Управляемый делитель частоты следования импульсов

(5 ф)5 Н 03 К 23/40 ИЕ ОПИ ТЕНИЯ ОБР ЕЛЬСТВУ нение ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) 1. Авторское свидетельство ССС1 Ф 993439, кл. Н 03 К 3/281, 1981.2. Авторское свидетельство СССМ 1211878, кл, .Н 03 К 23/40, 1984.(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ ЧАССЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве управляемого делителя частоты следования импульсов,Известен делитель частоты следования импульсов по а,с. 1 ч. 993439, кл. Н 03 КЗ/281, содержащий управляющую шину, два инвертора, элемент И, компаратор, времяза- дающую ЯС-цепь и делитель напряжения, Известный делитель при отсутствии управляющего сигнала формирует последовательность импульсов определенной частоты, а при подаче управляющего сигнала (высокого потенциала) обеспечивает дискретное изменение частоты следования выходных импульсов. Недостатком известного делителя является узкий диапазон частот следования выходных импульсов, т.к. при поступлении управляющего сигнала (высокого потенциала) частота следования выходных импульсов не более чем в 4 раза может отличаться от определенной частоты, формируемой известным делителем при отсутствии управляющего сигнала.(57) Сущность изобретения; управляемый делитель частоты следования импульсов содержит двэ триггера, счетчик импульсов, управляющий вход, вход опорной частоты и кодовые входы, соединенные с информационными входами счетчика импульсов. Введение в управляемый делитель элемента И - НЕ и двух инверторов повышает функциональную надежность устройства за счет исключения нарушения алгоритма работы при поступлении управляющего сигнала в момент действия импульса опорной частоты, 2 ил Наиболее близким по техническои сущности к предлагаемому делителю является "Управляемый делитель частоты следования импульсов" по а,с. М 1211878, кл, Н 03 К 23/40, Этот делитель содержит последовательно соединенные элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, счетчик импульсов на й, первый Т-триггер, выход которого подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с входной шиной, элемент И, первый вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а выход - к С-входу первого Т-триггера, шину управления коэффициентом деления и шину управления дробным коэффициентом деления, причем информационные входы счетчика импульсов на К соединены с шиной управления коэффициентом деления, вход разрешения параллельной записи кода счетчика импульсов на 1 ч соединен с выходом элемента И, С-входом первого Т-триггера - с выходной шиной, инверсный выход заема счетчика импульсов на М подключен к инверсному В-входу второго Т-триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу элемента И, а инверсный В-вход первого Т-триггера соединен с шиной управления дробным коэффициентом деления, Недостатком известного управляемого делителя является низкая функциональная надежность, Управляющий сигнал асинхронен по отношению к импульсам опорной частоты, Поэтому равновероятно, что поступление на шину 6 управления дробным коэффициентом деления управляющего сигнала (низко-" го потенциала) придется на момент времени, когда на входной шине 8 действует импульс или пауза между импульсами опорной частоты, Однако нормальное функционирование известного делителя, т,е. алгоритм работы, нарушается каждый раз при поступлении управляющего сигнала в момент действия импульса опорной частоты, Причем нарушение алгоритма работы может иметь различный характер. В одном случае, вследствие преждевременного изменения фазы импульса на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2, последний период следования выходных импульсов уменьшается относительно установленного на время 0,5 Топ, где Топ - период следования импульсов опорной частоты на входной шине 8, В другом случае, вследствие уменьшения длительности выходного импульса относительно