Умножитель частоты следования импульсов

/156 ВНО ГОСУД АРСТ 8 ЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ МИТЕТ СССРй И ОТНР 1 ТИЙ ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕГЕЛЬСТВУ ский политехнический 4,4(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 580634, кл. Н 03 К 5/ 156, 0 1.06.76,2. Авторское свидетельство СССРУ 540381, кл. Н 03 К 23/С 0,15.12.75(54)(57) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий генераторопорной частоты, первый и второй элементы И, делитель частоты, счетныйвход которого соединен с выходом элемента сравнения кодов, ко входамкоторого поразрядно подключены счетчик импульсов опорной частоты и реверсивный счетчик импульсов, входвычитания которого соединен с выходом первого элемента И, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности при расширениидиапазона входных частот, в неговведены третий, четвертый, пятый ишестой элементы И, первый и второйэлементы ИЛИ, дополнительный счетчикимпульсов и формирователь импульсов,вход которого соединен с входнойшиной устройства, первый выход - сустановочным входом делителя часто.ты и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен " с выходом элемента сравнения кодов и с первым входом второго элемента И,. а выход подключен ко входу сброса счетчика импульсов опорной частоты, счетный вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, при этом второй выход формирователя импульсов соединен с первым вхо" дом третьего элемента И, выход кото" рого соединен с синхровходом дополнительного счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И, информационные входы - с информационными выходами делиО теля частоты, а информационные выхо ды - с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, вторыми входами второго и третьего элементов И и первым входом Я четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И и с выходом элемента сравнения кодов, выход пятого элемента И соединен со входом сложения реверсивного счетчика импульсов, причем выход делителя частоты соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента сравнения кодов, а выход соединен с выходной шиной уст" ройства.40 1 1 ф 1817 Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь"зовано в цифровых измерительных прИборах и цифровых системах автоматического управления для масштабированияинформации, представленной в частот"но-импульсной форме.Известен умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, делитель частоты, счетчик импульсов, элементсравнения кодов, элемент ИЛИ и группууправляемых регистров сдвига 1.1 3.Недостатком данного устройстваявляется низкая помехозащищенность 15и, как следствие, невысокая точность.Наличие импульсов помех на входе приводит к тому, что в управляемых регистрах фиксируются ложные кодовыеЭкомбинации, которые устройство отрабатывает, как истинные, При этомна выходе устройства наблюдаются значительные пульсации частоты следования импульсов, Отмеченные недостаткиограничивают область применения данного умножителя.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство, содержащее генератор опорной частоты, первый и второй элементы И, делитель частоты, счетный входкоторого соединен с выходом элементасравнения кодов, ко входам которогопоразрядно подключены счетчик импульсов опорной частоты и реверсивный35.счетчик импульсов, вход вычитаниякоторого соединен с выходом первогоэлемента И, первый вход которого соединен со входной шиной устройства,первым входам триггера и входом сброса делителя частоты, выход которого соединен со вторым,входом триггера, выход которогосоединен со вторым входом первого элемента И, входом сложения реверсивно"го счетчика импульсов и первым входом второго элемента И, второй входкоторого соединен с выходом генератора опорной частоты, а выход - сосчетным входом счетчика импульсовопорной частоты, вход сброса которо" 50го соединен с выходной шиной устройства Г 2 1,Недостатками известного умножите"ля частоты следования импульсов являются низкая точность и большие 55пульсации выходного сигнала при работе с неравномерно следующими им.пульсными последоватепьностями. Так,83 2при скачкообразном изменении частоты входного сигнала резко уменьша-ется точность данного умножителя частоты следования импульсов и возникают пульсации выходного сигнала иээа медленной отработки данного скачка и несогласованности процессов кодирования и генерации новой импульсной последовательности. Цель изобретения - повышение точности устройства при расширении диа" паэона входных частот.