Цифровой умножитель частоты

(56) Авторское свидМ 690609, кл. Н 03Авторское свиде9 1034146,кл. Н 03 ены к информационн четчика, информ первого счетчика мационными входамиторого входам ционны динены тьего с М 41 выходь инфо,09.8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕКИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) ЦИФРОВОЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий генератор импульсов, первый и второй элементы И, первые входы которых объединены, первый и второй элементы ИЛИ, формирователь импульсного сигнала, вход которого является входом цифрового умножителя частоты, первый, второй и третий счетчики, первый и второй буферный регистры, первый элемент задержки, при этом выход формирователя импульсного сигнала соедин;н с управляющим входом первого буферного регистра, управляющим входом второго буферного регистра и входом первого элемента задержки, выход которого подключен к установочным входам первого и второго счетчиков и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключенк выходу третьего счетчика, установочный вход третьего счетчика подключен к выходу второго элемента ИЛИ, информационные выходы второго счетчика подключены к информационным входам второго буферного регистра, информационные выходы копервого буферного регистра, суммирующий вход второго счетчика подключен к выходу переполнения первого счетчика, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности умножения, введены первый ч второй триггеры, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ, четвертый, пятый и шестой счетчики, третий элемент И и второй элемент задержки, при этом вход второго элемента задержки подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выходк сумирующему входу третьего счетчика, вычитающий вход третьего счетчика подключен к суммирующему входу первого счетчика и выходу четвертого счетчика, установочный вход четвертого счетчика подключен к выходу первого элемента задержки и первым входам третьего и четвертого элементов ИЛИ,выход генератора им- пульсов подключен к первому входу третьего элемента И и суммирующему входу четвертого счетчика, второй вход третьего элемента И подключен к неинверсному выходу первого триггера, выход третьего элемента И подключен к первому входу первого элемента И, прямой и инверсный входы первого триггера подключены соответственно к выходу третьего счетчика и выходу пятого элемента ИЛИ, который является выхо дом цифрового умножителя частоты, . выход четвертого элемента ИЗЫ подключен к первому входу пятого эле190456 20 мента ИЛИ, инверсному входу второго, триггера и установочному входу шестого счетчике, информационные выходы первого буферного регистрасоединены с информационными входами птого и шестого счетчиков, выход первого .элемента И подключен к суммирующему входу пятого счетчика и вычитающему входу шестого счетчика, выход второго элемента И подключен к вычитающему входу пятого счетчика и суммирующему входу шестого счетчика, второй вход первогоэлемента И подключен к прямому выходу второго триггера, второй вход второго элемента И подключен к инверсному выходу второго триггера,Изобретение относится к вычисли:тельной, измерительной и радиотехнике и может быть использовано для получения последовательности импульсов, частота следования которых в . заданное число раз превышает частоту следования входных импульсов.Цель изобретения - повышение точности умножения.На чертеже.изображена структур Оиая электрическая схема цифрового умножителя частоты.Предлагаемое устройство содержит геыератор 1 импульсов, первый 2 и второй 3 элементы.И, первый элемент ИЛИ 4, формирователь 5 импульсного сигнала, первый 6 и второй 7 буферные,регистры, первый элемент 8 задержки, первый 9 и второй 10 счетчики, второй элемент ИЛИ 11, третий счетчик 12, первый 13 и второй 14 триггеры, третий элемент И 15, третий 16, четвертый 17 и пятый 18 элементы ЙЛИ, четвертый 19, пятый 20 и шестой 21 счетчики, второй элемент 22 задержки. Цифровой умножитель частоты работает следующим образом,Входной периодический сигнал спериодом Т поступает на формиро ватель 5, формирующий короткие, прямоугольные импульсы, период ко выход отрицательного переполненияпятого счетчика подключен к прямомувходу второго триггера, второмувходу третьего элемента ИЛИ и второму входу пятого элемента ИЛИ, выход положительного переполнения пятого счетчика подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход отрицательноГо переполнения ше. стого счетчика подключен к второмувходу четвертого элемента ИЛИ, выходположительного переполнения шестогосчетчика подключен к второму входувходу первого элемента ИЛИ, выходтретьего элемента ИЛИ подключен квходу перезаписи кода пятого счетчика. торых равен Т , Генератор 1 выраВ 1батывает стабильные импульсы с периодом следования Т /К, которые.