номинального значения, не обеспечивается надежная запись кода в счетчик 1; в результате очередной выходной импульс формируется через случайный период времени. В третьем случае также иэ-за уменьшения длительности выходного импульса относительно номинального значения может не обеспечиться переключение в единичное состояние триггера 5, вследствие чего через элемент И 3 на выходную шину 7 будет поступать последовательность импульсов с периодом Топ. Таким образом, нарушение алгоритма работы известного делителя при поступлении управляющего сигнала в момент действия импульса опорной частоты снижает функциональную надежность.Цель изобретения - повышение функциональной надежности за счет исключения нарушения алгоритма работы при поступлении управляющего сигнала в момент действия импульса опорной частоты,Поставленная цель достигается тем, что в управляемый делитель частоты следования импульсов, содержащий два триггера, счетчик импульсов, управляющий вход, вход опорной частоты и кодовые входы, соединенные с информационными входами счетчика импульсов, введены элемент И - НЕ, первый и второй инверторы, причем первый вход элемента И-НЕ соединен с входомопорной частоты делителя и с тактовым входом счетчика импульсов, выход которого соединен с тактовым входом первого триггера5 и через первый инвертор соединен с тактовым входом второго триггера, выход которого соединен с входом сброса счетчикаимпульсов, с входами и К первого триггера,вход установки которого соединен с выхо 10 дом элемента И - НЕ, второй вход которого-соединен с входом разрешения записи счетчика импульсов и с выходом первого триггера, управляющий вход делителя соединен свходом и через второй инвертор соединен15 с входом К второго триггера.Введение в управляемый делитель элемента И - НЕ и двух инверторов с соответствующими связями повысилофункциональную надежность за счет исклю 20 чения нарушения алгоритма работы при поступлении управляющего сигнала в моментдействия импульса опорной частоты. Впредлагаемом делителе на втором триггере5 осуществляется привязка моментов по 25 ступления и окончания управляющего сигнала (высокого потенциала) к фронтуимпульсов опорной частоты, т,е. синхронизация по фазе управляющего сигнала импульсами опорной частоты. Таким образом,30 в предлагаемом делителе исключены нарушения работы, присущие прототипу и связанные с асинхронностью управляющегосигнала относительно импульсов опорнойчастоты,35В известных заявителю и авторам технических решениях нет признаков, отличающих предлагаемый делитель отделителя-прототипа, Следовательно, можнопредположить, что предлагаемый делитель40 обладает существенными отличиями от известных делителей,На фиг. 1 приведена функциональнаясхема делителя; на фиг, 2 - временные диаграммы его работы.45 Управляемый делитель содержит элемент И-НЕ 1, первый и второй инверторы 2и 3, первый и второй триггеры 4 и 5, счетчик6 импульсов, вход 7 опорной частоты, управляющий вход 8, кодовые входы 9 и выход 10.50 Кодовые входы 9 соединены с информационными входами счетчика 6 импульсов.Первый вход элемента И-НЕ 1 соединен свходом 7 опорной частоты делителя и с тактовым входом счетчика 6 импульсов. Выход55 счетчика 6 импульсов соединен с тактовымвходом первого триггера 4 и через первыйинвертор 2 соединен с тактовым входом второго триггера 5. Выход второго триггера 5соединен с входом сброса счетчика 6 импульсов, соединен с входами 1 и К первоготриггера 4, вход установки которого соединен с выходом элемента И - НЕ 1, Второй вход элемента И-НЕ 1 соединен с входом разрешения записи счетчика 6 импульсов и с выходом первого триггера 4. Управляющий вход 8 делителя соединен с входоми через второй инвертор 3 соединен с входом К второго триггера 5. Выход 10 делителя подключен к выходу счетчика 6 импульсов,Управляемый делитель может быть реализован как винтегральном исполнении в виде отдельной микросхемы, так и на дискретных элементах; например микросхемах серии 1533 элемент И - НЕ 1 - 1/4 мс 1533 ЛАЗ, инверторы 2,3 - 1/3 мс 1533 ТЛ 2, триггеры 4,5 - мс 1533 ТВ 1, счетчик 6 - мс 1533 ИЕ 7 2/3 мс 1533 ТЛ 2).