Умножитель частоты

Соеэ СоветскихСоциалистическихреспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 907781(5 )М. Кл. Н 03 К 5/00 9 вуАвфстинньЮ кфмнтвт СССР не данаи нэобуетеннй и фткрытнй(54) УИНОжИтЕЛЬ ЧдетОтц Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и можетбыть использовано для повышения быстродействия процесса преобразованиячастоты при работе с низкочастотнымидатчиками,Известен умножитель частоты, содержащий делитель опорной частоты скоэффициентом деления, равным коэффициенту умножениясчетчик импульсов опорной частоты, входной и выходной формирователи, запоминающийрегистр и блок управления, один извыходов которого подключен к нулевымвходам всех разрядов делителя опорной33частоты и запоминающего регистра,нулевой выход каждого разряда счет"чика импульсов соединен с первым входом первого блока элементов И, второй вход которого подключен ко второму выходу блока управления, а выход - к единичному входу того жеразряда запоминающего регистра, причем, третий выход блока управления подключен к единичным входам всехразрядов счетчика импульсов, единичный выход каждого разряда запоминающего регистра соединен со входомвторого блока элементов И, выход которого соединен с единичным входомтого же разряда счетчика импульсовопорной частоты, а второй вход - свыходной анной выходного формирователя, вход которого подключен к выходу счетчика импульсов опорнойчастоты 1 11,Недостатком устройства являетсявозможность появления ложной информации.Известен умножитель частоты, содержащий генератор импульсов, суммирующий счетчик, вычитающий счетчик,делитель частоты, схемы переноса кода, триггеры, элементы И и элементИЛИ, в котором генератор импульсовсоединен со входами суммирующегосчетчика и делителя частоты, выходсуммирующего счетчика соединен свыходом устройства и с первыми управляющими входами схем переноса кода,вторые управляющие входы которыхподключены к различным выходам первого триггера, кодовые входы схемпереноса кода подключены к выходамвычитающих счетчиков, а выходы схемпереноса кода соединены со входамисуммирующего счетчика, выход делителя частоты соединен с первыми входами элементов И, вторые входы которыхподключены к различным выходам первого триггера, а выходы схем И соединены со входами вычитающих счетчиков, вход первого триггера черезэлемент ИЛИ подключен к выходамвторого триггера, соединенным совходами сброса на нуль вычитающихсчетчиков, а вход второго триггерасоединен со входом устройства 2. 10 Однако этот умножитель частоты также имеет недостаток, заключающийся в том, что при значении входной частоты меньше нижнего предела диапа зона входной частоты на выходе их имеются импульсы с некоторой частотой, Объясняется это тем, что при снижении входной частоты ниже минимального значения на вход счетчика, подключенного к выходу делителя опорной частоты поступает количество импульсов, превышающее числовую емкость этого счетчика. Поэтому счетчик может устанавли 35 ваться в разлицнЬе состояния, опреде. ляемые дробной цастью дел ния периода, имеющейся в данный момент входной частоты на период входной час 40 тоть 1, соответствующий нижнему значению диапазона умножаемых частот.Частота на выходе умножителя в этом случае может принимать значения, находящиеся в диапазоне от выходной частоты, соответствующей нижнему45 пределу диапазона входной частоты, до выходной частоты, во много раз превышающей ее значение, соответствующее верхнему пределу диапазона входной частоты, до выходной частоты, 50 во много раэ превышающей ее значение, соответствующее верхнему пределу диапазона входной частоты. Причем превышение это тем больше, чем больше числовые емкости примененных в умно- жителе счетчиков, выбранные из условия ограничения погрешности дискретности умножителя частоты. Следовательно, описанный умножитель частоты также может давать на выходе ложную информацию.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является умножитель частоты, содержащий генератор опорной частоты, делитель опорной частоты, счетчики импульсов, входной формирователь, блок управления, запоминающий регистр, сравнивающее устройство и выходной формирователь, причем генератор опорной частоты соединен со входами первого счетчика и делителя опорной частоты, к выходу которого подключен второй счетчик, к выходам разрядов второго счетчика подключены входы запоминающего регистра, выходы запоминающего регистра и выходы первого счетчика соединены со сравнивающим устройством, к выходу которого подключен выходной формирователь, соединенный с выходом устройства и со водом сброса на нуль первого счетчика, вход блока управления подключен к выходу входного формирователя, соединенного со входом устройства, к первому выходу схемы управления подключены входы сброса на нуль делителя опорной частоты, запоминающего регистра и первого счетчика, к второму выходу блока управления подключена цепь управления записью в запоминающий регистр числа из второго счетчика, а к третьему выходу блока управления подключен вход сброса на нуль второго счетчика.