Дискретный умножитель частоты следования импульсов

ТЮТЮ Эууелмффанвваю ОП ИИЗОБРЕТЕНИЯ пщ 446879 Союз Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 15.10.74, БюллДата опубликования описани осударственнын комитет света Министров СССР по делам изобретенийи открытий(54) ДИСКРЕТНЫЙ УМНОЖИТЕЛЪАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ Йзобретейие может быть использовано в области автоматики, вычислительной и измерительной техники.Известны дискретные умножители частоты следования импульсов, содержащие счетчик 5 преобразования периода в код, генератор импульсов заполнения периода умножаемой частоты, источников сигналов умножаемой частоты, триггеры, схемы совпадения и собирательные схемы. 1Однако известные умножители не обеспечивают требуемой точности, широкого диапазона умножения и не работают при изменении в широких пределах умножаемых частот.Целью изобретения является повышение 1 точности работы и расширение диапазона умножения.С этой целью введены счетчик изменения периода умноженной частоты, счетчик задания коэффициента умножения, регистр памя ти кода периода умножаемой частоты, регистр памяти кода коэффициента умножения, устройство задания коэффициента умножения и генератор импульсов пересчета коэффициента умножения, причем разрядные входы счетчи ка изменения периода умноженной частоты через соответствующие схемы совпадения связаны с выходом этого же счетчика и с выходами регистра памяти кода периода, подключенного через другие соответствующие схемы 3 совпадения к разрядным выходам упомянуто. го счетчика преобразования периода в код, а вход и шина установки его в исходное состояние соответственно соединены через схему совпадения с выходом счетчика задания коэффициента умножения и с клеммой источника входного сигнала умножаемой частоты, соединенной также с шиной установки в исходное состояние счетчика преобразования периода в код, с регистром памяти кода периода умножаемой частоты непосредственно и через собирательную схему с выходной клеммой, при этом разрядные входы счетчика задания коэффициента умножения через третьи соответствующие схемы совпадения соединены с выходом этого же счетчика и с выходами регистра памяти кода коэффициента умножения, вход которого подключен к выходу устройства задания коэффициента умножения, вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов пересчета коэффициента умножения; клемма источника сигнала разрешения соединена со входами счетчиков преобразования периода в код и изменения периода умноженной частоты и с выходной клеммой через собирательную схему.Функциональная схема дискретного умно- жителя приведена на чертеже,В состав дискретного умножителя частоты следования импульсов входят счетчик 1 преОбразования периода в 1,од, сче 1 чик 2 измен"- нн 5 1 геРиода У,г 1101 г,епио 1 1 астотыг счетчик 3 ЗаДапи 5 КозфЧ 1 ИЦИЕНТа У 5 ИОгКЕН 11 яг ГЕНСРа ТОР 4 импульсов заполнения периода умно 5 каеыой частоты, генератор 5 импульсов пересчета ко эффициента умножения, регистр б памяти кода периода умножаемой частоты, регистр 7 памяти кода коэффициента умножения, схемы 8 - 18 совпадения, собирательная схема 19, устройство 20 задания коэффициента умноже ния, триггеры 21 - 25, элементы 2 б - 29 задержки, клемма 30 источника входной умножаемой частогы, клемма 31 источника сигнала разрсшени 5 и выходная клемма 32.Умножитель работает следующим образом. 15 Входные сигналы умножаегмой частоты подаются на входную клемму 30. При подаче сигнала разрешения на клемму 31 в ггОмент 1 открывается схема 13 совпадения и первый после момента 1 импульс входной умножае мой последовательности проходит через указанную схему совпадения, переводит триггер 21 в единичное состояние и через собирательную схему 19 поступает на выход устройства, В результате открывается схема 11 совпаде ния и на вход счетчика 1 преобразования периода в код начинают проходить импульсы заполнения периода с выхода генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты. Заполнение счетчика 1 преобразова; ния периода в код осуществляется до момента прихода следующего импульса умножаемой последовательности, который обнуляет счетчик 1 преобразования периода в код.