Цифровой умножитель частоты

0 Л И С А Н И Е ( 843201ИЗЬБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 6 ) Дополнительное к авт. сеид-ву22) Заявлено 04 04 79 (21) 2746890/1851)М 03 К 5/О исоединением заявки М дарстееннын иемите 3) Приорит СССР обретени по делам и и аткр) Заявител 54) БИфРОВОЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТ И обретение о ерительнойумножения ч ии частотыили формы осится к импульсн,и и цля мер фаз технике и предназначеноастоты сигнала при изнизкочастотных сигналовериоцических сигналов. Известен цифровой умножитель частоты, основанный на поцсчете в течении периода входного сигнала Тт числа импульЬхсов с выхода генератора тактовых импульсов ГТИ), деленных на К (где К коэффициент деления делителя импульсов).В конце периода это число заносится в буферный каскац й в счетчик обратного счета (СОС), на счетный вход которого поступает тактовая частота ГТИ, НавыходеССС образуются импульсы частотой КН 1 т (гце т - частота входного периодиЬхческого сигнала) 1:Наиболее близок к предлагаемому ум- йо ножитель частоты импульсов, состоящий из формирователя импульсов, счетчика числа импульсов, буферного каскада, счетчика обратного счета, генератора тактовых импульсов, целителя числа импульсов, элемента задержки и элемента ИЛИ 2).Обшая погрешность умножителей частоты складывается из погрешности от нестабильности частоты квантуюших импульсов, погрешности вслецствие квантования периода Ти погрешности, возникаюшей из - за потери незначительной части периоца умножаемой частоты на перезапись информации из счетчика числа импульсов в буферный каскад и из буферного каскада в счетчик обратного счета. Первая и третья составляющие обшей погрешности значительно меньше второй, зависящей от частоты тенератора тактовых импульсов и коэффициента умножения КЦель изобретения - уменьшение погреш ности умножения, возникаюшей, вследствие квантования периоца входного сигнала.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой умножиэель частоты, содержащий первый буферный каскац, первый счетчик обратного счета, генератор так товых импульсов, выход которого подклю3 8432чен ко вкоцу делителя числа импульсов,выкоц которого соединен со счетным входом счетчика числа импульсов и счетным вхоцом первого счетчика обратногосчета, выкод которого соединен с первым5вкодом первого элемента ИЛИ, вторрй входкоторого соединен с выходом формирователя импульсов и входом элемента задержки, выход которого поцключен ко входусброса счетчика числа импульсов и выходу Оуправления записью буферного каскада, авыхоц - ко входу управления записью счетчика обратного счета, вход которого черезбуферный каскац соединен с выходом счетчика числа импульсов, ввецены второй элемент ИЛИ, второй счетчик обратного счета, второй буферный каскад и второй счетчик числа импульсов, выход которого через второй буферный каскад соединен совхоцом второго счетчика обратного счета, выход которого подключен к третьемувходу первого элемента ИЛИ и первомувхоцу второго элемента ИЛИ, второй входкоторого соединен с выходом формирователя импульсов и вхоцом управления записью второго буферного каскада, а выходсо входом управления записью второгосчетчика обратного счета, счетный входкоторого соецинен с выхоцом генераторатактовых импульсов, при этом выход целителя числа импульсов подключенк счетному входу второго счетчика чнсла импульсОв, вход установки которого соединенс выходом элемента задержки,На фиг. 1 привецена структурная электрическая схема предлагаемого устройства;на фиг, 2 временные циаграмы, поясняющие его работу.Устройство состоит из последовательносоединенных первого счетчика 1 числа им 40пульсов, буферного каскаца 2, счетчика 3обратного счета (СОС), выкод которогоподключен к первому входу первого элемента ИЛИ 4, второй вход которого соединен свыходом формирователя 5 импульсов, входом45элемента 6 эацержки и входом управления записью буферного каскада 2, а выходпервого элемента ИЛИ 4 подключен ко входу управления записью СОС 3, счетныйвкоц которого соединен с выходом генера 50тора 7 тактовых импульсов (ГТИ) и вкодомделителя 8 числа импульсов, первый выкод которого подключен к счетному входупервого счетчика 1 числа импульсов,55вход установки которого соединен свыходом элемента 6 задержки. Второй канал умножения состоит из последовательно соединенных второго счетчика 9 числа импульсов, второго буферного каскаца 10 и второго счетчика 11 обратного счета, выкоц которого подключен ктретьему входу первого элемента ИЛИ 4и второму входу второго элемента ИЛИ12, первый вход которого соецинен с выходом формирователя 5 импульсов и входом управления записью второго буферного каскада 10, а выхоц подключен к входу управления записью второго СОС 11,счетный вход которого соединен с выхоцом ГТИ 7, при этом второй выход делителя 8 числа импульсов подключен к счетному вхоцу второго счетчика 9 числа импульсов, вход установки которого соециненс выходом элемента 6 задержки,Предлагаемое устройство работает слецуюшим образомФормирователь 5 из входного периоцического сигнала ( фиг, 2 а) формирует короткие прямоугольные импульсы (фиг. 2 б)периоц,повторения которых равен периоцувходного сигнала Т, Эти импульсыЬхпоступают на вхоц элемента 6 задержки,входы управления записью буфернык каскацов 2 и 10 и первые вхоцы элементовИЛИ 4 и 12.