Цифровой умножитель частоты

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. К, Н 03 В 19/00 Н 03 К 5/01 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 07,02.81. Бюллетень 5 Дата опубликования описания 17.02.81 Н. П. Сухоставцев и П. И. Рябухин).,1 4-тт 1 ч3 фт 1 тц )ьу"1 ил.(54) ЦИФРОВОЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может быть использовано в информационно-измерительных системах различного назначения.Известен цифровой умножитель частоты, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты, делитель частоты с постоянным коэффициентом деления, счетчик, регистр памяти, блок переноса кода, управляемый делитель частоты, блок коррекции и ключ, сигнальный вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а также элемент ИЛИ, один из входов которого подключен к выходу управляемого делителя частоты, и последовательно соединенные формирователь импульсов, вход которого является входом цифрового умножителя частоты, и блок управления, первый выход которого подключен к управляющему входу блока коррекции, а второй выход - к управляющему входу делителя частоты с постоянным коэффициентом деления 11.Однако известный цифровой умножитель частоты имеет ограниченное значение коэффициента умножения и недостаточную точность. Цель изобретения - увеличение коэффициента умножения и повышение его точности.Для этого в цифровой умножитель частоты, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частоты, делитель частоты с постоянным коэффициентом деления, счетчик, регистр памяти, блок переноса кода, управляемый делитель частоты, блок коррекции и ключ, сигнальный вход которого подключен к выходу генератора опорто ной частоты, а также элемент ИЛИ, одиниз входов которого подключен к выходу управляемого делителя частоты, и последовательно соединенные формирователь импульсов, вход которого является входом цифрового умножителя частоты, и блок управления, первыи выход которого подключен кнуправляющему входу блока коррекции, а второй выход - к управляющему входу делителя частоты с постоянным коэффициентом деления, введены формирователь сетки частот, и электронных переключателей, п дополнительных управляемых делителей частоты, и дополнительных блоков переноса кода и компаратор кодов, управляющий вход которого подключен к первому выходу бло 803100ка управления, первый сигнальный вход - к выходу счетчика, второй сигнальный входк выходу регистра памяти и к разрешающим входам всех блоков переноса кода, а выход -- к разрешающему входу регистра памяти, к первым управляющим входам электронных переключателей и всех блоков переноса кода, при этом первый выход формирователя сетки частот подключен к первым сигнальным входам электронных переключателей и к сигнальному входу управляемого делителя частоты, выход которого подключен к второму управляющему входу блока переноса кода, другие и выходов формирователя сетки частот подключены к вторым сигнальным входам соответствук- щих электронных переключателей, выходы которых подключены к сигнальным входам соответствующих дополнительных управляемых делителей частоты, разрешающие входы которых подключены к выходам соответствующих дополнительных блоков переноса кода, выходы дополнительных управляемых делителей частоты подключены к вторым управляющим входам соответствующих электронных переключателей и дополнительных блоков переноса кода, и к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход которого является выходом цифрового умножителя частоты, а выход ключа подключен к входу формирователя сетки частот,На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема цифрового умножителя частоты; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Цифровой умножитель частоты содержит формирователь 1 импульсов, блок 2 управления, генератор 3 опорной частоты, делитель 4 частоты с постоянным коэффициентом деления, блок 5 коррекции, ключ 6, счетчик 7, регистр 8 памяти, компаратор 9 кодов, формирователь 10 сетки частот, электронные переключатели 1 - 13, управляемые делители 14 - 17 частоты (с переменным коэффициентом деления), блоки 18 - 21 переноса кода, элемент ИЛИ 22.Устройство работает следующим образом.