В результате этого за интервал времени З 5 между двумя входными импульсами в счетчике 1 преобразования периода в код образуется информация в кодовом представлении, характеризующая код периода умножаемой частоты. С поступлением следующего (второго 40 после подачи сигнала разрешения) импульса умножаемой частоты информация, накопленная в счетчике 1 преобразования периода в код, передается через схемы 8 совпадения в регистр б памяти кода периода умноженной 45 частоты, где запоминается, а счетчик 1 преобразования периода в код обнуляется. Необходимый временной сдвиг между моментами передачи информации и обнуления счетчика 1 преобразования периода в код осуществляет ся за счет элементов 2 б и 27 задержки. Одновременно после подачи сигнала разрешения, который подается также на один из входов схемы 12 совпадения через схемы 13 и 14 совпадения проходит импульс угмножаемой пос ледовательности, а через схему 18 совпадения сигналы с выхода генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты, Далее импульс с выхода схемы 13 совпадения через элемент 28 задержки проходит на счет ный вход триггера 23, переводя его из нулевого состояния в единичное. При этом подается отпирающий сигнал на схему 15 совпадения.При подаче следующего импульса умножае мой часготы сигнал с выхода схемы 14 совпад чи я ироходппг через схему 15 совпадения навход триггера 24, переводя его в единичноесостояние. В результате открывается схема12 совгадсния и на вход счетчика 2 изменения периода умноженной частоты начинаютподаваться импульсы пересчета с выходасчетчика 3 задания коэффициента умножения.Одновременно с этим запирается схема 14совпадения.Сигналы на вход счетчика 2 изменения периода умноженной частоты подаются с задержкой на один период входной умножаемой частоты, что необходимо для нормального функционирования устройства, т, е. в первый период входной частоты определяется кодпериода, информация о котором далее используется для получения импульсной последовательности умноженной частоты. Для получения информации об умноженной частоте в течение первого периода входной последовательности служит схема, состоящая из схем16, 17 и 18 совпадения и триггеров 22 и 25.После подачи сигнала разрешения на клемму31 и сигнала на клемму 30, на выход схемы18 совпадения проходит сигнал с выхода генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты и одновременно с него навход схемы 17 совпадения.С выхода схемы 18 совпадения сигнал черезэлемент задержки 29 проходит на счетныйвход триггера 22, переводя его в единичноесостояние. При этом открывается схема совпадения 1 б и на ее выход проходят сигналы свыхода счетчика 3 задания коэффициента умножения, Указанные сигналы далее через собирательную схему 19 подаются на выходнуюклемму 32 устройства, образуя вместе с импульсом умножаемой последовательности пер.вые сигналы умноженной последовательностиимпульсов. Количество импульсов с выходасчетчика 3 задания коэффициента умножения,содержащихся в периоде сигналов с выходагенератора 4 импульсов заполнения периодаумножаемой частоты соответствует необходимому количеству импульсов в периоде умножаемой частоты следования импульсов призаданном коэффициенте умножения, но приналичии соответствующей неравномерности.Это возможно за счет того, что частотыследования импульсов с выходов счетчика 3задания коэффициента умножения и генератора 4 импульсов заполнения периода умножаемой частоты находятся в соотношении,равном коэффициенту умножения,При этом следует отметить, что частота следования импульсов с выхода счетчика 3 задания коэффициента умножения всегда большеили равна частоте следования импульсов свыхода генератора 4 импульсов заполненияпериода умножаемой частоты.