Умножитель частоты следования импульсов

,. ЯО 159813 А 156 Н 03 В 19/ 1)5 Н 03 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И ать-. лях ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Омский политехнический инс(54). УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение может использося в измерителях и преобразоватчастоты низкочастотных датчиков формации, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет введения в выходной сигнал частотной подставки с возможностью изме. нения ее величины и знака - достигается за счет введения функциональных преобразователей 3 и 11 и кодовых шин 14-16 и организации новых функциональных связей. Устройство также содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, делитель 5 с переменным коэффициентом деления, элемент И 6, блок 7 управления, регистр 8 хранения, формирователь 10 импульсов, счетчик 12 импульсов, преобразователь 13 кодов, входную и выходную шины 9 и 4. 1 з,п. ф-лы, 3 ил.. 6Изобретение относится к импульсной технике и может быть использованов измерителях и преобразователях частоты низкочастотных датчиков информации,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет введения в выходной сигнал частотнойподставки с возможностью изменения ее 1 Овеличины и знака.На фиг. 1 приведена электрическаяструктурная схема умножителя частотыследования импульсов; на фиг. 2 -схема функционального преобразователя; на фиг. 3 - временные диаграммы,поясняющие работу умножителя частотыследования импульсов.Умножитель содержит генератор 1тактовых импульсов, выход которого 2 Осоединен с тактовым входом делителя2 частоты и с тактовым входом первогофункционального преобразователя 3,вход сброса которого соединен с выходной шиной 4 и с выходом делителя 5 35с переменным коэффициентом деления,тактовый вход которого соединен с выходом элемента И б, первый вход которого соединен с выходом блока 7 управления, вход которого соединен с ЗОвходом записи регистра 8 хранения, свходной шиной 9 и через формирователь10 импульсов - с входами сброса делителя 2 частоты, второго функционального преобразователя 11 и с входомсброса счетчика 12 импульсов, выходыкоторого соединены с информационнымивходами регистра 8 хранения. Перваяи вторая группы входов преобразователя 13 кодов соединены соответственно 4 рс первой и второй кодовыми шинами 14и 15, выходы - с информационнымивходами делителя 5 с переменным коэффициентом деления, третья группа вхо"дов соединена с выходами регистра 8 45хранения. Счетный вход счетчика 12импульсов соединен с выходом второгофункционального преобразователя 11,тактовый вход которого соединен с выходом делителя 2 частоты, информацион- Оные входы которого соединены с третьей кодовой шиной 16, выход первогофункционального преобразователя 3соединен с вторым входом элемента И 6.Функциональный преобразователь3(11) содержит счетчик 17 импульсов,55выходы которого соединены с информационными входами первого и второго делителей 18 и 19 частоты с переменным коэффициентом деления, входы сброса которых и вход установки счетчика 17 импульсов соединены с входом сброса функционального преобразователя 3, тактовый вход которого соединен с тактовым входом первого делителя 18 частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с тактовым входом второго делителя 19 частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен со счетным (вычитающим) входом счетчика 17импульсов и с выходом функциональногопреобразователя 3.Умножитель частоты следования импульсов работает следующим образом.В исходном состоянии на выходе блока 7 низкий уровень и элемент 6 закрыт по первому входу, Импульсы с выхода преобразователя 3 на тактовый вход делителя 5 не поступают.На шину 9 с частотой Рпоступает последовательность импульсов (фиг.3 б) По заднему фронту входного импульса на выходе формирователя 10 вырабатывается импульс, который обнуляет делитель 2, счетчик 12 и преобразователь 11, Счетчик 12 заполняется импульсами (фиг. 3 г), поступающими на его счетный вход с выхода преобразователя 11.