Умножитель частоты

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскмнСоциалистическиеРеспублик п 936372(5 )М. Кл,Н 03 В 19/10 Гееудорстеенный комнтет СССР по делом нзобретеннЯ н открмтнЯ(71 ) 3 ая ни тел ь(54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к импульсной технике, а именно к устройствам умножения частоты и слежения за изменением входной частоты и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах. Известен умножитель частоты, содержащий соединенные последовательно между собой формирователь дозиротованных импульсов, сумматор и управляемый генератор, Фазометр с двумявходами и одним выходом, который подключен к фильтру точной настройки,один из входов фазометра подключенко входу формирователя импульсов, адругой вход - к делителю частоты,кроме того, элемент совпадения с двумя входами, один из которых подключен к выходу фазометра, а второй вход 20соединен с выходом управляемого генератора, при этом выход элемента совпадения подключен ко входу делителячастоты 13,2Недостатком известного умножителя частоты является то, цто он имеет сравнительно узкий динамический диапазон входных частот, определяемый полосой пропускания фильтров, и не может работать на сверхнизких частотах, что сужает функциональные возможности использования устройства, Кроме того, умножитель не может работать при исчезновении по какой-либо причине входного сигнала, цто приводит к сбоям в работе.Известен также умножитель частоты, содержащий соединенные последовательно формирователь дозированных импуль. сов, сумматор и управляемый генератор, фазометр, который подключен к фильтру точной настройки, один из входов фазометра подключен ко входу формирователя дозированных импульсов, а другой вход - ко входу делителя частоты, элемент совпадения, один из входов которого подключен к выходу фазометра, а второй вход соединен936372 с выходом управляемого генератора, при этом выход второго элемента совпадения подключен ко входу делителя частоты, а также элемент ИЛИ и второй делитель частоты, при этом один из входве второго элемента совпадения подключен к. выходу управляемого генератора, а другой его вход - ко второму выходу фазометра, причем выход второго делителя частоты соединен .с 1 р входом элемента ИЛИ, включенного между источником импульсной последовательности и фазометром 2 .Однако динамический диапазон изменения сигналами имеет сравнительноЗхмалое значение из-за применения в его схеме фильтров грубой и точной настройки, которые должны сохранять ли-. неиность амплитудных и частотных характеристик во всем диапазоне входных ро частотах для обеспечения сохранения линейной зависимости приращения умноженной частоты от приращения частоты входного сигнала аЕк = М й ГВХ. Кроме того, для входных частот, лежа щих в области сверхнизкой частоты с периодом следования импульсов Т ) 1 с, фильтры грубой и точной настройки вообще не обеспечат линейность выходной характеристики в умножителе частоты е из"за различия постоянной составляющей на выходе фильтров, а значит, и на выходе сумматора, и на входе управляемого генератора е интервалах между входными импульсами, что приведет к появлению недопустимо большой погрешности нестабильности ,Ь О умноженной частоты на выходе управляемого генератора, Причем нестабиль ность аУ будет расти с увеличением периода следования входных импульсов и с увеличением динамического диапазона изменения входной частоты.Целью изобретения является расширение динамического диапазона входных частот.Цель достигается тем, что в умно- житель частоты, содержащий фазометр, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента совпадения, а второй выход - к первому входу второго элемента совпадения, выход которого соединен со входом первого делителя частоты, управляемый генератор и второй делитель час" тоты, введены реверсивный счетчик, преобразователь кода в напряжение, триггер, ждущие мультивибраторы, линия задержки и инеерторы, при этом 4к входной шине подключены второй вход первого элемента совпадения, установочный вход первого делителя частоты, Э -вход триггера, первый вход фазометра, вход пинии задержки и через первый инвертор второй вход второго элемента совпадения, причем ко входу суммирования реверсивного счетчика подключен выход первого элемента совпадения, ко входу вычитания - выход второго элемента совпадения, а к выходам - входы преобразователя кода в напряжение, выход которого через последовательно соединенные управляемый генератор, второй делитель частоты и первый ждущий мупьтивибратор соединен с третьим входом втррого элемента совпадения и со входом второго инвертора, выход которого подключен ко второму входу фазометра, а к К-входу триггера подключен выход первого делителя частоты, к выходу - четвертый вход второго элемента совпадения, при этом ко входу второго дущего мультивибратора подключен выход пинии задержки, к выходу - 1установочныи вход второго делителя частоты.