Для предотвращения выходной частоты при нулевом значении входной частоты в этом устройстве имеются дополнительно триггер, элемент И и сравнивающее устройство одни входы которого подключены к счетчику, соединенному с делителем опорной частоты, другие его входы подключены к запоминающему регистру, а выход дополнительного сравнивающего устройства через триггер соединен с одним входом элемента И, другой вход которого подключен к генератору опорной частоты, а выход элемента И соединен со входом счетчика опорнойчастоты3Однако известный умножитель частоты имеет ряд недостатков, снижающих его точность.Предотвращение выходной частоты при нулевом значении входной частоты в этом устройстве получено эа счетснижения его точности в диапазонеумножаемых частот. При снижениивходной частоты в каждом периодевходной частоты прекращается подачаимпульсов с выхода умножителя частоты на время, равное разности последующего и предшествующего периодов.Это объясняется тем, что при каждомдостижении во втором счетчике числа,равного числу в регистре, прекраща Оется подача импульсов генератораопорной частоты на вход первого счетчика. Таким образом, при снижениивходной частоты в каждом периодевходной частоты умножитель на некоторое время прекращает выполнятьсвою функцию.При значении входной частотыменьше нижнего предела диапазонаумножаемых частот на выходе его по- гоявляются пачки импульсов с частотойпринимающей значения, находящиесяв диапазоне от выходной частоты,соответствующей нижнему пределу диапазона входной частоты, до выходной 25частоты, во много раз превышающейее значение, соответствующее верхнему пределу диапазона умножаемыхчастот.Не выполняется в этом умножителе щчастоты в полной мере и предотвращение выходных импульсов при нулевомзначении вх ной частоты.Так при каждом случайном одиночном импульсе, поступающем на входумножителя частоты, на выходе егопоявляется пачка импульсов с некоторой частотой,Кроме отмеченного, рассмотренныйумножитель частоты имеет пониженнуюточность и за счет того, что периодвыходной частоты на границе двухпериодов умножаемой частоты имеетувеличенное значение, доходящеедо удвоенного по сравнению с требуемым. Объясняется это увеличениевыхадного периода тем, что в моментокончания очередного периода умножаемой частоты в первом счетчикеможет содержаться число, близкоек числу, хранящемуся в запоминающемрегистре. Однако, при окончании периода умножаемой частоты этот счетчик сбрасывается на нуль и затем снова накапливает импульсы.55Цель изобретения - повышение точности умножения.Эта цель достигается тем, что вумножитель частоты, содержащий генератор опорной частоты, соединенныйс входом делит.ля опорной частоты,к выходу которого подключен счетчикимпульсов, запоминающий регистр,входы разрядов которого подключенык счетчику импульсов, а вход управления записью - к первому выходу блока управления, к другим выходам которого подключены входы установки делителя опорной частоты и запоминающего регистра, а вход соединен свходом умножителя частоты, счетчикимпульсов опорной частоты и элементИ, введен блок памяти, один из входов которого подключен к входу умножителя частоты, второй вход соединеьс выходом счетчика импульсов, а выход подключен к первому входу элемента И,.второй вход которого соединен с выходом счетчика импульсовопорной частоты, входы разрядов которого через Формирователь импульсов подключены к выходам запоминающегорегистра, вход управления записьюсоединен с его выходом через Формирователь импульсов, а счетный входо подключен к генератору опорной частоты.На чертеже приведена структурная электрическая схема умножителя частоты.Умножитель частоты содержит генератор 1 опорной частоты, делитель 2 опорной частоты, счетчик 3 импульсов, запоминающий регистр 4, блок 5 управления, счетчик 6 импульсов опорной частоты, блок 7 памяти с не менее чем тремя состояниями, элемент И 8 и Формирователь 9 импульсов. На чертеже представлен один из возможных вариантов исполнения блока 7 памяти с тремя состояниями, включающего в себя два триггера 10 и 11 и элемент И 12, Генератор 1 опорной частоты соединен со входами делителя 2 частоты и счетчика 6 импульсов опорной частоты. Входы разрядов запоминающего регистра 4 подключены к счетчику 3, счетный вход которого соединен с выходом делителя 2 частоты. Входы разрядов счетчика 6 импульсов опорной частоты подключены через формирователь 9 импульсов к выходам запоминающего регистра 4, а вход управления записью счетчика 6 импульсов опорной частоты соединен с его выходом. Вход управления записью запоминающего регистра 4 и входы установки в исходное состояние счетчика907781 ражением Т ,= ТХ, где Т - период 0 .частоты генератора 1 опорной частоты . Следовательно, Рвых = ГФ К, где Е - частота импульсов на входе умно жителя частоты. 15 20 25 Ю И 40 45 50 55 ТэхК 3 и делителя 2 частоты подключены к выходам блока 5 управления, вход которой соединен со входом 13 умножения частоты к которому подключен вход 14 блока 7 памяти, другой вход 15 которого соединен с выходом сцетчика 3. Выход 16 умножения частоты соединен с выходом элемента И 8, один из входов которой подключен к выходу счетчика 6 импульсов опорной частоты, а второй вход - к выходу 17устройства 7 памяти с тремя состояниями. Счетный вход триггера 10 через элемент И 12 соединен со входом 14 блока 7 памяти и с одним из выходов триггера 11, второй выход которого является выходом блока 7 памяти. Счетный вход триггера 11 подключен к выходу триггера 10, а входы установки в нулевое состояния триггеров 10 и 1 соединены со входом 15 блока 7 памяти.