Устройство для умножения частоты низкочастотных сигналов

235 Ю 7 Союз Советских Социалистических Республикено присоединением заявки М МПК Н 031 б 061 УДК 621.374,44:681,.325.57 (088.8)оритет Комитет по делам зобретений и открытий при Совете Министров СССРОпубликовано 16.1.1969. Бюллетень М 5 Дата опубликования описания 26.Ъ.1969 гЯвь в , М, Шляндин, В. И. Близнин и Г, Г, Велико вторызобретен Заявител Пензенский политехнический институ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ ЧАСТ НИЗКОЧАСТОТНЪХ СИГНАЛОВ 2 Известны устроиства для умножения частоты низкочастотных сигналов, содержащие входной блок, блок калиброванных частот, блок автоматического переключения коэффициента умножения, коммутатор, оперативный и запоминающие счетчики, блок формирования умноженной частоты, собирательные схемы и схемы совпадения.Предложенное устройство отличается от известных тем, что в нем входной блок подключен к двум схемам совпадения, выходы которых присоединены ко входам запоминающих счетчиков, а управляющие входы соединены с одним из входов входного блока, со входом блока автоматического переключения коэффициента умножения и с одним из выходов блока калиброванных частот, остальные выходы которого через коммутатор подключены к оперативному счетчику и ко входу блока формирования умноженной частоты, соединенного другими входами с выходами оперативного счетчика. Разрядные входы этого счетчика через матрицу сборок и схем совпадения подключены к выходам запоминающих счетчиков; выход схемы формирования умноженной частоты соединен с блоком калиброванных частот и со входами одноразрядного счетчика и схем совпадения, включенных между управляющими входами матрицы схем совпадения и выходами одноразрядного счетчика; выход входного блока подключен ко входу блока автоматического переключения коэффициента умножения, выходы которого соединены с запоминающими и оперативными счетчиками и 5 блоком калиброванных частот.Это позволило расширить диапазон умножаемых частот, увеличить коэффициент умножения и повысить быстродействие устройства. 10 На фиг. 1 приведена схема входного блокаумножителя; на фиг. 2 - схема блока автоматического переключения коэффициента умножения; на фиг, 3 - схема блока запохцшания с блоком калиброванных частот; на 15 фиг. 4 и 5 - схема блока формирования умноженнои частоты.Устройство содержит фазопнвертор 1, сборки 2 и 3, схемы совпадения 4 8, счетчик 9, регистры 10, 11 и 12, линшо задержки 13, схемы 20 совпадения 14 - 18, счетчик 19, регистры 20 и21, линии задержки 22 - 25 и дифференцирующий усилитель 26, схемы совпадения 27 - 32, сборку 33, линию задержки 34, счетчики 35 - 37, инвертор 38 и блок 39 калиброванных ча стот, коммутатор 40, сборку 41, счетчики 42 -44, дешифраторы 45 - 47, регистры 48 - 51, схемы совпадения 52 - 54, дифференцирующий усилитель 55, схемы совпадения 56 - 60, сборки 61 - 64, регистры 65 - 68 и линию задерж ки 69.3Входной сигнал преобразуется в напряжение прямоугольной формы н подается на фазоинвертор 1, Если, например, умножитель включается в момент времени Тто с одного выхода фазоинвертора 1 снимается запрещающий сигнал, а с другого разрешающий. Первый входной импульс проходит через открытую схему совпадения 4 и сборку 3 и поступает на входы схемы совпадения 5 и б. В данном случае будет открыта схема совпадения б и импульс, снимаемый с выхода этой схемы, взводит регистр 10, который открывает схему совпадения 7, Введение такой логической схемы позволяет сократить время ожидания до полуперпода.