При поступлении следующего сигнала с выхода генератора 4 импульсов заполнения пе"риода умножаемой частоты срабатывают триггеры 22 и 25, В результате этого запираютсяб 0 схемы совпадения 16, 17 ц 18, что необходимо для нормального функционирования устройства. Сигналы с выходя счетчика 2 изменения периода умножаемой частоты через собирательную схему 19 подаются на выходную клемму 32 устройства, образуя последовательность импульсов умноженттой частоты, и на управляющие входы схем 9 совпадения.В результате этого информация о коде периода умцожаемого сигнала, запомненная в регистре 6 памяти кода периода умножаемой частоты передается через схемы 9 совпадения в счетчик 2 изменения периода умноженной частоты, образуя его исходную уставку. Такттм образом, в зависимости от величины кода периода на выходе счетчика 2 изменения периода умножеттттой частоты прц определенцом коэффициенте умножения, т. е. прп определенной частоте следовация импульсов на его входе, устанавливается вполне определенная частота импульсов умноженной частоты. Чем больттте период ум нож а ем ой частоты, тем больше коэффициент пересчета счетчика 2 изменения периода умножаемой частоты, и тем меньше частота импульсов пересчета на его выходе, что и необходимо ня практике, так как обеспечивается необходимая равномерность выходной последовательности. Следует отметить, что каждый последующий импульс умножаемой частоты осуществлчет периодически сброс старой инфопмапии в регистре памяти кода периода умножаемой частоты и запись информации о новом периоде.Сигналы с выхода счетчика 2 изменения периода умноженной частоты 2 вырабатываются по достижении в нем нулевой информации, т, е. одновпеменно со списыванием последнего импульса вырабатывается выходной сигнал (в отличие от сигнала займа, котопый вырабатывается при подаче следуютцего входного сигнала на вход счетчика, находящегося в нулевом состоянии) . Это осуществляется введением в состав счетчика 2 изменения периода умноженной частоты схемы совпадения и элемента задержки, которые на функциональной схеме устоойства не показаны.Получение изменяемой в зависимости от величины коэффициента умножения частоты импульсов на входе счетчика 2 изменения периода умноженной частоты осуществляется с помощью дискретного уппавляемого генеоатора импульсов, в который входят генеттатоп 5 импульсов пепесчета коэффициента умножения, счетчик 3 задания коэффициента умножения, работающий в режиме сложения, схемы 10 совпадения, пегистр 7 памяти коля коэффициента умножения.С выхода генерятооа 5 ттмпульсоц пеоесчета коэффициента умножения последовательность импульсов поступает на вход счетчика 3 задания коэффицттента у.;тнотттеттття, где и пересчитывается.Причем коэффициент пересчета задается информацией с регистра 7 памяти кода коэффициента умножения через схемы 10 совпаде Т.й, =.17;т 35 где Т Т,т,- период входной умттожяемой частоты;- период повтопепття ттттптльсов заполнения с выхода геттератопя 4 импульсов за полтени я периода умножае;той частоты;- количество гапульсов, поступивпптх на вход счетчика 1 пттеобразовяния периода в код зя период Твыходной у.лнояетттто.".т плследовяпмпульсов определястся вт.тряжетттт 40 и,45Пер ттодтельностцем(2) Тт; = 7 гергсчттт 50где Т,.- - период выходной умноженнойпоследовательности импульсов;Т,- - перттод последовательносттт импульсов пересчета на входе счетчика цзменецця периода умноженной частоты 2.Период частоты следования импульсов пересчета равен 55 ТТпересч -тт где Т - пепцод исходной частоты следования импульсов с выхода счетчика 3 задания коэффициента гмножеттття при отсутствии умб 5 поженця (а = 1). ния. В регистр 7 памяти кода коэффтщиентаумножения информация записывается с устройства 20 задания коэффициента умножения.При неизменном коэффициенте умножения5 информация в регистре 7 памяти кода коэффициента умножения сохраняется неизменнойи обновляется липть в том случае, когда изменяется коэффициент умножения, Чем большевеличина коэффициента умно;кения, тем мень 10 ше коэфсЬрптиент пеоесчета и тем больттте частота на выходе счетчика 3 задания коэффициента уттттоженття,Сигналы пеоесчета с выхода счетчика 3 задания коэффициента умножения подаются15 также на управляюцтце входы схем 1 О совпадения,В результате цнформаппя, запомненная врегттстре 7 памяти кода коэффцттиентя умножения, передается в счетчик 3 задания коэф 20 фицпентя глтто)кеттття в виде ттсходной ставки и начинается ттовый цикл пересчета. Далеепроцесс повторяется. Митттмяльняя величинауставки, пртт которой выходная частота равначастоте импульсов с выходя генератора 4 им 25 пульсов заполнения периода у.