На чертеже представлена структурная схема умножителя частоты.Умножитель частоты содержит управляемый генератор 1, делитель частоты 2, ждущий мультивибратор 3, инвер тор 4, фазометр 5, элемент совпадения 6, элемент совпадения 7, инвертор 8, входную шину 9, триггер 10, рееерсиеный счетчик 11, делитель цастгты 12, пребразователь кода в напряжение 13, линию задержки 14, ждущиймультиеибратор 15. В умножителе частоты управляемый генератор 1, делитеЛь частоты 2, ждущий мультивибратор 3, инвертор 4 и первый вход фазо.метра 5 соединены последовательно.Первый и второй выходы фазометра 5.соответственно подключены к первымвходам элементов совпадения б и 7, приэтом второй вход элемента совпадения 7соединен с выходом ждущего мультивибратора 3, третий вход через инвертор 8 - со входной шиной 9, а четвертый вход с выходом триггера 10,Выход элемента совпадения 6 соединенсо входом суммирования реверсивногосчетчика 11, Выход элемента совпадения 7 соединен со входом вычитанияреверсивного счетчика 11 и со входомделителя частоты 2. Выходы рееерсиеного счетчика 11 подключены ко входампреобразователя кода в напряжение 13,выход которого подключен ко входууправляемого генератора . Выход линии задержки 1 ч через ждущий мультивибратор 15 подключен к установочному входу делителя частоты 12. Входная шина 9 соединена со вторым входомфазометра 5, со вторым входом элемента совпадения 6 с первым входом триггера 1 О, с установочным входом делителя частоты 2 и входом линии задержки 1 ч. Второй вход триггера 10 соеди.нен с выходом делителя частоты 2.Устройство работает следующим образом. 15Приходящий со входной шины 9 положительный импульс на линии задержки 1 ч задерживается на время, необходимое для срабатывания Фазометра 5,выполненного на базе триггера с раздельными входами Л и К и двух элементов совпадения 6 и 7, а затем попереднему Фронту этого импульса наждущем мультивибраторе 15 Формируетсяотрицательный импульс, управляющий 25сбросом делителя частоты 12. Делитель частоты 2 производит деление наЯ умноженной частоты до величины -. =Вьх=1 М и запускает ждущий мультивибратор 3, который формирует .положи- З 0тельный импульс, длительность которого выбирается из такого расчета,чтобы задний фронт его появлялсяраньше заднего фронта импульса, приходящего со входной шины 9. Благодаря такому временному соотношению между входными импульсами и импульсами,сформированными умножителем частоты,обеспечивается появление положительных импульсов на выходе элементасовпадения 6 и их отсутствие на выходе элемента совпаденир 7 во времяустановки делителя частоты 12"в нулевое положение импульсами, приходящими со входной шины. В зависимости отсоотношения частот Г и 1 умножительВхчастоты работает в трех режимах;В первом режиме, когда ВХ ЪМКФза период следования входных импульсов с выхода ждущего мультивибратора 3 на вход инвертора ч и на входэлемента совпадения 7 будут поступать два положительных импульса. Первым импульсом Фазометр 5 будет уста, навливаться "единичное" состояние55 однако на выходе элемента совпадения 7 логическое состояние не изменится из-за отсутствия на ее третьем входе, подключенном к выходу инвер 72 6тора 8, инвертированного импульса,приходящего со входной шины 9 и перекрывающего по длительности импульс,приходящий с выхода ждущего мультивибратора 3.Затем задним Фронтом входного импульса фазометр 5 устанавливается в"нулевое" состояние. Второй импульсс выхода ждущего мультивибратора 3приходит раньше импульса со входнойшины 9, поэтому он не блокируетсявходным импульсом инвертированныминвертором 8, и проходит через эле"мент совпадения 7 на вход вычитанияреверсивного счетчика 11 и изменяетсостояние кода, записанного в нем,что приведет к изменению напряжения,выдаваемого преобразователем кода внапряжение 13, влекущее к уменьшениючастоты Гк выдаваемой управляемымгенератором 1, а это в свою очередь,увеличит период следования импульсов, снимаемых с делителя частоты 12и ждущего мультивибратора 3, которыйбудет стремиться к периоду следования входных импульсов. Умножительчастоты будет работать в таком режиме до тех пор, пока будет сохраняться соотношение РХ ( У МЙ,Во втором режйме когда 1 уГ 1 щ,устройство работает следующим образом. Задний фронт импульса, прихо.