Делитель частоты следования импульсов

союз советскихсоциАлистическиРЕСПУБЛИК 14 9) 5 Н 03 К 23/00 ЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Харьковский государственный университет им. А,М, Горького(54) ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение относится к импульснойтехнике и может использоваться в устройст 2вах автоматики, характериографах, цифровых анализаторах, генераторах испытательных сигналов. Цель изобретения повышение быстродействия устройства - достигается путем исключения его перестройки по каждому импульсу выходной импульсной последовательности. Делитель частоты следования импульсов содержит генератор 1 импульсов, сдвиговый регистр 2, мультиплексор 3, первый и второй элементы 4 и 7 задержки, элемент И 5, кольцевой сдвиговый регистр 6, группу элементов И 8, фазосдвигающий элемент 9, элемент ИЛИ 10, входную и выходную шину 11 и 12 соответственно, 4 ил,Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано в устройствах автоматики, характериографах,цифровых анализаторах, генераторах испытательных сигналов.Известен делитель частоты с дробнымпеременным коэффициентом деления, содержащий фазосдвигающий элемент, блоквентилей, логический элвмент ИЛИ, логический элемент И, элемент задержки.Недостатком известного устройства является низкое быстродействие,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является делитель частоты следованияимпульсов, содержащий выходную и входную шины, генератор импульсов, мультиплексор, фазосдвигающий элемент,кольцевой сдвиговый регистр и элемент И,первый вход которогосоединен с выходоммультиплексора, а информационные входыкольцевого сдвигового регистра йодключенц к входной шине,Недостаток известного устройства состоит в низком быстродействии, так как следующий импульс входной импульснойпоследовательности должен прийти на входделителя не раньше, чем закончится предустановка делителя для следующего цикладеления, которая, в свою очередь, начнетсяпосле появления выходного импульса на.выходе делителя, В данном случае пред,установка делителя включает в себя сдвигинформации в кольцевом сдвиговом регистре и подключение мультиплексором требуемого выхода фазосдвигающего элемента квходу счетчика импульсов,Цель изобретения - повышение быстродействия.Цель дОстигается тем, что в делительчастоты следования импульсов, содержа-.щий входную и выходную шины, генераторимпульсов, мультиплексор, фазосдвигаю-щий элемент, кольцевой сдвиговый регистри элемент И,первый вход которого соединен с выходом мультиплексора, а.информационные входы кольцевого сдвиговогорегистра подключены к входной шине, введены сдвиговый регистр, первый и второй. элементы задержки, группа элементов И,элемент ИЛИ, выход которого соединен свыходной шиной, а входы подключены к выходам фазосдвигающего элемента, входыкоторого соединены с выходами, элементовгруппы элементов И, первые входы которыхсоединены с соответствующими выходамикольцевого сдвигового регистра, а вторыевходы соединены с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен стактовым входом кольцевого сдвигового ре 45 рого подключен к выходу элемента И 5 ивходу второго элемента 7 задержки. выход которого подключен к вторым входам элементов группы элементов И 8, первье входы которых соединены с соответствующимивыходами кольцевого сдвигового регистра б, а выходы подключены к соответствующим входам фазосдвигающего элемента 9, выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ 10, выход которого подключен к выходной шине 12,Делитель частоты обеспечивает деление частоты следования импульсов с выхода генератора 1 на дробный коэффициент деления К с дискретностью дробной части т = 10,10 152025 30 35 40 гистра и с выходом элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, вход которого соединен свыходом генератора импульсов и тактовым входом сдвигового регистра, информационный вход которого подключен к выходу мультиплексора, информационные входыкоторого подключены к выходам сдвигового регистра, установочные входы которого подключены к входной шине и к адресным входам мультиплексора.Введение вышеуказанных элементов и связей позволяет исключить предустановку делителя по каждому импульсу выходной импульсной последовательности, что значительно повышает его быстродействие.На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого делителя частоты следования импульсов; на фиг, 2 - временные диаграммыего работы, на фиг. 3 - реализация сдвигового регистра; на фиг. 4 - реализация кольцевого сдвигового регистра,Делитель частоты следования импульсов содержит генератор 1 импульсов, сдвиговый регистр 2, мультиплексор 3, первый и второй элементы 4 и 7 задержки, элемент И 5, кольцевой сдвиговый регистр 6, группу элементов И 8, фазосдвигающий элемент 9, элемент ИЛИ 10, входную и выходную шины 1 1 и 12 соответственно.