Умножитель частоты следования импульсов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 504 Н 03 К 5/15 фЩтаиттн ЕТЕЛЬСТВ Бюл. В 40й политехнически нН.А.Сипягин 4 (088е сви Н 0 свиде Н 03 свиде Н 03 етельство СС К 23/00, 9 ельство СССР К 5/01, 1982 ельство СССР К 5/56, 198 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗ И АВТОРСКОМУ(54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение может быть использовано в измерительной технике. Цельизобретения - повышение точности,Умножитель содержит генератор 1 опор"ной частоты, счетчики 2, 3 и 4 импульсов, делитель 5 частоты, регистры 6 и 7, элемент И 8, элемент 9 задержки и блок 10 управления. Введение блока 11 коррекции, регистров2 и 13, блока 14 вычитания частоти образование новых связей между элементами устройства способствует до"стижению поставленной цели, 2 ил.Изобретение относится к импульс- .ной технике и может быть испол:ьзова"но в измерительной технике и в устройствах автоматики,Цель изобретения - повьппение точности.На фиг. изображена электрическаяструктурная схема умножителя частотыследования импульсов; на фиг.2электрическая функциональная схемаблока вычитания частот.Устройство содержит генератор 1опорной частоты, первый 2, второй 3,третий 4 счетчики импульсов, делитель5 частоты, первый 6 и второй 7 регистры, элемент И 8, элемент 9 задержки, блок 10 управления, блок 11коррекции, третий 12 и четвертый 13регистры, блок 14 вычитания частот,входную 15 и выходную 16 шины.Выход генератораопорной частоты соединен с первым входом блока14 вычитания частот и с входом делителя 5 частоты, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика 2 импульсов и к первому входублока 10 управления, первый выход;которого соединен с установочнымвходом делителя 5 частоты и с установочным входом первого счетчика 2импульсов, второй выход - со счетнымвходом второго счетчика 3 импульсов,третий выход - с синхровходами второго 7, четвертого 13 регистрови второго счетчика 3 импульсов, выход которого подключен к второму .входу блока 10 управления и синхровходу первого регистра 6, информационные входы которого соединеныс информационными выходами второгорегистра 7, информационные входы которого соединены с информационными входами второго счетчика 3 импульсов и с информационными выходами первого счетчика 2 импульсовИнформационные выходы первого регистра 6 соединены с информационнымивходами третьего счетчика 4 импульсов, счетный вход которого подключен к выходу блока 14 вычитания частот, а синхровход - к выходу элемента 9 задержки, вход которого соединен с выходной шиной 16 устройства,выходом элемента И 8 и с входом блока 11 коррекции, выход которого подключен к второму входу блока 14 вычитания частот, управляющие входыблока 11 коррекции соединены с информационными вьгходами третьего ре 0 5 20 25 30 35 40 гистра 12, информационные входы кото-рого подключены к информационным выходам четвертого регистра 13, информационные входы которого соединеныс информационными выходами делителя5 частоты, причем третий вход блока 1 О управления подключен к вход"ной шине 15 устройства.Блок 1 О управления содержит пер"вый 17 и второй 18 формирователи,триггер 19, элемент И 20, Первыйвход блока О управления соединен спервым входом элемента И 20, выходкоторого подключен к второму выходу блока 10 управления, третий вы"ход которого соединен с выходом перного формирователя 17 и подключенк входу второго формирователя 18,выход которого соединен с первымустановочным входом триггера 19 и спервым выходом блока 1 О управления,второй вход которого подключен к второму установочному входу триггера 19,выход которого соединен с вторымвходом элемента И 20, причем третийвход блока 10 управления подключенк входу первого формирователя 17,Блок 11 коррекции содержит счетчик 21 импульсов, элементы И 22-1,,22-п, элемент Ы 1 И 23. Управляющие входы блока 11 коррекции соединены с первыми входами элементов22-122-п,выходы которых подключены к соответствующим входам элемента 23 ИЛИ выход которого соединен с выходом блока 1 коррекции,вход которого подключен к вторымвходам элементов 22-122-п и ксчетному вхоцу счетчика 21 импульсов, информационные выходы которого соецинены с третьими входами соответствующих элементов 22-1,22-п,Блок 14 вычитания частот содержит инвертор 24, два В-риггера 25 и 26, элемент И 27. Первый вход блока 4 вычитания частот подключен к первому входу элемента И 27 и входу инвертора 24, выход которого соединен с синхровходом первого 0-триггера 25, информационный вход которого подключен к прямому выходу второго Р-триггера 26, синхровход которого подключен к второму входу блока 14 вычитания частот, выход которого соединен с выходом элемента И 27, второй вход кото рого соединен с информационным входом второго В-триггера 26 и с