Умножитель частоты следования импульсов

ТЕНИЯ ПИОАНИ БР ЬСТ(21 ) 331 2622 (22) 06.07,81 (46) 15.04.83 (72) П.И,Луго и В.А.Стешин 18-21 Бюл. У 14 цов, Н.Г.Л цов о СССР76 о СССР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛН ВТОРСКОМУ СВИДЕ(53) 621 374 44(088.8) (56) 1. Авторское свидетельс Ю 580634, Кл, Н 03 К 5/156,2. Автооское свидетельств по заявке Ю 3308939/18-21, кл. К 03 К 5/156, 30 06 81.(54)(57) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ. СЛЕДОВАНИЯ .ИИПУЛЬСОВ;. содержащий шесть элементов ИЛИ, десять элементов И, регистр, выходы которого соединеныс первой группой входов первого элемента сравнения, вторая группа .входов которого соединена с выходамИпервого счетчика импульсов, а вы."ход - с первым входом первого элемента И и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а выход - с обнуляющимвходом первого счетчика импульсов,счетный вход которого подключен квыходу генератора опорной частотыи первому входу второго элемента И,выход которого соединен со счетнымвходом второго счетчика импульсов,обнуляющий вход которого подклюценк выходу второго элемента ИЛИ, авыходы - к первой группе входов второго элемента сравнения, втораягруппа входов которого соединена свыходами третьего счетчика импульсов, а выход -.с первым входом третьего элемента.И, четвертый счетчикимпульсов, выход которого соединен с входом дешифратора, одновибратор и элемент НЕ, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с цеВью повышения точности умножения, в него введены пятый и шестой счетчики импульсов, третий элемент сравнения, шестой элемент ИЛИ, элемент задержки, триггер и формирователь импульсов, вход которого подключен к входной шине, а выход - к первым входам четвертого и пятого элементов И, вторые вхо. ды которых соедийены с выходами соответственно элемента НЕ и элемента. задержки, входы которых соединены с первым входом шестого элемента И, первымвыходом дещифратора, первым входом седьмого элемента И, вторым входом второго элемента И, вторым входом третьео элемента И, выход которого подклюцен к второму входу второго элемента ИЛИ, при этом второй вход шестого элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И и выходом генератора опорной частоты, а выход - со счетным входом пятого счетчика импульсов, обнуляющий вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, а выходы - к первой группе входов тре. тьего элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами шестого счетчика. импульсов, а выход - с вторым входом седьмого элемента И и первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к обнуляющим входам третьего и шестого счетчиков импульсов, первому входу четвертого элемента ИЛИ, и второму выходу дешифратора, третий выход которого подключен к вторым входам первого и восьмого эле1012431 1 Ь 15 ЗО 35 ментов И, при этом счетный входчетвертого счетчика импульсов соединен с выходом. четвертого элемента И,обнуляющий вход - с выходом девятого элемента И, вторым входом четвертого элемента ИЛИ и первым входом пятого элемента ИЛИ, второйвход которого подключен к выходутриггера, а выход - к первому входудевятого элемента И, второй входкоторого подключен к выходу одновибратора, вход которого соединенс выходом шестого элемента ИЛИ и сИзобретение относится к импульсным устройствам и может быть исполь; зовано в измерительной технике, при боростроении и устройствах дискрет" ной обработки информации,Известен умножитель Частоты следования импульсов, содержащий генератор опорной частоты, выход которого через делитель частоты соединен с одним входом первого счетчика импульсов, другой вход которого подключен к входу умножителя частоты импульсов, а непосредственнос одним входом второго счетчика, другой вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ, вхо. ды которого соединены с входом и выходом умножителя частоты импуль" сов, а непосредственно - с одним входом второго счетчика, другой вход которого соединен с выходом логи" ческого элемента ИЛИ, входы которого соединены с входом и выходом ум-.ножителя.частоты импульсов, входы регистров сдвига соединены с вухо дами разрядов йервого счетчика, выходы .- с соответствующими входа" ми блока сравнения, вторые входы которого сЬединены с выходами разрядов второго счетчика, тактовые входы регистровсдвига подключены к входу умножителя частоты импульсов11.Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, ог" раниченное длиной регистров сдвига. информационным и синхронизирующимвходами триггера, обнуляющий входкоторого подключен к выходу четвертого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом десятогоэлемента И, первый вход которого соединен с первым входом шестого элемента ИЛИи выходом пятого элемента И, а второйвходс вторым входом шестого элементаИЛИ и выходом седьмого элемента И, а счетные входы третьего и шестого счетчиковимпульсов подключены к выходам соответственно первого и второго элементов И. Наиболее близким пб техническЬЙ сущности к изобретению является пересчетное устройство, содержащее регистр выход которого соединен с первбй группой входоя первого элемента сравнения, выход которого че". рез первый элемент И подключен ксчетному входу первого счетчика импульсов, выход которого соединенс первой группой входов второгоэлемента сравнения, Выход которого соединен с первым входом вт.ого элемента И, второй вход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, первым вымодом дешифратора и через первый элемент НЕ с первымвходом пятогоэлемен-.та И,второй вход которого подключенк входной шине, а выход - к счетномууходу второго счетчика импульсов,обнуляющий вход которого соединен с выходом одновибратора,а.выход - с входомдешифратора второй вход которогоподклю чен кпервому входу первого элементаИЛИ, второй вход которого соединенс выходом первого элемента сравненияи к первому Входу второго элементаИЛИ, а выходы обоих элементов ИЛИсоединены с обнуляющими входами третьего и четвертого счетчиков импульсов, счетный вход четвертого счетчика импульсов через четвертый элемент И подключен к выходу генератора опорной частоты, шестой и седьмой элементы И, первые входы которых соединены с третьим выходом дешифратора, второй элемент НЕ и дополнительные элементы ИЛИ 220 3 1012Недостатком известного устройства является низкая точность умножения частоты в слуцае образования остатка от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный коэф фициенту К умножения;Цель изобретения " повышение точности умножения частоты пуТем анали" за величины остатка от деления периода входной частоты на коэФфициент 10 деления, равныйзаданному коэффициенту умножения и коррекции периода выходной частоты в завимости от величины остатка.Цель достигается тем, цто в умно- житель частоты следования импульсов, .содержащий шесть элементов ИЛИ, десять элементов И, регистр, выходы ;,которого соединены с первой группой входов, первого элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена:с выходами первого счетчика импульсов а.выход - с первым .входом первого элемента ИЛИ,второй вхоД которого соединен с первым вхо- . 2 дом второго элемента ИЛИ, а выход - с обнуляющим входом первого счетчика импульсов, счетный вход кото рого подключен к выходу генератора опорной частоты и первому входу вто" эв роГо элемента И, выход которого соеди. нен со .счетным входом второго счет" цика. импульсов, обнуляющий вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а выходы " к первой, группе входов второго элеМента сравнен ния, вторая группавходов второго элемента сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходаМИ третьего счетчика-:.импульсов, а вы" . ход - с первым входом третьего эле" Мента И, четвертый счетчик импульсов,. выход которого соединен с входом дешифратораодновибратор и элемент: НЕ, введены пятый и шестой счетчики импульсов, третий элемент сравнения, шестой элемент ИЛИ, элемент задержки, триггер и формирователь импулв" сов, вход которого подключен к входной Шине, а выход - К первым входам четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответственно элемента НЕ и элемента задержки, входы которых соединены с. первым входом шестого элемента И; первым выходом дешифра- ф тора, первым входом шестого эле" мента И, вторым входом второго эле". мента И и вторым входом третьего элемента И, выход которого подклю- чен к второму входу второго зле" мента ИЛИ, при этом второй вход шес.того элемента И соединен с первым входом восьмого элемента И и выходом генератора опорной частоты, а выход - со счетным входом пятого сче 1 цика импульсов, обнуляющий вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, а выход - к первой группе входов третьего элемента.сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами шестого счетчика импульсов, а выход - с вто,рым входом седьмого элемента И и первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к обнуляющим входам третьего и шестого счетчиков импульсов, первому входу четвертого элемента ИЛИ и второму выходу дешифратора, третий выход которого подключен к вторым входампервого и восьмого элементов И, приэтом счетный вход четвертого счетчика импульсов соединен с выходом четвертого элемента И, а обнуляющий вход - с выходом девятого элемента И, вторым входом четвертого элемента ИЛИ и первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход кото-. рого подкщщен к выходу триггера, а .