С приходом второго и последующих импульсов на шину 9 на выходе блока 7 появляется высокий уровень, открывающий элемент 6, при этом импульсы с выхода преобразователя 3 начинают поступать на тактовый вход делителя 5, К приходу следующего импульса на шину 9 в счетчике 12 имеется. число Ю . По переднему фронту входного импульса число Б переписывается из счетчика 12 в регистр 8, с выхода которого пос" тупает на третью группу входов преобразователя 13.Измерение частоты Р входного сигнала осуществляется путем, подсчета счетчиком 12 числа квантующих имгульсов в течение одного периода входной частоты. Для того, чтобы в конце периода Твходного сигнала содержание счетчика 12 соответствовало входной частоте, частота импульсов на выходе преобразователя 11 должна изменяться по закону 1/С, где С - текущее время,Работа преобразователя 3(1 1) в составе умножителя частоты следования импульсов заключается в следующем,Импульсы с выхода генератора 1 с частотой Г (фиг.3 а) поступают через:,1598136 АГ Вк тогда КГвх4 х+ Рвэ Гф ф К Гвх255 Г век Г вцх 211 К АГвх од числа К,ки.подается я 13, котормирует вый вхо делитель 2 на тактовый вход делителя 18. Рассмотрим случай, когда коэффициент К деления делителя 2 равен единицеС приходом первого импульса на шину 9 делителя 18 и 19 устанавливаются в нулевое состояние, а счетчик 17 в состояние И, соответствующее максимальному значению измеряемой частоты. Для полного использования емкости счетчика 17 импульсов это число должи но быть равно его емкости И = 2 где и - число его разрядов. С приходом каждого импульса с выхода делителя 19 на счетный вход счетчика 17 значение кода числа И в нем уменьшается, а коэффициенты деления делителей 18 и 19 увеличиваются на одну единицу. В результате на выходе преобразователя 3(11) формируются импульсы, частота которых изменяется по закону 1/с . За период То входного сигналаЬх число импульсов (фиг.З в), поступивших на счетный вход счетчика 12, бу дет равно2 И = - Р =АРР Ьх Вх ф 2го где А= -- коэффициент пропорцио- Гт нальности,Если коэффициент К деления делителя 2, установленный на шине 16, не равен единице, то на тактовый вход преобразователя 11 поступают импульсы (Фиг. 3 г) с частотой Г /К и число импульсов И, станет равным И, = 22 Ф.Г,= К А РЬх. С приходом каждого импульса на шину 9 начинается новый цикл заполнения счетчика 12, в результате чего за время, равное одному периоду ТВ, вЬхф нем накапливается число, пропорциональное значению частоты входных им пульсов.Импульсы на выходе делителя 5 и на шине 4 Формируются следующим образом,Рассмотрим случай, когда величина частотной подставки Г , поступающей на ыину 14, равна нулю, а коэффициент 21, поступающий на шину 15, равен единице, Код И, на выходе счетчика 1 равен На выходе делителя 5импульс, если на его так поступит 21 г импульсов (Фиг.3 д), равное коэффициенту И деления делителя5, причем И, = Б г 1 А 1 вх А ГвиюРвсв РвхПри Г Ф О, И = К А Г р И = 1 Ы +И 3= +Г А+К А Г =Г А. г оо - Вк 6 а+ Го(Фиг,З е).Таким образом, частота следования ,входных импульсов увеличивается в К раз, а в выходной сигнал вводится частотная подставка с воэможностью изменения ев величины и знака. Становится возможным ввести в выходной сигнал устройства К Гвчастотную подставку 1, . Частота К.Г может располагаться как выше частотной подставки (Р +К Р ), так и ниже ее (Р - К Г ), Кроме того, частотная подставка может быть расположена как выше частоты К Гв (КГ +Г), такинижеее (КГ-Р,).Рассмотрим дополнительные режимы работы устройства.1. 1 оэффициент К умножения - целое число.1.1. Частота следования выходных импульсов умножителя где К = 1,2,3, - коэффициент умножения (целое число) .На ыину 16 поступает код числа К. Код И г частотной подставки на шине 14 имеет нулевое значение, Преобразователь 13 передает беэ изменения код И, = К А Г , сформированный на выходе счетчика 3.1.2. В выходной сигнал вводится частотная подставка, в результате чего частота выходного сигнала может принимать одно из трех значений: На ыину 16 поступает Код Б частотной подста на шину 14 преобразоватГ -КРОых М вк о 9961 2 Р 2.4096 йР ДГ ДГ2 Гц (0,043). 7 1598136 рый осуществляет операцию суммирования (или вычитания) кодов Б и И,: где 11 =К А Г - код на выходе счетчибкка 3;Б = А Й - код частотной подставо оки,2. КоэфФициент К умножения - дроб О ное число.2,1. Выходной сигнал не имеет частотной подставки.