Поставленная цель достигается тем, что в умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, первый и второй элементы И, делитель частоты, счетный вход которого соединен с выходом элемента сравнения кодов, ко входам которого поразрядно подключены счетчик импульсов опорной частоты и реверсивный счетчик импульсов, вход вычитания которого соединен с выходом первого элемента И, введены третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, дополнительный счетчик импульсов и формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной устройства, первый выход - с установочным входом делителя частоты и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом элемента сравнения кодов и с первым входом второго элемента И, а выход подключен ко входу сброса счетчика импульсов опорной частоты, счетный вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, при этом второй выход формирователя импульсов соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с синхровходом дополнительного счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И информационные входы - с информационными выходами делителя частоты, а информационные выходы - с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, вторыми входами второго и третьего элементов И и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с ,выходом делителя частоты, а выход соединен с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И и с выходом элемента сравнения кодов, выход пятого элемента И соединен со входом сложения реверсивно- . го счетчика импульсов, причем выход делителя частоты соединен с первым 5 входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента сравнения кодов, а выход соединен с выходной шиной устройства.ОНа чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.Умножитель частоты следования импульсов содержит генератор 1 опорной частоты, первый и второй элементы И 2 и 3, делитель 4 частоты, счетный вход которого соединен с выходом элемента 5 сравнения кодов, ко входам которого поразрядно подключены счетчик 6 импульсов опорной частоты и ре О версивный счетчик 7 импульсов, вход вычитания которого соединен с выходом первого элемента И 2, третий четвертый, пятый и шестой элементы И 8 - 11, первый и второй элементы ИЛИ 25 12 и 13, дополнительный счетчик 14 . импульсов и формирователь 15 импульсов, вход которого соединен со входной шиной 16 устройства, первый вы" ход - с установочным входом делителя 4 частоты и первым входом первого элемента ИЛИ 12, второй вход которого соединен с выходом элемента 5 сравнения кодов и с первым входом вто рого элемента И 3, а выход подключен35 ко входу сброса счетчика б импульсов .опорной частоты, счетный вход которого соединен с выходом генератора 1 опорной частоты, при этом второй же выход формирователя 15 импульсов 4 О соединен с первым входом третьего элемента И 8, выход которого соединен с синхровходом дополнительного , счетчика 14 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго 45 элемента И 3, информационные входы - с информационными выходами делителя 4 частоты, а информационные выходы - с соответствующими входами второго элемента ИЛИ 13, выход которого50соединен с первым входом первого элемента И 2, вторыми входами второго и третьего элементов И 3 и 8, и первым входом четвертого элемента И 9, второй вход которого соединен с выходом делителя 4 частоты, а выход соединен с первым входом пятого элемента И 10, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента И 2 и с выходом элемента 5сравнения кодов, выход пятого элемен"та И 10 соединен со входом сложенияреверсивного счетчика 7 импульсов,причем выход делителя 4 частоты сое-динен с первым входом шестого элемента И 11, второй вход которого соединен с выходом элемента 5 сравнениякодов, а выход соединен с выходнойшиной 17 устройства.Устройство работает следующимобразом.По входному импульсу формирователь15 выдает два импульса: по переднему фронту - импульс, поступающий наэлемент 8, по заднему фронту - насброс делителя 4 и на сброс счетчика 6 (через элемент 12). Импульс свыхода элемента 8 переписывает содер-жимое делителя 4 в дополнительныйсчетчик 14 в дополнительном коде,следовательно, в установившемся режиме в дополнительный счетчик 14 перепишется "0". В момент достиженияравенства кодов, содержащихся в реверсивном счетчике 7 и счетчике 6(в дальнейшем этот момент назовемпросто сравнением), с выхода элемен"та 5 выдается импульс, поступающийчерез открытый элемент 11 на выходустройства, а также через элемент 12на сброс счетчика 6 и на вход делителя 4За один период входной частоты такой цикл повторяется в установившемся режиме работы М раз.В установившемся режиме за одинпериод умножаемой последовательностигенератор 1 выдает п импульсов опор-.ной частоты в счетчик 6. Для обеспечения необходимой точности умножения в реверсивном счетчике 7 долженбыть записан код И, равныйИМ фгде М - коэффициент умноженияустройства;и = ТГ- произведение периода входного сигнала на частотугенератора 1.