ин1267601 Формирователь 17 формирует корот О кие прямоугольные импульсы по переднему фронту входных колебаний с частотой следования, равной частоте последнихформирователь 18 Формирует короткие прямоугольные импульсы по 45 1заднему Фронту импульсной последовательности, поступающей с Формирователя 17. Такий образом, на выходах формирователей 17 и 18 формируются импульсные последовательности с час тотой, соответствующей частоте входного сигнала, но сдвинутые друг относительно друга на время(Т- длительность импульса на выходе формирователя 17, причем- Т выбирает ся из условиягде , - период импульсов, опорной частоты свыхода генератора 1. М=Ег Го Т 1и, Так как делитель 5, как и счетчик2, перед каждым тактом кодированиясбрасывается в нулевое состояние,то к концу периода Тв делителе 5образуется некоторое значение кодаМ, равное1 версным выходом последнего, установочный вход которого соединен с инверсным выходом первого П-триггера 25.Блок 14 вычитания частот работает следующим образом.5На первый вход блока 14 вычитания частот поступает опорная частотаот генератора 1, которая проходит через открытый элемент 27 на . выход блока 14 вычитания частот. При 1 О переходе импульса на.второй вход блока 14 вычитания частот Р-триггер 26 взводится и элемент И 27 закрывается, уровень логической единицы поступает на информационный вход 0- 15 триггера 25, который взводится инвертированным импульсом Й, опорной частоты, а нуль с выхода 0-триггера 25 сбрасывает 0-триггер 26 в нулевое состояние, тем самым вновь открывается элемент И 27, следующим импульсом Г, Р-триггера 25 переводится в нулевое состояние, так как на его вход поступает уровень логического нуля с прямого выхода Р-триггера 26. Сле довательно, блок 14 выделения частот вырезает один импульс иэ последовательности Г, , а затем возвращается в исходное состояние.Умножитель частоты следования импульсов работает следующим образом.Импульсная последовательность счастотой Г,и Г(")ма,макс =21 , что соответствует динамическому диапазону, рекомендованному . для первичных преобраэователей 7 поступает на третий вход блока 10, а подается на вход формирователя 17 и через него на вход формирователя 18. Импульсы с выхода формирователя 17 поступают на синхровходы счетчика 3, регистров 7 и 13. Содержимое счетчика 2 переписывается в прямом коде в регистр 7 и в счетчик 3, а содержимое делителя 5 переписывается в регистр 13, Импульсыфс выхода формирователя 18 поступают на установочные входы счетчика 2, делителя 5, устанавливая их в нулевое состояние, и на первый установочный вход триггера 19 блока 10 и тем самым взводят последний в единичное состояние, что, в свою очередь, открывает элемент 20 блока 10.Таким образом, импульсы с генератора 1 поступают на вход делителя 5, коэффициент деления которого равен коэффициенту умножения устройства, и одновременно на первый вход блока 14, импульсы с выхода делителя 5 с частотой Г,/М, где М - коэффициент умножения, устройства, поступают на счетный вход счетчика 2 и через элемент 20 блока 10 на счетный вход счетчика 3, работающего в режиме вычитания. Причем емкость счетчика 3 выбрана в два раза меньше, чем емкость счетчика 2, а разрядность и Г, - частота опорных импульсов - выбираются таким образом чтобы периоду минимальной частоты Тсоответствовал код 10000, т.е. единица в старшем разряде. Соответственно код периода максимальной частоты Т ,=01000. Данное условие позволяет синхронизировать два одновременно протекающих процесса в устройстве: кодирования и развертки кода.За период Т входного сигнала Г(С) в счетчике 2 образуется код Н периода входного сигнала, Значение Н кода периода входного сигнала рав- но 1 Тгде Е- целая часть числаиМ й.Т,- М-д 1=К,Т.ЕЕ( - -"- М5 2676По окончании периода Тх, сигналом с третьего выхода блока 10 код И; переписывается в. регистр 7 и счетчик 3, а код дБ, - в регистр 13., В момент кодирования Ту (при усло 1 вии Т; = Ту; ) на выходе счетчика 3 Формируется импульс, который переписывает содержимое (М ) регистра 7 в регистр 6, содержимое (ьИ,) регистра 13 - в регистр 12 и сбрасывает в О нуль триггер 19 блока 10. Счетчик 4, элемент 8 и элемент 9 задержки объединены функционально в узел развертки кода, т.е. осуществляют генерацию импульсной последовательности с частотой в М раз больше исходной. К моменту появления импульса на выходе элемента 9 задержки (время задержки выбирается равным времени достаточного для Формирования полноценного импульса выходной послЕдовательности) в регистре 6 уже находится кодовый эквивалент текущего периода, Сигнал с выхода элемента 9 задержки обеспечивает перезапись содержимого 25 регистра б, т.е, значения И;, в счетчик 4, после чего начинается процесс развертки кода.