содержащий последовательносоединеннь 1 е генератор тактовых им-пульсон, перный и второй счетчикиимпульсон, установочные входы которых соединены с первым входом первого элемента ИЛИ и с выходом элемента задержки, вход которого подключен к выходу формирователя импульсон и управляющему входу первого регистра, информационные входы которого соединены с информационными выходами второго счетчикаимпульсон, а информационные выходыс информационными входами третьегосчетчика импульсоз, выходкоторогосоединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключенк шине управления, и с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющемувходу третьего счетчика импульсов,нычитающий вход которого соединенс выходом генератора тактовых импульссн.2,Недостаток известного устройства - невысокая точность умножения.Цель изобретения . - повышениеточности умножения.Для достижения цели н умножитель частоты следования импульсов,содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсон, первый и второй счетчики импульсон, установочные входы кото 60 65 дами третьего счетчика 8 импульсон,выход которого соединен с первымвходом элемента И 9, и с вторыМвходом первого элемента ИЛИ, выходкоторого подключен к управляющему .входу третьего счетчика 8 импульсов,нычитающий вход которого соединен свыходом генератора 1, второй элерых соединены с первым нходом первого элемента ИЛИ и с выходом элемента задержки, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов и управляющему входу первого 5 регистра, информационные входы которого соединены с информационнымивыходами нторого счетчика импульсов,а информационные выходы - с информационными входами третьего счетчика 10 импульсов, выход которого соединенс первым входом элемента И, второйвход которого подключен к шинеуправления, и с вторым входом первогоэлемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу третьегосчетчика импульсов, вычитающий входкоторого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, введенывторой элемент ИЛИ, и дополнительных элементов И, и дополнительныхформирователей импульсов, четвертыйсчетчик импульсов и второй регистр,информационные входы которого соединены с информационными выходамипервого счетчика импульсов, управляющий вход - с выходом формирователя импульсов, а информационные выходы - с первыми входами соответствующих дополнительных элементов И, вторые входы которых соединены с ин формационными выходами четвертогосчетчика импульсов, а выходы - свходами соответствующих дополнительных формирователей импульсов, выходы которых подключены к соответствую щим входам второго элемента ИЛИ,выход которого соединен с суммирующим, входом третьего счетчика импульсов,при этом установочный вход четвертого счетчика импульсов соединен с" 40 выходом элемента задержки, а счетныйвход - с выходом третьего счетчикаимпульсов.На чертеже представлена структурная схема устройства.45 Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 тактовых импульсов, первый и второйсчетчики 2 и 3 импульсов, установочные входы которых соединены спервым входом первого элемента ИЛИ 4и с выходом элемента 5 задержки,вход которого подключен к выходуформирователя 6 импульсов и управляющему входу первого регистра 7,информационные входы которого соединены с информационными выходамивторого счетчика 3 импульсон,а,информационные выходы - с информационными вхомент ИЛИ 10, дополнительные элементы И 11-1-11-и дополнительные формирователи 12-1-12-и импульсов, четвертый счетчик 13 импульсов и второй регистр 14, информационные входы которого соединены с инфор мационными выходами первого счетчика 2 импульсов, управляющий вход - с выходом формирователя б импульсов, а информационные выхо" ды - с первыми входами соответствующих дополнительных элемен-тов И 11-1-11-п, вторые, входы которых соединены с информационными выходами, четвертого счетчика 13 имйульсов,.а выходы - с входами 15 соответствующих дополнительных Формирователей 12-1-12-п импульсов., выходы которых подключены к соответствующим входам второго элемен- та ИЛИ 10, выход которого соединен с суммирующим входом третьего счетчика 8 импульсов, при этом установочный вход четвертого счетчика 13 импульсов соединен с выходом элемента 5 задержки, а счетный вход - с выходом третьего счетчика 8 импульсов, шину 15 входную и шину 16 управления.Устройство работает следующим образом.Входной периодический сигнал с периодом Тбх поступает на формирователь б, формирующий короткие прямоугольные импульсы, период которых равен То. Генератор 1 вырабатываЕт стабильные импульсы с периодом следования То, которые поступают на вход счетчика 2, на его выходе формируется импульсная последовательность с периодом ТОК (К - коэффициент деления счетчи- ,. 40 ка 2, равный заданному коэффициен- . ту умножения частоты). Эти импульсы поступают на вход счетчика 3.За первый (после включения устройства) период входного, сигнала 45 осуществляется автоматическая настройка устройства на работу. В этот период времени выходные сигналы не будут отражать требуемую зависимость Тэ,х = .Тэ/К Для блокиРовки данных сигналов использован один элемент 9, включенный на выходе устройства. 30 35 сПервый импульс с выхода формирователя б осуществляет перезапись кодов из счетчиков 2, и 3 в регистры 14 и 7;Однако во время первого пе-. риода входного сигнала их состояние не отражается на выходном сигнале . (выход заблокирован). Этот же сиг нал, но задержанный на элементе 5, на время перезаписи кодов, устанавливает в счетчике 3 код 11, в счетчиках 2 и 13 - код 00, а в счетчике 8 - код, равный коду реги- . у стра 7, но не оказывающих влияния на первый период входного сигнала.