- знаменатель дроби - (целое число)11 равны: Выходной сигнал формируется приусловии: И = - =АР Б, К АРвх Ц,ВЦХ Таким образом, преобразователь 13 30осуществляет операцию деления кодов,поступивших на его входы,2,2. В выходной сигнал вводитсячастотная подставка. Код Б равен Преобразователь 13 осуществляет деление на М суммы кодов Ии Б1 ЧО+И, А М Г +К А Рох , + К , 40М М . О Й Вх Выходной сигнал формируется при условии-- Б дА Р + - А Р А.Р 45 Б+Б, К Ц Р О Я ВХ ВЬ 4 ХР Если преобразователь 13 осуществ 50ляет деление на М разности кодов+Б и +Н то частота импульсов навыходе устройства будет равной Таким образом, частота следованиявходных импульсов увеличивается вК/М раза а в выходной сигнал вводится постоянная частотная подставка с воэможностью изменения ее величины иКзнака. Частота в , РВ может располагатьВхся как выше частотной подставки (Р, + - Г ,), и н (Р,- М Рн)К К Кроме того, частотная подставка может быть расположена выше частоты К/11 Рвх( Г Вк + Р ),: так и ниже ее (- Г - Р ). Одновременно осуществ- М Вх Оляется синхронизация выходных импульсов относительно входных. Определим некоторые количественные соотношения для данного устройства.Если выбрать частоту Р генератора 1, равной где п - число разрядов счетчика 17, то А = 1 и операция умножения кодов в преобразователЬ 13 на коэффициент А сводится к их передаче на выход без изменения. Число и разрядов счетчика 17 и относительная приведенная погрешность 4 измерения входной частоты связаны соотношением погрешность измерения частоты;значение частоты. При полнсм использовании емкости счетчика 17 максимальная частота входного. сигнала при и = 12 2 = 2 ф = 4096 ГцАбсолютная и относительная приведенные погрешности измерения частоты определяются из неравенства Частота импульсов на выходе генератора 1Г, = г " = 16777 г 16 Гц.Формула изобретения 1, Умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор такто- . вых импульсов, выход которого соединен с тактовым входом делителя частоты, .1вход сброса которого соединен с выходом Формирователя импульсов и с входом сброса счетчика, импульсов, вы ходы которого соединены с информационными входами регистра хранения, вход записи которого соединен с входной шийой, с входом формирователя импульсов и через блок управления - с йер вым входом элемента И, выход которого соединен с тактовым входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с выходной шиной, о т л и ч а ю щ и й - 20 с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем введения в выходной сигнал частотной подставки с возможностью изменения ее величины и знака, в него введены пер вый и второй функциональные преобразователи, первая, вторая и третья кодовые шины и преобразователь кодов, первая и вторая группы входов которого соединены соответственно с первой 30 и второй кодовыми шинами, третья группа входов соединена с выходами регистра хранения, выходы соединены с информационными входами делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен свходом сброса первого функционального преобразователя, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход сброса второго функционального преобразователя соединен с входом сброса делителя частоты, информационные входы которого соединены с третьей кодовой шиной, выход соединен с тактовым входом второго функционального преобразователя, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, выход первого функционального преобразователя соединен с вторым входом элемента И.2, Умножитель по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что каждый функциональный преобразователь содержит счетчик импульсов, выходы которого соединены с информационными входами первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления, входы сброса которых и вход установки счетчика импульсов соединены с входом сброса Функционального преобразователя, тактовый вход которого соединен с тактовым входом первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с тактовым входом второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов и с выходом функционального преобразователя.1598136 Заказ 3069 Тираж 664 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ЭРедактор В. Бугренкова Составитель А. СоколовТехред Л.Олийнык Корректор И. Самборская