Выход триггера 4 является инверсным выходом, Тактовый вход счетчика 6 импульсов является вычитающим. Выход счетчика 6 импульсов является выходом обратного переноса,На фиг. 2 введены обозначения диаграмм напряжений, соответствующие позиционным номерам элементов схемы (фиг. 1), Импульсы опорной частоты на соответствуюаих интервалах времени на фиг. 2 пронумерованы начиная с 1 по К+1 (К - число, установленное на кодовых входах 9 делителя),Управляемый делитель частоты следования импульсов работает следующим образом,В исходном состоянии до поступления сигнала управления на управляющем входе 8 делителя действует низкий уровень нап ряжения (уровень "0").На вход 7 опорной частоты при этом непрерывно поступают импульсы опорной частоты Еоп,Триггер 4 установлен в единичное исходное состояние, т.е, на его инверсном выходе действует уровень "0", а триггер 5 - в нулевое, уровень "0" действует на его прямом выходе.Уровень "0" с инверсного выхода триггера 4 поддерживает элемент И - НЕ 1 в закрытом состоянии и одновременно поступает на вход записи информации С счетчика 6.На кодовых входах 9 делителя постоянно установлен код числа К, определяющего коэффициент деления частоты Еоп. Счетчик б сброшен в нулевое состояние. В этом случае импульсы частоты Еоп, поступая на вычитающий вход счетчика б. беспрепятственно проходят на выход обратного переноса ВЯ счетчика б и на выход 10 делителя, т,е. Евых=Еоп.55 в единичное состояние, и весь описанныйвыше процесс повторяется аналогичным образом,В момент времени 1 з оканчивается действие управляющего сигнала на входе 8. 5 10 15 20 25 3035 4050 В момент времени т 1 (см, фиг. 2) на Управляющий вход 8 поступает передний фронт сигнала управления, т,е, на входе 8 начинает действовать высокий уровень напряжения (уровень "1"). Состояние триггера 5 при этом не изменяется, В момент времени т 2 по переднему фронту импульса обратного переноса, поступающего с выхода счетчика 6, триггер 5 переключается в единичное состояние, и на его прямом выходе устанавливается уровень "1". Снимается блокировка со входа В счетчика 6. В момент времени сз по заднему фронту импульса с выхода счетчика 6 за счет действия уровней "1" на входахи К триггера 4 он переключается в нулевое состояние. На инверсном выходе триггера 4 появляется уровень "1", обеспечивающий запись числа К с кодовых входов 9 делителя в счетчик 6.В момент времени т 4 по переднему фронту 1-го импульса опорной частоты, который отсчитывается счетчиком 6. элемент И - НЕ 1 переключается в нулевое состояние, а триггер 4 устанавливается по входу Я в исходное единичное состояние, При этом уровень "0" с инверсного выхода триггера 4 закрывает элемент И-НЕ 1 и переводит счетчик 6 из режима записи в режим обратного счета импульсов опорной частоты. Постепенно, по мере поступления импульсов с частотой Еоп на вычитающий вход счетчика б, число К, записанное в нем, начинает уменьшаться.При поступлении К-го импульса опорной частоты по его заднему фронту в счетчике 6 устанавливается число К=О.В следующий момент времени 15 (см, фиг. 2) при поступлении на вычитающий вход счетчика 6 (К+1)-го импульса опорной частоты, на его выходе и выходе 10 делителя начинает формироваться передний фронтЕопвыходного импульса с частотой Ееых=и где п=К+1 коэффициент деления опорнойчастотыВ момент времени т 5 на выходе триггера5 по-прежнему действует уровень "1". Задний фронт выходного импульса навыходе 10 формируется в момент времени1. При этом триггер 4 переключается в нулевое состояние. Уровень "1" с его инверсного выхода обеспечивает повторную запись числа К в счетчик 6. Затем, в моментвремени ц, триггер 4 переключается сноваВ момент времени тд при поступлении(К+1)-го импульса опорной частоты на вычитающий вход счетчика 6 на выходе 10 формируется последний импульс с частотойРвых= оп, где П=К+1, по пеРеднемУ фРонтУРоп 5икоторого триггер 5 переключается в исходное нулевое состояние, Уровнем "0" с еговыхода счетчик 6 снова блокируется по входу В в нулевом состоянии, ,10Далее, начиная с момента времени гд,на выходе 10 снова формируются импульсыс частотой Рвых=РопТаким образом, при отсутствии управляющего сигнала на входе 8.