пооступают на суммирующий вход четвертого счетчика 19. На его выходе формируется импульсная последова-тельность с периодом (То/К) К=ТО, где К - коэффициент деления четвертого счетчика 19, равный коэффициенту умножения частоты. Эти импульсы поступают на суммирующий вход первого счетчика 9 и вйчитающий вход третьего счетчика 12,Первый импульс с выхода формирователя 5 осуществляет перезапись кодов нз первого 9 и второго 10 счетчиков в первый 6 и второй 7 буферные регистры соответственно, Этот же сигнал, но задержанный в первом элементе 8 задержки на время перезаписи кодов, устанавливает в четвертом счетчике 19 код 000, в первом счетчике 9 - код 111, во втором счетчике 10 - код 0111. Кроме того, этот же сигнал, проходя через второй элемент ИЛИ 11, осуществляет переза" пнсь кода из второго буферного регистра 7 в третий счетчик 12 и, проходя через третий элемент ИЛИ 16, осуществляет перезапись кода из первого буферного регистра 6 в пяз 1 тый счетчик 20. В то же время сигнал с выхода первого элемента 8 задержки, проходя через четвертый элемент ИЛИ 7, осуществляет перезапись кода из первого буферного регистра 6 в шестой счетчик 21,устанавливает второй триггер 14 в ну- левое сЬстояние. Этот же сигнал с выхода четвертого элемента ИЛИ 17, проходя через пятый элемент Ю 1 И 18 устанавливает первый триггер 13 в нулевое положение.За период времени Т на вход четвертого счетчика 19 поступает Тв (Т/К) импульсов, Следовательно на суммирующий вход первого счетчика 9 поступает И =Т/Тимпульсов,. Поэтому с учетом йачального состояния первого счетчика 9, на суммирующий .вход второго счетчика 1 О поступает И = (И -1)/Кимпульсов. С учетом того, что исходным состоянием первого счетчика 9 . является код 111,. в нем за период Т,. зафиксируется код, равный дробной части результата деления И -1 на К, т.е. (М -1)/К-И . 01-1, ане И 1, так как первый импульс с выхода четвертого счетчика 19 устанавливает код 000 в первом счетчике 9. За время Т во втором счетчике 10 фиксируется код Б -2,г так как его исходное состояние 0111 слева младший разряд), т.е. первый импульс, поступивший на вход второго счетчика 10 с выхода первого счетчика 9 - это первый импульс, поступивший на вход первого счетчика 9, устанавливает в нем код 111, а второй - код 000.Следующий импульс с выхода формирователя 5 также осуществляет перезапись кодов из первого 9 и второго 1 О счетчиков в первый 6 и второй 7 буферные регистры соответственно. При этом в первом буферном регистре 6 оказывается записанный уменьшенный на единицу код ошибки измерения Т , а во втором буферном регистре 7 - уменьшенный на два код измеряемой величины Тв.Задержанный сигнал с выхода первого элемента 8 задержки опять устанавливает в исходное состояние пер-, вый 9, второй 10 и четвертый 19 счетчики и первый 13 и второй 14 триггеры. При этом в третьем счетчи 190456 4 5 0 15 20 25 303555 ке 12 переписывается код 0-1. Состояние первого 6 и второго 7 буферных регистров не изменяется в течение времени Т , т.е. до прихода следующего импульса с формирователя 5,.Импульсы с выхода четвертого счетчика 19 с периодом следования Т 0 продолжают поступать иа вычитающий вход третьего счетчика 12 и суммирующий вход первого счетчика 9., При этом каждый импульс, поступающий на вычитающий вход третьего счетчика 12 уменьшает содержимое последнего на единицу, Следовательно, через время (Б -1) Т код третьего счетчика 12 становится нулевым, а следующий импульс вызывает его отрицательное переполнение и наего выходе возникает сигнал (импульс), Этот импульс, проходя через вто= рой элемент 11 ИЛИ, осуществляет запись в третий счетчик 12 кода "гИнтервал времени между моментом появления импульса на выходе формирователя 5 и моментом появле- ния импульса на выходе третьего счетчика 12 равен Н Т. Если величина Т такова, что Т в/Та=Тви / /Т 1=И, и (И - 1)/К=(М - 1)фИТвто И Т = --- т.