Умножитель частоты следования импульсов

: Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСоцидлистическииРеспубликОпубликовано 23.11.82, Бюллетень43Дата опубликования описания 25.1.82 до делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В. Н. Попов и В. Н. Лебедев зенский политехнический инстит(54) УМНОЖИтЕЛЬ ЦДСтОтц СЛЕДОВДНИЯ ИМПУЛЬСОВсов еренизк со Цель изобретения - повышение дин мической точности умножения.Цель достигается тем, цто в умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной цастоты, выход которого подключен к входу делителя частоты и счетному входу первого счетцика импульсов, информационные выходы которого соединены с входами злемента И, второй счетчик импульсов, счетный вход ко" торого соединен с выходом делителя частоты, а информационные выходыс информационными входами первого нако известное уется недостат троиство харак о высокой точтери ност Нпо технической сущности к изо ножитель часто ретению является у ы следования импул генератор опорной которого подключен я частоты и счетно цетчика импульсов, ходы которого соед О ов, с частоты, выходк входу делитевходу первогоФормационные в и Изобретение относится к автомати ке и измерительной технике и может найти применение при построении быстродействующих устройств изм ния и устройств преобразования числ импульсной информации.Известен умноиитель частоты импульсов, содержащий генератор переменной частоты, селектор режима, буферный каскад", генератор опорной ча тоты, счетчик, блок памяти, блок сравнения и выходной буферный каскаднены с входами сцетцик импуль рого соединен частоты, а инф с информационн гистра сдвига, ры сдвига и элНедостатокая динамич емента И, второисчетный вход кото- выходом делителя рмационные выходы - ми входами первоГо редополнительные регистмент ИЛИ 1, 2 .звестного устройства- скад точность умноже"97648регистра, и второй регистр, введеныблок управления, третий счетчик импульсов и элемент задержки, вход которого соединен с выходом элемента И,а выход - с синхровходом первогосчетчика импульсов, информационныевходы которого соединены с информационными выходами второго регистра,информационные входы которого соединены с информационными выходами пер О,вого регистра, а синхровход - с выходом третьего счетчика импульсови первым входом блока управления,второй вход которого соединен с входной шиной, третий вход - с выходомделителя частоты, а первый выход -с обнуляющим входом второго счетчика импульсов, информационные выходыкоторого подключены к информационнымвходам третьего счетчика импульсов,синхровход которого соединен с синхровходом первого регистра и вторымвыходом блока управления, третий выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика импульсов. 25На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит генератор 1опорной частоты, счетчики 2-4 импульсов, делитель 5 частоты, регистры 6-7, элемент 8 И, элемент 9 задержки, блок 10 управления,ФБлок 10 управления, например, может быть выполнен на следующих элементах: формирователи 11 и 12, триггер 13, элемент 14 И.35 Умножитель работает следующим образом,Импульсная последовательность счастотой , Зх мак (гдекС - 2 мщ,), цто соответствуетдинамическому диапазону, рекомендованному ГОСТом для первичных преобразователей) поступает на второйвход блока 1 О, где подается на входрмирователя 11 И через него навход формирователя 12.Формирователь 11 формирует узкиепрямоугольные импульсы с частотойследования равной частоте входных Околебаний, Примером такого формирователя может являться триггер Шмитта,Формирующий импульсы в моменты перехода гармоническим Сигналом нулевогоуровня, формирователь 12 формирует Иимпульсы по заднему фронту импульснойпоследовательности, поступающей сФормирователя 11,2 4Таким образом, на выходах формирователей 11 и 12 формируются импульс-ные последовательности с частотой, соответствующей частоте входного сигнала, но сдвинутые друг относительно друга на время Ти (длительность импульса на выходе формирователя 11).ПричемСи выбирается из условия "СсГ, где Г период импульсовоопорной частоты с выхода генератора 1.Импульсы с выхода формирователя 11 поступают на синхровходы регистра 6 и счетчика 4 импульсов. Содержимое счетчика 3 переписывается в регистр 6 и счетчик 4 в прямом коде. Емкость счетчика 4 выбрана в два раза меньшей емкости счетчика 3 (нет старшего разряда соответствующего старшему разряду счетчика 3). Прицем разрядность счетцкл. л также частота т тактовых импульсов, выбираются таким образом, цтобы периоду минимальной частоты соответствовал код: 10000, т.е. единица в старшем разряде. Соответственно код периода максимальной частоты 0100000. Данное условие позволяет обеспечить синхронизацию двух одновременно протекающих в умножителе процессов - процесса кодирования и процесса развертки кода.Импульс, формируемый на выходе формирователя. 12, сбрасывает счетчик 3 в нулевое состояние, а также взводит триггер 13 блока 10. Сигнал с выхода триггера 13 открывает элемент 14. Импульсы с частотой с выхода генератора 1 поступают на счетный вход счетчика 2 и одновременно на вход делителя 5, коэффициент деления которого равен коэффициенту М умножения устройства.Таким образом, с выхода делителя 5 поступают импульсы на счетный вход счетчика 3 и счетный вход счетчика 4, работающего в режиме вычитания, через элемент 14 блока 10 с частотой р /".