При подаче на вход устройства сигнала 118 х умножаемой частоты Гблок 2 по началу периода сигнала 33 х разрешает прохождение импульсов генератора 3 частотой 1 через делитель 4. В делителе 4 установлен коэффициент деления ф, где к - требуемый коэффициент умножения частоты Г 8 х. Импульсы с выхода делителя 4 поступают с частотой п-ф на вход счетчика 7.По окончании первого периода сигнала Бвх импульс блока 2 переносит остаток кода ЬМ из делителя 4 в блок 5 и разрешает сравнение компаратором 9 кодов счетчика 7 и регистра 8.число импульсов частоты Я1- охВ блоке 5 зафиксировано число .АХ, равное остатку от деления числа М на частное ффФТак как в начальный момент работы устройства коды счетчика 7 и регистра 8 не совпадают, то на выходе компаратора 9 появляется импульс несовпадения кодов, разрешающий перенос кода счетчика 7 в реигистр 8 и кода регистра 8 одновременно вовсе управляемые делители частоты (УДЧ) 26 ы 36 33 В конце периода Тх = вв счетчике 7Рюхзафиксировано число ц, равйое целой частивыражения - -О- Т 9,171К=Ц , Тбх.За это время на вход делителя 4 поступило 14 - 17 посредством блоков 18 - 21 переноса. Выходной импульс компаратора 9 поступает также на переключатели 11 - 13, которые переключают входы дополнительных УДЧ 15 - 17 с основного (первого) выхода формирователя 10 сетки частот на дополнительные выходы, таким образом, что вход 1-го управляемого делителя частоты подключается к 1-му выходу формирователя 10, а 1+ 1 вход - к 1+ 1 выходу формирователя 10. Последний обеспечивает следующие значения выходных частот ф д 1 фу фф 9 г 1Для случая и = 4 (фиг. 1) значения выходных частот формирователя 1 О сетки частот равныА=А У 4) У= 4,4" уУэ Формирователь 10 легко может быть реализован, например на основе делителя с дробным коэффициентом деления с изъятием отдельных импульсов из выходной импульсной последовательности. При этом импульсы на выходах УДЧ 14 - 17 появляются через различные интервалы времени от момента одновременного переноса кода регистра 8 в УДЧ 14 - 17.Действительно, интервал времени Т,ф 17=.8 Т,17 4 И, "футТ;4.у=оТ,При изменении входной частоты Гр устройства соответственно меняется код ц, но выходные импульсы УДЧ 15 - 17 всегда равномерно расставлены в интервале (периоде) Т,. Выходной сигнал устройства представляет собой периодическую равномерную последовательность импульсов с периодом повторения 1 е = - = Д4 т;ФФт"ф"Первый же выходной импульс каждого дополнительного УДЧ 15 - 17 возвращает электронный переключатель 11 - 13, расположенный на его входе, в исходное состояние, т, е. такое состояние, при котором входдополнительного УДЧ 15 - 1 подключается к основному (первому) выходу формирователя 10. Электронный переключатель остается в таком состоянии до момента изменения кода в регистре 8.5Начиная с второго периода входного сигнала, число с 1 в дополняющем коде вводитсячерез блоки 18 - 21 переноса раздельно вкаждый из УДЧ 14 - 17 по их выходнымимпульсам. Число с 1 равно целой части частного , Для исключения погрешности умФи оножения частоты входного сигнала из-занекратности чисел И и Д- в блоке 5, содержащего, например блок переноса кода делителя 4, счетчик, элементы И и одновибратор, осуществляется коррекция периода повторения выходных импульсов устройства. Если перенос из делителя 4 в счетчик блока 5код ЬМО, то каждый выходной импульсУДЧ 14 запускает одновибратор, которыйвыдает единичный импульс, закрывающийключ 6 на время 1 в = -;, Из последователь 2 Оности импульсов генератора 3 вычитаетсяодин импульс, что приводит к появлениюследующего выходного импульса устройства позже на время Т , кроме того, из кодасчетчика блока 5 до установки его в нуле- ывое значение по каждому импульсу одновибратора вычитается один импульс. В итогесумма периодов 1 у, умноженной частоты равна периоду Тфх к ) , тСд ВХ,т. е. интегральное (среднее) за период Т 4,значение коэффициента умножения являетсяточным. Однако, вследствие погрешностидискретности преобразования периода Техв число импульсов длительности единичныхинтервалов 1; выходной последовательности устройства формируются с погрешностью,что существенно ухудшает точность устройств, например фазоизмерительных, использующих цифровой умножитель частотыв качестве формирователя квантующей последовательности импульсов или в качестве 4 фвходных умножителей частоты в случае измерения