При нахождении значения входной частоты в диапазоне умножаемых частот, на который рассчитан умножитель частоты, блок 7 памяти находится в состоянии, при котором с его выхода 17 подается разрешающий сигнал на схему И 8, а импульсы, поступающие на его вход 14 со входа 13 умножителя частоты, не могут вывести его из этого состояния, так как элемент И 12 закрыт. В счетчике 3 за каждый период умножаемой частоты происходитнакопление импульсов, поступающих свыхода делителя 2 частоты. При окончании периода умножаемой частоты вэтом счетчике фиксируется число где Г - частота импульсов генератора 1 опорной частоты,ТВ- период умножаемой частоты,К - коэффициент деления делителя 2 частоты.После окончания периода умножаемой частоты сигналом с блока 5 управления в запоминающий регистр 4 записывается число, зафиксированное в счетчике 3. Затем сигналом блока 5 управления счетчик 3 устанавливается в нулевое состояние. Сигналом с блока 5 управления в нулевое состояние устанавливается и делитель 2 частоты. После этого снова начинается процесс накопления импульсов счетчиком 3. Счетчик 6 импульсов опорной частоты работает в режиме вычитания. При каждом его обнулении с выхода его подается импульс, который через открытыйэлемент И 8 поступает на выход 16умножителя частоты и на вход управления записью в счетчик 6 числа,зафиксированного в запоминающем регистре 4. Период частоты на выходеумножителя частоты определяется выЕсли значение входной частоты становится меньше нижнего предела диапазона умножаемых частот, то происходит переполнение счетчика 3. При этом с выхода этого счетчика поступает сигнал на установочные входы триггеров 10 и 11 и триггеры устанавливаются в нулевое состояние, что приводит к закрытию элемента И 8 и, следовательно, к прекращению подачи импульсов на выход умножителя частоты и открыванию элемента И 12, При поступлении следующего импульса на вход умножителя частоты триггер 10 устанавливается в единичное состояние, а триггер 1 1 сохраняет нулевое состояние, Элемент И 8 остается в закрытом состоянии, а элемент И 12 в открытом. Если время между этим и последующим импульсом будет соответствовать нахождению частоты в заданном диапазоне, то переполнение счетчика 3 не произойдет и последующий импульс на входе умножителя приведет к установке триггера 10 в нулевое состояние, а триггера 1 - в единичное, элемент И 8 снова откроется и на выход умножителя будут подаваться импульсы умноженной частоты.Таким образом, умножитель частоты прекращает выдачу импульсов, как только частота на его входе станет меньше нижнего значения диапазона умножаемых частот, При нахождении входной частоты в заданном диапазоне умножаемых частот устройство памяти с тремя состояниями не снижает точность работы умножителя. Кроме этого, в предлагаемом умножителе частоты не происходит увеличение периода выходной частоты на границе двух периодов входной частоты. Следует отметить, что устройство памяти, введенное в умножитель частоты для предотвращения выдачи ложной информации может иметь число состояний907781 10 Умножитель частоты, содержащий генератор опорной частоты, соединенный с входом делителя опорной частоты, к выходу которого подключен счетчик импульсов, запоминающий регистр, входы разрядов которого подключены 5 к счетчику импульсов, а вход управления записью - к первому выходу блока управления, к другим выходам которого подключены входы установки делителя опорной частоты и запоминающего регистра, а вход соединен с входом умножителя частоты, счетчик импульсов опорной частоты и элемент И, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сЙ Составитель В.Ч Техред 3.фанта орректор Н.лароши Реда,Лазарен Тираж 954арственного кзобретений и35, Раушская Подписномитета СССРткрытийнаб д. 4/5 каз 615/69 ВНИИ поИ Госуделамсква,130 т" г Ужгород лиал ППП роектна более трех. При этом несколько увеличится время включения умножителячастоты в работу после вхожденияумножаемой частоты в заданный диапазон. 5 Формула изобретения целью повышения точности умноженияв него введен блок памяти, одни извходов которого подключен к входуумножителя частоты, второй вход соединен с выходом счетчика импульсов,а выход подключен к первому входуэлемента И, второй вход которого соединен с выходом счетчика импульсовопорной частоты, входы разрядовкоторого через формирователь импульсов подключены к выходам запоминающего регистра, вход управления записью соединен с его выходом черезформирователь импульсов, а счетныйвход подключен к генератору опорнойчастоты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЙ 357668, кл, Н 03 Е 5/01, 19712. Авторское свидетельство СССРУЬ 04085, кл. 6 06 Р 7/39 19713. Авторское свидетельство СССР1 Н 354546, кл. Н 03 К 5/00, 1971,5