За период Т входного сигнала 11(с) в счетчике формируется кодовый эквивалент й периодай=, /Предположим, что сигнал на входе умножителя скачком изменяется от Т к Тмин Как указывалось 1 макмакс соответствует код 10000. В момент окончания периода Т по сигна976482 5лам блока 10 содержимое счетчика 3 переписывается в регистр 6 и счетчик 4 будет в нулевом состоянии. Первый же импульс последовательностиГо /М, поступивший на счетный вход 5 счетчика 4, вызовет перевод всех его разрядов в единицу и сформирует на его выходе счетчика импульс. Последний осуществляет перепись содержимого регистра 6 в регистр 7 и10 сброс триггера 13 блока 1 О.Счетчик 2, элемент 8 и элемент 9 объединены функционально в узел развертки кода, т.е. осуществляют генерацию импульсной последовательности с частотой в М раз больше исходной.Предположим также, что перед Тмокс был также максимальный период Т В этом случае процесс развертки кода и процесс кодирования очередного 26 периода заканчиваются практически в одно время. К моменту появления импульса на выходе элемента 9 (время задержки которого выбирается большим времени подготовки нового значения кода очередного периода) в регистре 7 уже находится кодовый эквивалент текущего периода, Сигнал с выхода элемента 9 обеспечивает перепись содержимого регистра 7 в счетчик 2. После чего начнется процесс развертки кода.Согласно поставленному условия о скачке сигнала на входе устройства,в счетчике 3 производится кодирование Т,. В момент окончания периода Тимпульсами управления с блока 10 кодовый эквивалент периода Тпереписывается в счетчик 4 и регистр 6. В счетчике 4 будет содер жаться код 10000, соответствующий Т , Затем начинается процесс кодиминрования следуюцего периода. Импульсная последовательность Г /М поступает на вход счетчика 3 и на счетный вход счетчика 4. Содержимое счетчика 4 уменьшается до нуля, а затем первый же импульс обеспечит Формирование на выходе счетчика 4 импульса, который перепишет содержимое регистра 6 в регистр 7.К тому времени заканчивается процесс развертки кода максимального периода Тс. Импульсы с выхода элемента 9 обеспечивают перепись содер 53 жимого регистра 7 в счетчик 2, те. устройство осуществляет полную развертку кода (формирует на выходе умножителя М импульсов) и подготавли" вает к началу очередного процессаразвертки новое значение кода периода,В случае скачка входного сигналаот Т, к Тработа устройствапроисходит следуюцим, в принципе аналогичным,.образом.В момент окончания кодированияТ, кодовый эквивалент переписывается из счетчика 3 в регистр 6 исчетчик 4. Предположим, что следующий период также Т , Теперь, в моминмент окончания .кодирования периода,на выходе счетчика 4 формируется импульс, который переписывает содержимое регистра 6 в регистр 7. Сигналами с блока 10 содержимое переписывается в регистр 6 и счетчик 4. Содержимое регистра 7 очередным импульсомс элемента 9 переписывается в счетчик 2 и начинается очередной циклпроцесса развертки нового кода.Период на входе устройства изменяется до Т,с,к . Так как содержимоесчетчика 4 соответствует Т , то через время соответствующее Т , навыходе счетчика 4 будет сформированимпульс, по которому информация изтриггера .6 перепишется в регистр 7.К этому моменту закончится также процесс развертки кода предыдущего периода. Кодирование Тс продолжается. В момент окончания Т в содержимое счетчика 3 переписываетсяв регистр 6 и счетчик 4. Первый жеимпульс последовательности 1, /Мсформирует на выходе счетчика 4 импульс, по которому информация из регистра 6 перепишется, в регистр 7Так как Т, = 2 Т , то к моментуподачи кода максимального периода заканчивается и процесс развертки кода предыдущего периода Т,ъ,.В данном умножителе частоты реализован метод постоянной временной задержки на время, соответствующеемаксимальному Тщкс периоду входного сигнала, что обеспечило, в конечном счете, исключение динамическойпогрешности и, следовательно, увеличило динамическую точность умножения. Таким образом предлагаемое устройство обладает более прогрессивным техническим решением.Внедрение умножителя частоты обеспечивает при современных требованиях к измерительной части систем контроля и управления ( высокие точностии быстродействиетехнологическими процессами больший эффект по сравнению с известными устройствами, так как увеличена динамическая точность умножения. 3формула изобретенияУмножитель частоты следования им В пульсов, содержащий генератор опорной . частоты, выход которого подключен к входу делителя частоты и счетному входу первого счетчика импульсов, информационные выходы которого соеди ,нены с входами элемента И, второй счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом делителя частоты, а информационные выходыс информационными входами первого ре- Ю гистра, и второй регистр, о т л ич а ю щ и й с я- тем, что, с целью повышения динамической точности умножения, в него введены блок управления, третий счетчик импульсов и фф элемент задержки,вход которого соединен с выходом элемента И, а выходс синхровходом первого счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с информационными выходами второго регистра, информационные входы которого соединены с информационными выходами первого регистра, а синхровход - с выходомтретьего счетчика импульсов и первымвходом блока управления, второй входкоторого соединен с входной шиной,третий вход - с выходом делителя частоты, а первый выход - с обнуляющимвходом второго счетчика импульсов,информационные выходы которого подключены к информационным входам треть.его счетчика импульсов, синхровходкоторого соединен с синхровходом пер,вого регистра и вторым выходом блокауправления, третий выход которогосоединен со счетным входом третьегосчетчика импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СЫА 11 379856 ч,кл. 331- 1-А, 1972,2. Авторское свидетельство СССРР 580631, кл. Н 03 К 5/156, 1976.976482чз1 НИИПИ Заказ 9012 Тираж 959 Подписно филиал ППП "Патент", ,г.Ужгород, ул. Проектная