выход " к первому входу девятого элемента И, второй вход которого подключен к выходу одновибратора, вход которого соединен с выходоы ше стого элемента ИЛИ и с информационным и синхронизирующим входами :триггера, обнуляющий вход которо,го подключен к выходу четвертого элемента,ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом десятого элемента И, первый вход которого соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ и выходом. пятого элемента И, а второй вход - с вторым входом шестого элемента ИЛИ и выходом седьмого элемента И, а счетные входы третьего Й шестого счетчиков импульсов подключены к выходам соответственно первого и восьмого элементов И.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит счетчики 1-б имйульсов, триггер 7, регистр 8, Фор" мирователь 9 импульсов, элементы 10- 19 И, дешифратор 20, элементы 21-23 сравнения,.генератор 21 опорной частоты, элемент 25 НЕ, элемент 26 задержки, элементы 27-32 ИЛИ, одно-.5 10вибратор 33, входную и выходную шины 34 и 35Счетчик 1, регистр 8, элемент сравнения 21 и элемент 27 ИЛИ представляет собой делитель опорной частоты.Блок умножения состоит из счетчиков2 и 3, элемента 22 сравнения, элемента12 И и элемента 28 ИЛИ. Блок измерения входной частоты выполнен насчетчиках 5 и 6, элементе 23 сравнения и элементе 29 ИЛИ. Триггер 7является триггером О-типа. При одновременном поступлении на информационный и синхронизирующий входыО-триггера входного сигнала и такто"вого импульса последний принимаетсостояние входного сигнала. В нулевое состояние О-триггер переключаетсясигналом, поступающим на его нулевой вход,Устройство работает следующим образом,В начальный момент времени счетчики 1-6 и триггер 7 находятся внулевом состоянии, В регистр 8 любымизвестным способом записывается ко"эффициент деления, равный заданномукоэффициенту К умножения.С поступлением на шину 34 первогоимпульса умножаемой последовательности Формирователь 9 вырабатываетпо переднему Фронту входного сигналаимпульс, который через открытый элемент 13 поступает на счетный входсчетчика 4 и переключает его в очередное состояние, При этом импульсс третьего выхода дешифратора 20 открывает элементы 10 и 17, соединяясоответственно счетные входы счетчиков 2 и 5 с выходами элемента 21 игенератора 24.Делитель опорной частоты, собранный на счетчике 1, регистре 8, и эле.менте 21, делит частоту генератора24 в соответствии с заданным коэффициентом деления, записанным в регистр 8. Сигналы с выхода первого элемента 21 с,.частотой09Г= -Кгде Г- частота генератора опорнойчастоты,поступают через открытый элемент 10на счетный вход счетчика 2 и заполняют его до поступления на шину второго импульса умножаемой частоты.Сигналы с выхода генератора 24с частотой Гпоступают через открытый элемент 17 на счетный вход 12431 6счетчика 5 и заполняют его до поступления на шину 34 второго импульса умножаемой частоты параллельно;со счетчиком 2.з С приходом второго входного импульса счетчик 4 переключается вочередное состояние, При этом появляется импульс на первом выходедешифратора 20, в результате чего 10 закрываются элементы 10 и 17, отключая счетные входы счетчиков 2и 5 от выходов первого элемента 21и генератора 24, и открываются элементы 11 и 15, соединяя соответст венно счетные входы счетчиков 3 и 6с выходом генератора 24.Сйгнал высокого уровня с первоговыхода дешифратора 20 через элемент 25 закрывает элемент 13, в рещ зультате чего счетный вход счетчика 4 отключается от выхода формирователя 9, т.е, от шины 34. Счетчик 4 оказывается блокированным посчетному входу от приема следующих д входных импулЬсов.Сигнал высокого уровня с первоговыхода дешифратора 20 через элемент26 открывает элемент 14, в результате чего входные импульсы черезФормирователь 9 поступают ва входыЭлементов 19 и 32. Время задержки элемента 26 выбирается таким образом,чтобы элемент 14 открылся только после формирования заднего фронта второго импульса на выходе Формирователя 9.33Второй входной импульс умножаемоим м1 частоты определяет длительность периода следования входной последовательности импульсов.В течение первого периода умножаемой 46частоты в счетчик 2 записывается и импульсов с выхода элемента 21, т.