На счетный вход первого счетчика 1поступают импульсы с первого выходацелителя 8 числа импульсов с частотойНа счетный вход второго счетчика 9 поступают импульсы со второго выхода делителя 8 с частотой=п (2)ттгде КЬК - коэффициент деления целителя 8;1 и К - целые числа;- частота повторения импульсов ГТИ 7.Ъ период входного сигнала Т в счетЬх чик 1 поступает число импульсов, равное"Л ЬХ= МГЪа в счетчик 9В конце периода импульсом с выхода формирователя 5 эти числа перезаписываются соответственно в буферный каскад 2, СОС 3 и в буферный кэ скад 10, СОС 11.,тС", Ь (1+Е ) 1=1,2.р К(1 Ь) к 1 1 а с СОС 11 черезь (ь)ЬЫх.2 Е К15На выхоце СОС 3 и 11 через промежутки времени, равные соответственно 1 аьв. и Сц, образуются импульсы (фиг. 2 в и г) которые через элементы ИЛИ 4 и 12 поступают на входы управления записью СОС 3 и 11, благодаря че, му числа й 1 и Иперезаписываются из буферных каскацов 2 и 10 соответственно в СОС 3 и 11. Таким образом, за период ВХОЦНОГО СИГНада Ткиа ВЫХОЦЕ ПЕРВОГО 25 канала умножения (выход СОС 3) образуется число импульсов, равное согласно (5) С.-, И (1+Е ), = 4,2 К (14)К - 2 =ф" т,е, к концу периода Т (цля 1=К и у К )накопленная ошибка по времени в каналакумножения частоты равна в наихудшем случае соответственно Я=Е Т: - ; кьх(1 Ь) Накопленная ошибка в известном умножителе частоты при коэффициенте умножения,равном К, равна ошибке Я согласно (15),Графики йакопленнык ошибоки Я 2 повремени приведены на фиг. 2 ц.Огиошение " согласно (15) и (16)Г 2равно вТЬьб. а на выходе второго канала умножения%В предлагаемом устройстве импульсы с выхода СОС 11, образующейся в моменты времени согласно (14), используются для синхронизацйи СОС 3. График накопленной ошибки умножителя частоты Е приведен на фиг. 2 д., а ее величина к концу периоца равна За счет усечения й 1 и Н цо целого 40 числа при измерении интервала времени, равного Т , возникает погрешность кванЬтования, равная соответственно 45 1 Т ХтТр7 к22 тэ,"Я,Т( б фб Ф(Е -б )- - = - +- - //-4 к (к к 1 т /к ъ 2 1 2 Тх Ет Ет Ет Эх;первого и второго выходов делителя 8числа импульсов.В результате этого на выкоде канадовумножения частоты импульсы формируютТаким образом, погрешность умножения из. - за квантования периода входного сигнала в предлагаемом устройстве меньше чем в изустных, причем степень уменьшения погрешнрсти зависит от величины коэффициентов 11 и к 5 843201 ь На счетные вхоаы СОС 3 и 11 поступают ся не в моменты времени, равные соотимпульсы с выхоца ГТИ 7 с частотой. ветственно1 Б результате этого число Й 1 считываетсяс СОС 3 после перезаписи (момент време- С,=1т, =4 ., 1:4,2К(11) ни 1 о на фиг, 2 б) через промежуток вре- " М мени, равный , тх,Элемент 6 задержки предназначен цля формирования импульсов сброса счетчиков-1 и 9 в конце каждого периода после пе резаписи чисел, подсчитанных счетчиками 1 и 9 за период Т, в буферные каска- ь фх 1 ды 2 и 10). формула изобретения1 ОЦифровой умножитель частоты, содержаший первый буферный каскац, первый счетчик обратного счета, генератор тактовых импульсов, выхоц которого йодключен ко входу делителя числа импульсов, вы хоц которого соецинен со счетным входом счетчика числа импульсов и счетному вхоцу первого счетчика обратного счета, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соецинен с выходом формирова теля импульсов, входом элемента задержки, выхоц которого подключен ко входу сброса счетчика числа импульсов и входу управления записью, буферного каскаца, а выход -ко входу управления записьюсчетчика обратного счета, вход которого через буферный каскад соединен с выходом счетчика числа импульсов, о т л и ч а ю ш и й 0 с я тем, что, с целью уменьшения погрешности умножения, в него введены второй элемент ИЛИ, второй счетчик обратного счета, второй буферный каскад и второй счетчик числа импульсов, выход которого через второй буферный каскад соединен со входом второго счетчика обратного.счета, выход которого подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов и входом управления записью второго буферного каскада, а выход - со входом управления записью второго счетчика, обратного счета, счетный вход которого соединен с выхоцом генератора тактовых импульсов, при этом второй выход целителя числа импульсов подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, вхоц установки которого соединен с выходом элемента задержки,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Мд 3970954, кл. 331- 53, 1976,2. "ТИИЭР", 1975, т, 63, Хц 9, с, 116117,е каз 5 лиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1/80 Тира НИИПИ Государств по делам изобрет13035 Ж, Рау ж 988 Подписи:енного комитета СССРений и открытийшская наб., д. 4/5