Выход генератора 1 импульсов подключен к тактовомувходу сдвигового регистра 2 и к входу первого элемента 4 задержки, выход которого соединен с вторым входом элемента И 5, первый вход которого подключен к выходу мультиплексора 3 и информационному входу сдвигового регистра 2, установочные входы которого соединены с входной шиной 11, а выходы подключены к информационным входам мультиплексора 3, адресные входы которого соединены с входной шиной 11, котррая также подключена к информационным входам кольцевого сдвигового регистра б, тактовый вход котоГенератор 1 импульсов вырабатываетимпульсы с частотой Е =100 МГц и выполненв виде кварцевого генератора.Сдвиговый регистр 2, одноразрядныйпо ширине и 10 Кмакс - разрядный по глубине, где Кмакс - максимальный заданныйдробный коэффициент деления, совместнос мультиплексором 3 образуют. кольцевойсдвиговый регистр с управляемой петлейрециркуляции, величина которой определяется кодом, установленным на адресныхвходах мультиплексора 3.Кольцевой сдвиговый регистр 6 при выбранной дискретности дробной части коэффициента деления п 1 = 10 выполнен 1510-разрядным по ширине и 10-разряднымпо глубине.фазосдвигающий элемент 9 состоит из10 линий калиброванных задержек, величина задержки которых при частоте импульсов Е =. 100 МГц и дискретности дробнойчасти коэффициента деления щ = 10 лежитв интервале от 0 до 9 нс с шагом = 11Е анс, 25Деление частоты следования импульсовна заданный дробный коэффициент деления К осуществляется путем исключения йимпульсов из импульсной последовательно-.сти длиною в М импульсов. Значения М, й 30и К связаны между собой следующими соотношениями:М =10 К (1)й =10(К - 1) (2),причем информация о порядковых номерах 35исключаемых импульсов повторяется черезКаждые М импульсов входной импульснойпоследовательности, При этом количество .пропускаемых импульсов постоянно и равно . 40= М - И = 10 К - 10(К - 1) =,10 (3)Делитель частоты следования импульсов работает следующим образом,В исходном состоянии из программногоустройства (на схеме не показано) по входной шине 11 передаются двенадцать двоичн ых кодов. Первые девять кодов.,содержащих информацию о величинах задержек, последовательно записываются вкольцевой сдвиговый регистр 6, Этикоды 50передаются позиционным двоичным кодем,в котором логическая "1" присутствует только в одном разряде. Причем "1" в нулевомразряде соответствует задержке 0 нс, в первом - 1 нс, во втором - 2 нс и т,д. 55Одиннадцатый код. содержащий информацию о порядковых номерах исключаемых импульсов, соответствующихзаданному дробному коэффициенту деления, записывается в сдвиговый регистр 2,Причем логический "0" соответствует исключению импульса, а "1" - пропусканию,Последний, двенадцатый код, содержащийинформацию о величине петли рециркуляции, которая равна М, устанавливается наадресных входах мультиплексора 3. Послезаписи двенадцати кодов делитель готов кработе.Пусть необходимо сформировать выходные импульсы с коэффициентом деленияК= 1,3.Величина петли рециркуляции будетравнаМ = 10 1,3 =.13Количество исключаемых импульсовравно=- 10 (1,3 - 1) = 3Номера исключаемых импульсов - 4, 8,12.Величины задержек пропущенных импульсов с выхода элемента И 5 равны: 3, 6,9, 2, 5, 8, 1, 4, 7, 0 нс соответственно для 1-го,2-го, ., 10-го импульсов, Таким образом; наадресных входах мультиплексора 3 устанавливается двоичный код числа 13, тем самымформируя кольцо рециркуляции путем подключения 13-го выходного разряда сдвигового регистра 2 к его информационномувходу через мультиплексор 3. В.сдвиговыйрегистр 2 записывается двоичный код, в котором 4, 8, 12 разряды содержат логические"0", а остальные - "1", В кольцевой сдвиговый регистр 6 последовательно записываются десять позиционных двоичных кодов слогической "1" соответственно в нулевомразряде первого кода, 3 разряде второгокода, 6 разряде третьего кода и т.д,Импульсы с выхода генератора 1 (см.