делителя, т.е, 15при уровне "0", на выходе 10 формируетсяпоследовательность импульсов с частотойГвых=Гоп,При подаче на вход 8 сигнала управления в виде уровня "1", на выходе 10 форми-, 20руется последовательность импульсов сопчастотой Рвых= - ", где и=-К+1 - коэффициент деления частоты Гоп,Коэффициент деления и может выбираться за счет кода числа К, которое записывается в счетчик 6, что обеспечиваетделителю широкий диапазон изменений ча-.стоты выходных импульсов относительночастоты Гоп. 30В том случае, если возникает необходимость сформировать последовательностьвьходных импульсов со скважностью 0=2,на выход делителя (к выходу 10) дополнительно может быть подключен счетный триггер, на выходе которого формируетсяуказанная последовательность. Частота Гоппри этом должна быть увеличена в 2 раза,Предлагаемое техническое решениеобеспечивает повышение функциональной 40надежности,Кроме того, в предлагаемом делителе на выходе триггера 4, который может быть использован как дополнительный выход уп-.45 равляемого делителя, в течение длительности управляющего импульса формируется пачка импульсов с частотой Рвых=."опК+1оп, Следовательно, предлагаемый де литель может быть использован для формирования пачки импульсов в течение длительности управляющего импульса, т.е, в качестве формирователя пачки импульсов,. Достоинством предлагаемого делителя 55 является также возможность использования его для частотной манипуляции частоты Рвых, т.к. при подаче сйгнала управления частота Гвых может изменяться с Еоп на К+1, т.е, предлагаемый делитель можетбыть использован в качестве частотного манипулятора.Таким образом, предлагаемый делительдополнительно может быть использован вкачестве частотного манипулятора, а такжев качестве формирователя пачки импульсов,что расширяет функциональные возможности предлагаемого делителя по сравнениюс прототипом.Недостатком делителя-прототипа поа,с, В 1211878 является его низкая функциональная надежность, обусловленная рядом факторов, Нормальноефункционирование прототипа,т.е,алгоритмработы, нарушается каждый раз при поступлении управляющего сигнала в момент действия импульса опорной частоты. В этомслучае на шину 6 прототипа поступает передний фронт управляющего сигнала низкогопотенциала, т,е. на шине 6 образуется перепад сигнала из "1" в "0", а на шине 8 действует импульс опорной частоты.Например, при Отсутствии управляюще-го сигнала и дробном коэффициенте деления, равном 2,5, должно быть;оп 1ввх 25 25 Топ(Твых = 2,5 Топ) .В этом случае, при наличии управляющего сигнала низкого потенциала коэффи- .циент деления должен быть равен 3 идолжно быть;Гоп3 3 Топгде Рвых - частота следования выходных импульсов на шине 7;Гоп - опорная частота следования входных импульсов на шине 8;Твых, Топ СоотВЕтСтВЕННО ИХ ПЕРИОДЫследования,Однако из-за асинхронного поступления управляющего сигнала на шину 6 относительно входных импульсов опорнойчастоты на шине 8 заданный алгоритм работь 1 прототипа нарушается, Причем нарушение алгоритма работы может иметьразличный характер,В одном случае, если передний фронтуправляющего сигнала поступит в моментвремени, когда триггер 4 находится в единичном состояний и до поМвления выходного импульса на шине 7 триггер 4 сброситсяв нулевое состояние раньше времени, т,к, внулевое состояние он должен переключиться (по счетному входу) по заднему фронтуимпульса на шине 7 (см, фиг, 2 описанияпрототипа). Это приведет к Обратному изме10 1793543 нению фазы импульсов на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2 преждевременно, т.