Если ьИ = О, то элементы 22-1, ,22-п блока 11 закрыты и частота на выходе блока 1 равна нулю, так как частота на выходе данного блока определяется соотношением О Ьли, например, величина коэффициентаумножения М = 64 и ь 1 = 8, то коррекции подлежит каждый восьмой импульс на выходе устройства. Коррекция при этомзаключается в увеличении периода следования каждого восьФмого импульса на величину 1, . Счетчик 21 блока 11 имеет, как и делитель5, коэффициент деления М, Поэтомупри поступлении на вход счетчика 21М импульсом на вьгходе блока 11 Формируется дИ импульсов, каждый из которых запрещает прохождение очередного импульса с генератора 1 черезблок 14 на вход счетчика 4. Это означает увелйчение периода следованияимпульсов на выходе устройства на величину 1При .скачке входного сигнала отТк Т, в момент окончания периода Т импульсом с блока 10 кодовый эквивалент Т переписываетсяв счетчик 3 и регистр 7, а код дМгв регистр 13, Затем начинается процесс кодирования следующего периода.Импульсная последовательность Е/Мпоступает на входы счетчиков 2 и 3,а импульсная последовательность Ес генератора 1 через блок 14 - навход счетчика 3, где происходит развертка и корекция периода Т , . Содержимое счетчика 4 уменьшается донуля, а затем первый же импульс обеспечивает Формирование на выходе счетчика 3 импульса, который записывает,одержимое регистра 7 в регистр 6,а содержимое регистра 13 - в регистр 12,К этому времени заканчиваетсяпроцесс развертки и коррекции кодамаксимального периода Т, Импульсы с выхода элемента 9 обеспечиваютперезапись содержимого регистра 6 всчетчик 4, т.е. устройство осуществляет полную развертку кода и подготавливает к началу очередного процесса развертки и коррекции новоезначение кода периода,В случае скачка входного сигналаот Тмин к Тма работа устройствапроисходит аналогично. ИГь.к 2 ф Р,ых где Г,ьЬВыч частота на выходе блока 11,значение кода в регистре 12;частота, подаваемая навход счетчика 21 блока 11;разрядность счетчика 21. Частота на выходе блока 14 равна (Г, -Е 5 ), поэтому при аИО импульсы с генератора 1 поступают на вход счетчика 21, на развертку кода М;. В результате частота сигнала на шине 16 равнаВы, - Е. 1 = Гь М50Очевидно, что период сигнала на выходе устройства равен Т, /М только при дЬ=О.Если дМФО, то для повышения точности умножения необходимо осуществлять коррекцию периода следованйя Ь И импульсов на выходе устройства, причем эта коррекция должна осуществляться равномерно за время Т . ЕсФормула изобретения Умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, выход которого подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с первым входом блокаСоставитель А.СоколоТехред И.Попович едактор Е.Копч орректор Е. Рошодписное Заказ 5833/57ВИИИП Тираж 816И Государственного комитета СССРделам изобретений и открытий5, Москва, Х 1-35, Раушская наб.,3 5 роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная, 4 7 ,12 управления и со счетным входом первого счетчика импульсов, установочный вход которого подключен к первому выходу блока управления второй выУход которого соединен со счетным вхо; дом второго счетчика импульсов, выход которого подключен к синхровходу первого регистра и к второму входу блока управления, третий выход которого соединен с синхровходом второго регистра и с синхровходом второго счетчика .импульсов, информационные входы которого подключены к информационным выходам первого счетчика импульсов, выход элемента И соединен с выходной шиной и с входом элемента задержки, выход которого подключен к синхровходу третьего счетчика импульсов, информационные выходы которого с 9 единены с соответствующими входами элемента И, информационные входы - с информационными выходами первого регистра, информационные входы которого подключены к информационным выходам второго регистра, информационные входы которого соединены с информационны 67601 8ми выходами первого счетчика импудьсов, причем третий вход блока управления подключен к входной шине, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности, в него введены третий и четвертый регистры,блок коррекции и блок вычитания частот, выход которого соединен со счет;ным входом третьего счетчика импульсов, первый вход - с входом генератора опорной частоты, второй вход -с выходом блока коррекции, информационный вход которого подключен квыходу элемента И, управляющие входыблока коррекции соединены с информационными выходами третьего регистра,информационные входы которого подключены к информационным выходам четвертого регистра, информационныевходы которого подключены к информационным выходам делителя частоты,причем синхровход четвертого регистрасоединен с третьим выходом блока уп-равления, синхровход третьего регист 25 ра подключен к второму входу блокауправления, первый выход которого соединен с установочным входом делителя частоты,