тнокяемой чястотьт, соответствует коэффцпцепту тмтюжения. ванному 1.Количество ютпльсов заполттеция, поступающих в течеттие пеоиода умттожаемой частоты30 па вход счетчика 1 ппеобпязовянця пепиода вкод, определяется так(5) Подставляя выражения (1) и (3) в (2), получим окончательное выражение для периода умноженной частотыу 7 иск 7 ах (4) или в частотном представленииЛсв Увхма - у./ звп Отсюда следует, что величина умноженной частоты увпн прямо пропорциональна коэффициенту умножения и и входной умножаемой частоты вх, что и необходимо при операции умножения.ЧаСТОТЫ псх И узап 1 яВЛяЮТСя ПОСТОЯННЫМИ и их отношение можно рассматривать как постоянный коэффициент К.Частота аап, выбирается, исходя из обеспечения преобразования периода в код с заданной точностью (погрешностью дискретности),Частота нс выбирается из следующих соображений. Положим в выражении (5) и = 1. При этом, очевидно, умноженная частота у должна равняться входной вх.ОтСЮда исх = айванТаким образом, из изложенного следует, что дискретный умножитель частоты следования импульсов обеспечивает существенное повышение точности умножения и расширение диапазона умножения.Повышение точности умножения здесь обусловлено тем, что обеспечивается равномерность выходной умноженной последовательности при любых значениях периода входной частоты и коэффициента умножения. Расширение диапазона умножения обусловлено тем, что в умножителе практически отсутствуют ограничения как по диапазону умножения, так и по полосе частот входной последовательности. Формула изобретенияДискретный умножитель частоты следования импульсов, содержащий счетчик преобра 10 15 20 25 З 0 35 40 45 зования периода в код, генератор импульсов заполнения периода умножаемой частоты, источник умножаемой частоты, триггеры, схемы совпадения и собирательные схемы, о т л и ч аю щи й с я тем, что, с целью повышения точности работы и расширения диапазона умножения, в него введены счетчик изменения периода умноженной частоты, счетчик задания коэффициента умножения, регистр памяти кода периода умножаемой частоты, регистр памяти кода коэффициента умножения, устройство задания коэффициента умножения и генератор импульсов пересчета коэффициента умножения, причем разрядные входы счетчика изменения периода умноженной частоты через соответствующие схемы совпадения связаны с выходом этого же счетчика и с выходами регистра памяти кода периода, подключенного через другие соответствующие схемы совпадения к разрядным выходам счетчика преобразования периода в код, а вход и шина установки его в исходное состояние соответственно соединены через схему совпадения с выходом счетчика задания коэффициента умножения и с клеммой источника входного сигнала умножаемой частоты, соединенной также с шиной установки в исходное состояние счетчика преобразования периода в код, с регистром памяти кода периода умножаемой частоты непосредственно и через собирательную схему - с выходной клеммой, при этом разрядные входы счетчика задания коэффициента умножения через третьи соответствующие схемы совпадения соединены с выходом этого же счетчика и с выходами регистра памяти кода коэффициента умножения, вход которого подключен к выходу устройства задания коэффициента умножения, вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов пересчета коэффициента умножения, а клемма источника сигнала разрешения соединена с входами счетчиков преобразования периода в код и изменения периода умноженной частоты и с выходной клеммой устройства через собирательную схему,446879 Составитель Т. Афанасьева Техред А. Камышникова Редактор Р. Киселева Корректор Е. Хмелева Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 3012/1 Изл.1921 Тираж 864 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5