е, интервал времени до появления импульса заема на выходе счетчика 1 уменьшается на 0,5 Топ. Триггер 5 при этом сбрасывается 5 в нулевое состояние и элемент И 3 пропустит на шину 7 выходной импульс раньше времени на 0,5 Топ, т.е. вместо периода Тых=2,5 Топ будет Твых=2 Топ.В другом случае, если передний фронт 10 управляющего сигнала на шине 6, при единичном состоянии триггера 4, поступит в момент действия выходного импульса на шине 7, триггер 4 сбросится в нулевое состояние, а на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮ ЩЕЕ ИЛИ 2 появится уровень "0", закрывающий элемент И 3. На шине 7 при этом формируется выходной импульс, случайным образом укороченный по длительности относительно заданного 20 номинального значения, Так что длительность выходного импульса на шине 7 может оказаться меньше времени срабатывания логических элементов, используемых в прототипе или во внешнем устройстве, Это мо жет привести к ненадежной работе как внешнего устройства, которое принимает сигналы с шины 7 и может не отработать слишком короткий сигнал, так и самого прототипа, т.к. короткий по длительности им пульс на шине 7 при этом не обеспечивает надежной записи числа в счетчик 1, В ре. зультате в счетчике 1 случайным образом, т.к, триггеры (разряды) счетчика 1 могут иметь разное время срабатывания, устано Формула изобретения Управляемый делитель частоты следования импульсов, содержащий два триггера, счетчик импульсов, управляющий вход, вход опорной частоты и кодовые входы, соединенные с информационными входами счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, введены элемент И - НЕ, первый и второй инверторы, причем первый вход элемента И-НЕ соединен с входом опорной частоты делителя и с тактовым входом счетчика импульсов; вится произвольное число. То есть на шине 7 очередной выходной импульс сформируется с периодом ТвыхЗТоп, что не соответствует установленному алгоритму работы прототипа, согласно которому должно быть Твых=ЗТоп (как указано выше),Может иметь место также случай, когда укороченный по длительности выходной импульс на шине 7 не обеспечит переключения в единичное состояние триггера 5, Поэтому на входе элемента И 3 будет присутствовать высокий потенциал, разрешающий прохождение последовательности импульсов опорной частоты через элемент И 3 на выходную шину 7, В этом случае также нарушается алгоритм работы прототипа, в результате чего Тых у ЗТоп.Таким образом, описанные нарушения алгоритма работы прототипа при поступлении управляющего сигнала в момент действия импульса опорной частоть 1 снижают функциональную надежность прототипа. В предлагаемом делителе на втором триггере 5 осуществляется привязка моментов поступления и окончания управляющего сигнала высокого потенциала) к фронту импульсов опорной частоты, т.е, синхронизация по фазе управляющего сигнала импульсами опорной частоты, Таким образом, в предлагаемом делителе исключены нарушения работы, присущие прототипу и связанные с асинхронностью управляющего сигнала относительно импульсов опорной частоты,выход которого соединен с тактовым входом первого триггера и через первый инвертор соединен с тактовым входом второго триггера, выход которого соединен с входам сброса счетчика импульсов и с входамии К . первого триггера, вход установки которого соединен с выходом элемента И - НЕ, второй вход которого соединен с входом разрешения записи счетчикаимпульсов и с выходом первого триггера, управляющий вход делителя соединен с входоми через второй инвертор - с входом К второго триггера,3 510 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 и ГКНТ СССР роизводственно-издатель и- А "ГЦ 1 ЛЛХ 1 ЛЛ.П 84 Я 15ЯД ЦД1 ставитель О,Тиц хред М.Моргентал Корректор М,Самборс омбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101