е. погреш 2 о К К фность преобразования умножения) частоты определяется лишь периодом следования тактовых импульсов, Такое условие выполняется крайне редко, поэтому погрешность преобразования, если не вводить коррекцию, может оказаться существенно большей и достигать значения ТоКоррекция положения вовремени выходного импульса осуществляется следующим образом.Сигнал с выхода третьего счетчика 12, который осуществляет перезапись кода из второго буферного регистра 7 в третий счетчик 12, поступает на прямой вход первого триггера 13, который при этом переходит в единичное состояние - сигнал с его инверсного выхода открывает элемент И 15 для прохождения через него высокочастотных импульсов с генератора 1. Эти импульсы с периодом То/К проходят через открытый второй элемент И 3 (второй триггер 14 находится в нуленом по 1 90456ложен на вычитающий вход пятого счетчика 20 и суммирующий вход шестого счетчика 21. При этом в пятом 20 и шестом 21 счетчиках содержится код Б, Поэтому после поступления Я -1 импульсов на вычитающий вход пятого счетчика 20 он обнуляется, а следующий импульс вызывает его отрицательное переполнение.Этот сигнал отрицательного переполнения пятого счетчика 20, проходя через пятый элементИЛИ 18 поступает далее на выход устройства и на инверсный вход первого триггера 13, блокируя прохождение импульсов через элемент И 15. Коррекция положения во времени одного импульса закончена, Сигнал отрицательного переполнения пятого счетчика 20, проходя через третий элемент ИЛИ 16 осуществляет перезапись кода из первого регистра 6 в пятый счетчик 20, а второй триггер 14 переводит в "единицу". Коррекция протекает за время меньшее Ъ т.е. между тактами Т) и поэтому на работу третьего счетчика 12 влияния не оказывает.Для уменьшения погрешности преобразования положение первого выходного импульса смещено на И 1 Та/К относительно импульса, возникшего на выходе третьего счетчика 12. Поэтому следующий импульс должен быть смещен на 2 МТ/К и т.д. Код величины смещения второго и последующих четных) импульса формируется на шестом счетчике 21, В исход" ном состоянии в последнем записан код И 1-1. К моменту формирования первого выходного импульса на суммирующий вход шестого счетчика 21 и на вычитающий вход пятого счетчика 20 поступает У импульс. Следовательно, код должен быть 2 Б 1-1. Если 2 И - 1 - К (К - емкость счетчика, равная коэффициентуумножения частоты), этот код 201-1 хранится до прихода второго импульса свыхода третьего счетчика 12. Еслиже 2 И ) К, то в момент достижениягкодом шестого счетчика 21 величины О К происходит его положительное переполнение. 11 ри этом возникает сигнална соответствующем выходе шестогосчетчика 21, который проходит черезпервый элемент ИЛИ 4 и, задержавшисьна втором элементе 22 задержки, поступает на суммирующий вход третьегосчетчика 12При этом происходит увеличение содержимого кода третьегосчетчика 12 на единицу. Последнее 20 влечет за собой увеличение интервала времени между первым и вторым сигналами с выхода третьего счетчика12 на величину Т. Остальные 2 И 1-1-Кимпульсов коррекции с периодом Т /К 25 фиксируются на шестом счетчике 21,Второй импульс с выхода третьего счетчика 12 опять переводит первый триггер 13 в единичное состояние.Импульсы с периодом Т/К с выхода генератора 1 опять начинают. поступать на пятый 20 и шестой 21 счетчики, Однако в этот промежуток времени импульсы проходят. через первый элемент И 2 на суммирующий вход пятого 35счетчика 20 (на нем накапливается код величины коррекции положения во времени третьего выходного сигнала) и на вычитающий вход шестого счетчика 21, при отрицательном переполнении которого формируется второй .выходной импульс. Он и проходит через пятый элемент ИЛИ на выход устройства.В дальнейшем работа цифрового умно жителя частоты протекает аналогично описанному1190456 Составитель В.Ру Техред А.Бабннец ктор И.Бла рректор В.Гнрнчк Заказ 6999/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн Тираж ВНИИПИ Госуд по делам 35, Москва, ственного кои обретений и о 35, Раушская Подписноеета СССРрытийб., д. 4/5