За период времени ТЭ на вход счетчика 2 поступит Т,Э/То импульсов. Следовательно, на вход счетчика 3 за то же время поступит Б = "3 Тэх /ТОК импульсов, где 3- целая часть. С учетом того, что исходным состоянием счетчика 3 является код 11, в этом счетчике за Тэх будет код Б, так как первый импульс с выхода счетчика 2 установит в счетчике 3 код 00. Следующий импульс с выхода формирователя б также осуществляет перезапись кодов из счетчиков 2 и 3 в регистры 14 и 7 соответственно. Т,о. в регистре 14 будет храниться код остатка от деления Тв /То на К, а в регистре 7 - код Н. Задержанный сигнал свыхода элемента,5 задержки опять устанавливает в исходное состояние счетчики 2, 3 и 13, а в счетчик 8 переписывает код Б(со"тояние регистров 14 и 7 не изменяется до прихода следующего импульса с формирователя 6). Импульсы с генератора 1 с периодом следования То продолжают поступать на вычитающий вход счетчика 8 и вход счетчика 2. При этом каждый импульс, поступивший на вычитающий вход счетчика 8, уменьшает его содержимое на единицу. Следовательно, через время (Б) Т код в счетчике 8 станет нулевым, а следующий импульс вызовет его отрицательное переполнение и на его выходе возникает сигнал (импульс .Импульс переходя через элемент ИЛИ 4,осуществляет запись в счетчик 8 код 0-1, Этот же сигнал увеличивает код счетчика 13 на единицу.Как следует из изложенного выше, период следования выходных импульсов равен Теьх = "То - Твх/ К, что и требовалось получить. Однако ошибка места положения (во времени) выходного импульса при этом может достигать Тб и должна была бы накапливаться, если бы ие импульсы, поступающие на суммирующий вход счетчйка 8. Коррекция (устранение) ошибки накопления основана на том, что в счетчике 2 осуществляется усечение (уменьшение) кода Т до величины Я. Ошибка усечения однозначно определяется кодом, хранящимся в течение периода входного сигнала в регистре 14. Следовательно, если за время Т. в счетчик 8 добавить такое колиМ чество импульсов, которое равнялось бы коду регистра 14, то величина ошибки места положения (во времени) К -го импульса ЬТК будет равна Т ., естественно, что увеличение кода в счетчике должно быть постепенным и, по возможности, равномер1064476 Р Состояние Сигналы коррекции на выходе Т Вы регистра 14 ,счетчика 13 12-1 12-2 12-3 12-4 10 1000 0 01000 0 0 0 0 0 0 1100 0 0 0 0 0 0 0010 0 1010 О 0 0 О 0 0110 0 0 0 0 0 1110 0 0 0 0 0 0001 0 1001 О 0.0 0 0 0 0101 0 0 0 11 . 0011 12 0011 1101 0 0 0 0011 0 0 0 1011 13 0011 14 0011 О 0 0 0111 0 0 0 0 0 15 0011 16 0011 0 0 0 0 00000 О. 0 55 ным во времени Т, Указанную коррекцию в устройстве осуществляют счетчик 13, элементы И 11-1-11- н формирователи 12-1-12-И и элемент 10.Эаметим, что в соответствии с представленной структурной схемой устрой ства код в регистре 14 соответствует коду счетчика 2, но имеет при этом обратный порядок записи. Например, если код в счетчике 2 имеет вид 1100, то в регистре 14 - 0011. Рас сматриваемый пример указывает на то, что счетчик 2 состоит в примере нз четырех триггеров и, следовательно, К = 16. Код 1100 (слева ., младшие разряды) указывает на то, 15 что в устройстве Тэ усечен при 1 0011 2 0011 3 0011 4 0011 5 0011 6 0011 7 0011 8 0011 9. 0011 10 0011 Как следует из приведЕнной таблицы, сигнал на выходе элемента 10 появляется только в момент появле-. ния единицы в -м разряде счетчика 13, если в -м разряде регистра Ц хранится единица. Сравнение состояний (наличие единицы) в одноимен- . 60 ных разрядах счетчика 13 и регистра 14 осуществляют элементы 11-1- -11-ь, а формирователь импульса в момент сравнения - Формирователи . 12-1-12-ь, 65 представлении его кодом Б на величину 3 То .То есть только три раза по одному импульсу необходимо добавлять в содержимое счетчика 8. Моменты формирования импульсов коррекции однозначно .определяются регистром 14, счетчиком 13, элементами 11-1-11-ь, формирователями 12-1-12-н, элементом ИЛИ 10, работа которых поясняется таблицей, где Б = ТЭ, - порядковый номеровыходного сигнала счетчика 8 с момента прихода импульса с элемента 5 и формирователей, 12-1-12-4 - выход первого - четвертого формирователей. Причем первый соответствует перво. му младшему разряду счетчика 13.% Таким образом, введение новых функциональных блоков и связей обеспечивает повышение верхнего предела частотного диапазона, так как он будет определяться с учетом частоты генератора тактовых импульсов, а не импульсов с выхода .делителя частоты, как это имеет место в прототипе, а также повышение точности ( уменьшение погрешности места положения на временной оси выходных импульсов), так8 1064476 Составитель О. Кружилинаедактор Б. Кривина Техред И.Метелева КорректорОеБилаф ф фц щище щ щ щщфщ щ щфщщ щ щф Г 61/59 Ти ВНИИПИ йто по дела 113035, МоскПодписно комитета СССР и открытий ская наб., д.4/5 Филиа ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн как независимо от соотношения Т Т и Т все К импульсов будут Ььхравномерйо распределены внутри интервала Т .Предлагаемое устройство отличается отсутствием накопления ошибок. 5 В устройстве-прототипе погрешность положения во времени выходных импульсов накапливается и в конце, например, ш-го периода входного сигнала при постоянной его частоте может 10 становиться равной. тде.- коэффициент умножения частотыследования импульсов, Те - периодтактовых импульсов. В данном устройстве осуществляется коррекция положения во времени выходных импульсоввнутри каждого периода входного сигнала.Таким .образом погрешность положения во времени выходных импульсовв этом устройстве в конце Ь -гопериода равна погрешности в концепервого периода, т.е. примерно значению Т.