е. свыхода делителя опорной частоты,ОпИ=в43- к,где Г " частота следования импульопсов генератора опорной частоты;Г, - частота умножаемой входнойпоследовательности импульсов;К " коэффициент деления опорнойчастоты, равный заднему коэффициенту умноженияВ счетчик 5 записывается за это фф время п импульсов с выхода генератора 2430 Во втором"и последующих периодах умножаемой входной последовательности устройство выполняет операцию умножения. частоты; контролируя при этой стабильность умножаемой частоты пу 5 тем периодического измерения и сравнения длительности текущего периода входной последовательности с длительностью первого периода этой последова, тельности пропорциональный числу,которое записано в счетчике 5.Счетчик 3 считает .поступающие на его счетный вход импульсы с выхода генератора. 24 до момента сравнения кодовсчетчиков 2 и 3, Текущий код счетчика сравнивается с фиксирован.йым кодом счетчика 2. При сравнении кодов счетчиков 2 и 3 на выходе элемента 22 вырабатывается импульс, который поступает через открытый эле-": мент 12 на шину 35 инулевой вход счетчика 3, сбрасывая его в нулевое состояние. Счетчик 3 снова начинает заполняться импульсами с выхода генератора 24 до следующего сравнения кодов счетчиков 2 и 3 и т.д.Частота срабатывания элемента 22, определяющая величину умноженной частоты, равнат Роноб К,Параллельно с операцией умно-, жения частоты в устройстве производится периодический контроль стабильности умножаемой частоты для своевременного автоматического пересчета чисел п, и п при изменении частоты умножаемой входной последовательности импульсов. Контроль 40 стабильности умножаемой частоты поз. воляет не только обеспечивать высокую точность умножения частоты, но и применять предлагаемое устройство для контроля стабильности любой пе-.риодической последовательности йм пульсов.Контроль стабильности входнойчастоты производится следующим образом.50Начиная со второго периода умно.жаемой частоты, счетчик 6 периоди- .чески заполняется импульсами свыхода генератора 24. При этом текущий код счетчика 6 сравнивается с фиксированным кодом счетчика 5,55 :записанным в течение первого периода входной последовательности импульсов. При сравнении кодов счетчиков 5 и 6 на выходе элемента 23 . вырабатываются сигналы, которые через открытый элемент 1 Ь поступают . на входы элемента 19 и элемента 32 на другие входы которых поступают через открытый элемент 14 импульсы с выхода формирователя 9. При совпадении сигналов на входах элемента 19, что указывает на равенство текущего и первого периодов умножаемой частоты, триггеростается в нулевом состоянии, Выходной импульс одновибратора 33, Формируемый по заднему Фронту сигнала с выхода элемента 32, не пропускается через закрытый элемент, 18 на обнуляющий вход счетчика 4, в результате чего последний остается блокированным по счетному входу от входной шины устройства и не изменяет своего состояния. Это обеспечивает операцию умножения часто" ты.При изменении входной частоты или прекращении ее генерации совпадение сигналов на входах элемента 19 не происходит и триггерпереключается в единичное состояние, пропуская импульс с выхода одновибратора 33 через элемент 18 на обнуляющий вход счетчика 4. Последний переключается в нулевое состоя.- ние, в результате чего появляется высокий уровень на втором выходе дешифратора 20, который устанавливает все счетчики и триггерв нулевое состояние. После этого устройство готово к приему очереднсй входной периодической последовательности импульсов.Сигнал останова умножения частоты с выхода элемента 18 можно вывести на дополнительную выходную шину устройствана чертеже не показана) и использовать для контролв стабильности любой периодической последовательности импульсов.Для уменьшения погрешности при контроле стабильности входной частоты длительность выходного импульса Формирователя".9 выбирается меньшей или равной длительности периода следования импульсов генератора 24 опорной частоты.Повышение точности умножения час тоты достигается за счет анализа ве. личины остатка от деления периода входной частоты на коэффициент делений, равный заданному коэффициенту К умножения и коррекции периодавыходной частоты в зависимости отвеличины остатка. В сравнении с известным предлагаемое устройство имеет более высокую точность умножения частоты, так как в случае образования остатка от деления периода входной частоты на коэффициент деления, равный заданному коэффициенту умножения в устУ 1012 ч 31ройстве производится анализ величи 1остатка, после которого производится коррекция периода выходной час"тоты. Применение коррекции периода5 выходной частоты в зависимости отвеличины остатка позволяет почти вдва раза повысить точность умножени частоты. Устройство может бытьиспользовано при разработке умноф жителей частоты в интегральном исполнении. илиал ППП "Патент", Ужгород, ул. Проектна