Частота Го генератора 1 выбирается из следующих соотношений:о М,Е 1 Гвах 1 М"Вес" добавочного ймпульса в реверсивном счетчике 7 определяетсякак= 2 Т . В этом случае умножительХ 1-1работает следующим образом. Так какв реверсивном счетчике 7 записан код,равный Я- , та за времяТ 1, о(В 1/2 Т 1 с элемента 5 на вход открытого элемента 11 поступит М импульсов, после чего импульс с делителя4 закроет элемент 11 и откроет, про"ходя через открытый элемент 9, элемент 10, на второй вход которого поступает импульсы с выхода элемента 5,которые в каждый момент сравненияувеличивают код в реверсивном счетчике 7 на ш. Таким образом, код Ик концу Т в реверсивном счетчике7 будет равеня = я -айИ),ы = каСледовательно, код,в реверсивном счетчике 7 для К = Т должен быть Х 1: Гх 1-О5 10 1 15 20 25 импульсов, которые поступили на выход устройства (через открытый элемент 11) и в делитель 4. Таким образом, в делителе 4 будет записан код"5". По приходу очередного импульсаумножаемой последовательности формирователь 15 сформирует по его пефреднему фронту импульс, который, проходя через элемент 8, переписываеткод из делителя 4 в дополнительномкоде в дополнительный счетчик 14, На"личие кода в этом счетчике вызываетформирование сигнала с выхода элемента 13, который закрывает элемен"ты 8 и 9 и открывает элементы 10 и 3,на входы которых поступают импульсыс элемента 5По заднему фронту этого же входного импульса формирователь15 формирует сигнал, который сбрасывает делитель 4 частоты и через элемент 12 - счетчик 6. В рассматриваемом случае в дополнительный счетчик14 запишется код "5". Во второмпериоде входной частоты при каждоммоменте равенства из кода в дополнительном счетчике 14 будет вычитатьсяединица, а из кода в реверсивномсчетчике 7 " число ш,1где еых( ) 35 Пусть М = 10, тогда О0,2 и, а ш = й(М = 0,01 п. При этих условиях в первом периоде Т2 Тк коду Б в реверсивном счетчике 7 добавятся ш = 0,07 п и Ы= 0,17 п. Во втором периоде код Ю увеличится еще на ш" = 0,01 и Яц = 0,18 п, а в третьем . периоде - на ИМ0,19 п, что обеспечивает работу устройства с высокой точностью. Для отработки такого скачка известному устройству потребовалось бы не менее 100 периодов входной последовательности. Причем с увеличением М длительность времени отработки скачка в известном устройстве увеличивается, в то время как в предлагаемом устройстве это время остается практически постоянным. Предположим, через некоторое вре- мя прошел скачок, при котором Т0,5 Т 1 . При отработке предыдущего изменения входной частоты Ъ реверсивный счетчик 7 записался код, равный И = 0,19. В этом случае за период Тэлемент 5 сформирует 5 40 45 0 55 ТХ 1-1При тех же условиях, что и в рассмотренном случае, за второй период Т; из кода К в реверсивном счетчике 7 вычтется ш0,05 п, и код станет равным Н = 0,14 п. В делителе 4 частоты будет код "6", следовательно, в третьем периоде, аналогично описанному, Я = 0,1 п. Но в этом случае будет только 9 моментов равенства, следовательно, в четвертом периоде входной частоты в первый же момент равенства код в реверсивном счетчике 7 изменится: И "= 0,09 п, код в дополнительном счетчике 14 станет равным "0" и элемент 2 закроется. После того, как элемент 5 сформирует 10 импульсов, сигнал с делителя 4 закроет элемент 11 и откроет элементы .9 и 10, вследствие чего при наступлении последующего момента сравнения к коду в реверсивном счетчике 7 добавится г = 0,01 п, т.е. И = 0,1 п, что обеспечивает1081783 оставитель А. Соколовехред М. Надь Ко Редактор Н. Егоров ор В. Бутяг Зака 862 Подпиого комитета СССРий и открытийРаушская наб., д. 4/ Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. кт высокую точность умножения. Известному устройству для отработки такого же скачка потребовалось бы не менее 100 периодов входной частоты с такой же зависимостью от И,как и в ;5 первом случае, Кроме того, такая органиэация коррекции сводит пульсацию выходной частоты к минимуму. Действие помехи в предлагаемом устройстве будет корректироваться в тече ние трех периодов, что не хуже, чем в известном устройстве.Умножитель частоты следования импульсов обладает высокостабильным коэффициентом умножения, не зависящим 1 как от неравномерности следования импульсов умножаемой частоты, так и от наличия импульсных помех. Введение в устройство новых элементов и связей позволяет уменьшить пульсации 20 выходного сигнала и использовать его для умножения неравномерно следующих импульсных последовательностей.В качестве базового объекта принят умножитель частоты 46-35, выпуск которого освоен промышленностью. Данный умножитель частоты имеет следую 564/51 ТиражВНИИПИ Государствепо делам изобрет13035, Москва, Жщие технические характеристики: диа.пазон умножаемых частот (1 - 5) мГц;реализуемые коэффициенты умножениядля час.т: Ф1 мГц " 10, 100, 1000, 10000; 5 мГц - 2, 20, 200, 2000,Недостатком данного умножителя является ограниченная область применения, так как отсутствует возможность работы с инфраниэкочастотными и низкочастотными частотными сигналаВ отличие от базового объекта - умножителя частоты - предлагаемый умножитель частоты следования импульсов обеспечивает работу с низкочастотными и инфранизкочастотными сигналами, что дает воэможность более широкого его использования для построения устройств автоматики и измерительной техники. Широкое применение предлагаемое устройство может найти и при построении автоматизированных систем управления технологическими процесса- миг