фиг, 2 а) поступают на тактовый вход сдвигового регистра 2, проталкивая записанную внем информацию на петле рециркуляции,образованной сдвиговым регистром 2 имультиплексором 3. При этом на выходе элемента И 5 формируются неравномерно распределенные во времени импульсы с100частотой Е = - МГц (см, фиг. 2 б), которые,1,3поступая на тактовый вход кольцевого сдви-,гового регистра 6, проталкивают записан-ную в нем информацию, в результате чего навыходе элемента ИЛИ 10 формируются равномерно расйределенные во времени импульсы с частотой Е = МГц (см. фиг, 2 в).100Делитель условно можно разбить на двефункциональные части, Первая, состоящаяиз кольцевого сдвигового регистра. образованного сдвиговым регистром 2 и мультиплексором 3, первого элемента 4 задержкии элемента И 5, делит входную импульснуюпоследовательность с генератора 1 импульсов на заданный дробный коэффициент деления путем исключения из нее определенных импульсов,Вторая часть, состоящая из кольцевого сдвигового.регистра 6, второго элемента 7 задержки, группы элементов И 8, фазосдвигающего элемента 9 и элемента ИЛИ 10, распределяет равномерно во времени импульсы полученной в результате деления импульсной последовательности,Проведем сравнительный анализ быстродействия делителя-прототипа и предлагаемого устройства.Быстродействие делителя-прототипа, т,е. минимальный период следования импульсов генератора 1, определяется задержками:тмЯ - задержка на прохождение сигнала через мультиплексор 3;ти - задержка на прохождение сигнала через элемент И 5;сч - задержка на выполнение счетчиком операции вычитания с формированием импульса переноса;Фа - задержка на срабатывание реги- стра 2; хая - . задержка на переключение мультиплексора 3 по адресным входам,причем кяа+ юля - задержка на предустановку делителя,При реализации делителя на К 1500-серии минимальный период следования входных импульсов:Тмин "-" ТМЯ + Тп + Тсч + ТВО .+ Г бЯ , ТммнЗ,В нс+ 1,3 нс+ 5 нс+1,9 но+ 2,6 нс 12,6 нс,СледовательнО, максимальная частота входной импульсной последовательности у мф 479,3 Мгц,Быстродействие предлагаемого делителя определяется задержками:т йа -. задержка на срабатывание регистра 2;Фоя - задержка на прохождение сигнала через мультиплексор 3,При реализации делителя нэ К 1500-серии Тминхво+ гмЯ, Тмнн1,9 нс+ 1,8 нс, Тмин3,7 нс, т.е. Евх270 МГц.Таким образом, применениЬ кольцевого сдвигового регистра с программируемой петлей рециркуляции, образованного сдвиговым регистром 2 и мультиплексором 3, для деления входной импульсной последовательности путем исключения из нее определенных импульсов дает возможность избавиться от предустановки делителя по 10 сле каждого выходного импульса, что приводит к значительному повышению быстродействия устройстваГенератор 1 может быть реализован в виде кварцевого генератора нэ интегральных микросхемах серии К 1500. Сдвиговый регистр 2 - нэ микросхемах К 1500 ТМ 130. В качестве мультиплексора можно использовать микросхемы К 1500 ТС К 1500 КП 164Элемент 4 задержки можно реализовать на микросхемах серии К 1500. В качестве элемента И 5 можно использовать микросхему К 1500 Л М 102,Для реализации кольцевого сдвигового регистра 6 использовались микросхемы К 1500 ИР 151 и К 1500 КП 155. В качестве второго элемента 7 задержки использованы микросхемы серии К 1500, а группы элементов И 8 - микросхемы К 1500 ЛМ 102, Элемент, ИЛИ 10 предназначен для обьединения выходов фазосдвигающего элемента 9 и выполнен на микросхемах К 1500 ЛМ 101. Фаэосдвигающий элемент 9 выполнен в виде набора линий калиброванных задержек, В качестве элементов задержек использованы микросхемы серии К 1 500.Формула изобретения Делитель частоты следования импуль сов. содержащий генератор импульсов, фэзосдвигающий . элемент, кольцевой сдвиговый регистр, информационные входы которого соединены с входной шиной, элемент И, первый вход которого соединен с 35 выходом мультиплексора, и выходную шину, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены сдвиговый регистр, первый и второй элементы задержки, группа элементов И, эле мент ИЛИ, выход которого соединен свыходной шиной, входы подключены к выходам фазосдвигающего элемента, входы которого соединены с выходами соответствующих элементов группы эле ментов И, первые входы которых соединеныс соответствующими выходами кольцевого сдвигового регистра, вторые входы " с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с тактовым входом кольцевого 50 сдвигового регистра и с выходом элементаИ, второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с тактовым входом сдвигового регистра.55 информационный вход которого подключенк выходу мультиплексора, информационные входы которого соединены с выходамм сдвигового регистра, установочные входь которого подключены к входной шине и ь адресным входам мультиплексора.едактор Т,Л Корректор Н.Ревская ,аре Производственно-издательски мбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 436 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб.; 4/5