дящий со входной шины 9, устанавливает фазометр 5 в "нулевое" состояние, при этом открывается возможностьдля прохождения переднего фронта следующего импульса через элемент совпаГдения 6 на вход суммирования ревер"сивного счетчика 11. Это приведет к из.менению состояния кода, записанного в реверсивном счетчике 11, а значит, и на выходе преобразователя кода в напряжение 13 изменится напряжение, в связи с чем частота, выдаваемая уп равляемым генератором 1, увеличится.После этого импульс, пришедший с выхода ждущего мультивибратора 3 и задержанный по отношению к переднему фронту входного импульса, установит фазометр 5 в "единичное" состояние, а задний фронт входного импульса, приходящего со входной шины 9,установит фазонетр 5 в "нулевое" состояние.Так будет продолжаться до тех пор,пока будет сохраняться соотношениеХми /11В третий режим работы умножительчастоты переходит в случае появлениявыпадений во входной последовательности импульсов. В этом случае делитель частоты 2 переполнится и на вход К триггера. 10 поступит сигнал, который перебросит триггер 10 в противоположное состояние, С выхода триггера 10 на вход элемента совпадения 7 поступит запрещающий сигнал для прохождения импульсов на вход вычитания реверсивного счетчика 11, а так как на 1 о элемент совпадения 6 со входной шины 9 не поступает ФВХ, то в этот пери од времени управляемый генератор выдает постоянную частоту, определяемую кодом, набранным в реверсивном 15 счетчике 11. При прекращении выпадений импульсов во входной последовательности первый пришедший со входной шины импульс устанавливает делитель частоты 2 и триггер 10 в исходное со О стояние, и со входа элемента совпадения 7 снимается запрещающий сигналКоэффициент деления К делителя частоты 2 определяется из соотношения25фХ. тп 4 хЕЭХ011 игдето -максимальная ожидаемая вход-ВХВахная частота;- минимальная ожидаемая входная частота.Использование данного умножителя частоты позволяет расширить динамический диапазон изменения входного сигнала, который определяется толь ко модуляционной характеристикой (,зависимость Е,от управляющего напряжения ) управляемого н генератора, умно. жать импульсную последовательность широкого диапазона частот, практичес ки от нуля, а также использовать современную элементную базу и повысить стабильность умножителя частоты.45Формула изобретенияУмножитель частоты, содержащийфазометр, первый выход которого под 1 ключен к,первому входу первого эле- .мента совпадения, второй выход - кпервому входу второго элемента совпаденип, выход которого соединен совходом первого делителя частоты, управляемый генератор и второй делитель частоты, о т л и ц а ю щ и йс я тем, что, с целью расширениядинамического диапазона входных частот, в него введены реверсивный счетчик, преобразователь кода в напряжение, триггер, ждущие мультивибраторы,линия задержки и инверторы, при этомк входной шине подключены второйвход первого элемента совпадения, установочный вход первого делителя частоты,Э-вход триггера, первый, вход фазометра, вход линии задержки и черезпервый инвертор второй вход второгоэлемента совпадения, причем ко входусуммирования реверсивного счетчикаподключен выход первого элемента оов.падения, ко входу вычитания - выходвторого элемента совпадения, а квыходам - входы преобразователя кодав напряжение, выход которого черезпоследовательно соединенные управляемый генератор, второй делитель частоты и первый ждущий мультивибраторсоединен с третьим входом второгоэлемента совпадения и со входом второго инвертора, выход которого подключен ко второму входу фазометра,к К-входу триггера подключен выходпервого делителя частоты, к выходучетвертый вход второго элемента совпадения, при этом ко входу второгожрущего мультивибратора подключенвыход. линии задержки, а к выходуустановочный вход второго делителячастоты,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 416839, кл, Н 03 К 3/72 19712. Авторское свидетельство СССРМ 489195, кл. Н 03 В 19/06,1974тель В. ЧернышовИ, Гайду Редактор Заказ 42 овтин Патент",Сост ави Техрее Тираж 9 Государст елам изоб осква Ж 1/73ВНИИПИпо11 ЗОД,лиал ППП венногоретенийЯ Раушг. Ужг КорректоПодписнокомитета СССРи открытийская наб. 8. М 5род, ул. Проектна