мгновенных значений разности фазсигналов. В заявленном устройстве эта погрешность уменьшена в и раз, Действительно, так как шаг дискретности преобразова 4 эния в устройстве-прототипе равен Ир, длительность первого интервала 1, а также периодов 1 у, у+, формирующихся послеобнуления счетчика в блоке коррекции, равна 1 с 1 (точное значение периода умноженной частоты ( -- 1 (ц + ф), при этом 6погрешность формирования интервала 1(4 ЪЮ=Ь -а"фВ заявленном устройстве шаг дискретности преобразования равен - " 1, так каккоэффициент деления делителя 4 в п разменьше требуемого коэффициента умножеИния. Легко показать, что при этом погрешность формирования интервалаТаким образом, вс Гедствие повышения з 11 Гчсн 55 в.хОГГПОЙ частоть делителя 4 от "5;ь пф при равных значениях и умножаемых частот точность заявленного устройства зр 3 з ин е го р а5 н е ГГ н .О ( ) стр 01 ство л 1, вы 5) раин 1.4 в 15 а чес тне и ,)Ототи па.Г ри зяд 1.,нн 11.";О; реГГ 510 ст умножения 6н );Гнпп 1 Сн е .,ПОГГ ен 1). 1 всрхня 5 Гра)НПП 1 О 51 .ис ГОа ДПО)НЗОНЗ ЗНЯВЛЯЕМОГО УстГ)ойства в и 1)а:, зын;е но сравнению с протот 15 пол При равных значениях частот и равной погрешности умножения (в случае еси;1 и;)эффицпент 51 е,":еия делителя 4 в:;анес 1 ) Ол 5 стро;с., 1).: вен 1).) к)эффици- Н 1, ч НОЖ РГ ИГ .5,1 .:.15 ЕО О ) СТ.)оиства В и ";: з ны 115. )О си а е 51 ве".Ню с пГ)ототип 1 4Естественно что по сравнению с Известным устройствоъ 1, одновременно могут быть новь)шень: и точпс),";ь,мнон:ения в и, раз и верхняя гранГн,51.астота устройства в ираз и коэффиниент улГН)же 1 Ия в ч 4 раз но при этом и, ии;, = и.фОГ) 1 ) .с)бэ те) лчЦифровой умножитель частоть 1, содержащий последовательно соединенные генератор опорной частозы, де)1 итель часО) ы с постоянныл 5 коэфНци"Нтом де;н 15 и 51 счетчик;,регистр пал 5 яти, блок переноса кода, уйравляемый делитель частоты, блок коррекции и кюч, сигнальный вход которого подключен к вь)ходу генератора опорной частоть), а также эдеме)т ИЛИ, один из входов которого подключен к выходу управляемого делителя частоты, и последовательно соединенные формироьатель Импульсов, вход которого являетсп входом цифрового умножителя частоты, и блок управления, перВый выхо" которОо подключен к управляющему входу блока коррекции, а второй выход - к управляющему входу делителя частоты с постоянным коэффициентом делеИя, от)ичаГОи(иГГгя тем, что, с целью увеличения коэффициента умножения и повышения его точности, введены формирователь сетки частот, п электронных переключателей, п дополнительных управляемых делителей частоты, и дополнительных блоков переноса кода и компаратор кодов, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый сигнальный вход - к выходу счетчика, второй сигнальный вход - к выходу регистра памяти и к разрешающим входам всех блоков переноса кода, а выход - к разрешающему входу регистра памяти, к первым управляющим входам электронных переключателей и всех блоков переноса кода, при этом первый выход формирователя сетки частот подключен к первым сигнальным входам электронных переключателей и к сигнальному входу управляемого делителя частоты, выход803100 Фиа которого подключен к второму управляющему входу блока, переноса кода, другие,п выходов формирователя сетки частот подключены к вторым сигнальным входам соответствующих электронных переключателей, выходы которых подключены к сигналь- ь ным входам соответствующих дополнительных управляемых делителей частоты, разрешающие входы которых подключены к выходам соответствующих дополнительных блоков переноса кода, выходы дополнительных управляемых делителей частоты подклю- о чены к вторым управляющим входам соответствующих электронных переключателей и дополнительных блоков переноса кода, и к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход которого является выходом цифрового умножителя частоты, а выход ключа подключен к входу формирователя сетки частот.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР576658, кл. Н 03 К 5/01, 1976 (прототип).803100 УЯЧ Я УДОЮ ДДЧ 17 Тр Составитель Н. Матвиенко Редактор Г. Петрова Техред А. Бойкас Корректор М. Демчик Заказ 10275/69 Тираж 99 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП сПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4