Сигнал с выхода фазоинвертора 1 проходит через схему совпадения 7 и сборку 2 и поступает на входы счетчика 9 и входы инвертора 38 и схемы совпадения 29 (см, фиг. 3), Схема совпадения 29 будет открыта после того, как сработает счетчик 9 (см. фиг. 1), который срабатывает по положительному фронту входного сигнала. Импульсы калиброванной частоты будут проходить на вход трехразрядного десятичного счетчика 3 б (см. фиг. 3) во время первого полупериода входного сигнала. В конце первого полупериода вырабатывается сигнал, который, пройдя через сборку 33 и линию задержки 34, поступает на схему совпадения 32, в результате чего инфромация, содержащаяся в счетчике 3 б (см. фиг. 3), переписывается в счетчики 42 - 44 (см. фиг. 4). Заполнение второго полупериода осуществляется с помощью схемы совпадения 28 (см. фиг. 3), а подсчет импульсов производится счетчиком 37. В конце второго полупериода регистры 10 н 11 (см. фиг. 1) сбрасываются сигналом, поступающим со счетчика 9 и входной сигнал отключается.Заполнение обоих полупериодов умножаемой частоты производится импульсами калибРованной частоты 1 с пеРиодом тх. ВыбоР нужного значения калиброванной частоты зависит от величины умножаемой частоты и производится с помощью блока автоматического переключения коэффициента умножения (см. фиг, 2), работа которого рассматривается ниже. Если период умножаемой частоты Т= = Ту+ Т., где Ту и Ту - длительность первого и второго полупериодов умнокаемой ыастоты, то при заполнении этих полупериодов импульсами калиброванной частоты кодовое представление периода умножаемой частоты будет иметь вид: Т =- И +-.Л, гдеи- количество импульсов калиброванной частоты, соответствующее первому и второму полупериодам, или Т, = -., У, где У=+Ж",Операция формирования умноженной частоты может производиться путем считывания информации, соответствующей полупер поду умножаемой частоты, с последовательного235107 счетчика импульсами калиброванной частоты где К -К период которых равен т, = 5 коэффициент умножения,При этом необходимо фиксировать началон конец операции во времени. Так, время считывания информации, соответствующей первому полупериоду, будет Т, = , У ,10 По окончании считывания в счетчик записывается информация, соответствующая второмуполупериоду умнокаемой частоты, и производится аналогичная операция. В этом случаеТ",= -., У". В последних формулахи15 количество импульсов заполнения, соответствующее первому и второму полупериодам умножаемой частоты. Общее время считывания,которое будет равно периоду умножаемой частоты, имеет вид20 Ж -. И" КТвых - + 1 вых -ККК где У =+ У" или, подставив Т = тх Ф,Квых -25 где Твых -т хпериод выходной частоты,период следования калиброванныхимпульсов,выходная частота,период умножаемой частоты,число импульсов. 30вых У -Операция формирования умноженной часто ты производится путем считывания информации, записанной в трехразрядном счетном регистре, состоящем из счетчиков 42 - 44 (см.фиг. 4). На вычитающие входы счетчиков 42 и 43 подаются импульсы, следующие с часто пами 100 кгц и 1 лгц, а на вход счетчика 44 -с частотой 10 лгц. При этом импульсы, следующие с частотами 100 кгц и 1 лгц, жестко синхронизированы десятимегогерцовой серией.Считывание информации со счетчиков 42 - .44 45 производится последовательно, начиная состаршего разряда.Такая операция эквивалентна по временисчитыванию информации со всего трехразрядного счетчика импульсами с частотой 10 лгц.50 В конце второго полупериода умножаемойчастоты дифференцирующий усилитель 55 вырабатывает сигнал, который взводит регистр 51, а последний вырабатывает разрешающий сигнал, поступающий на коммутатор 40.55 Пусть в счетчиках 42, 43 и 44 соответственно записана информация п, и", п". Первый импульс стокилогерцевой серии, снимаемый с выхода коммутатора 40, пройдя через открытую схему совпадения 5 б и сборку б 1 (фиг. 5), бО взводит регистр б 8, после чего схема совпадения 56 блокируется. Остальные импульсы данной серии (начиная со второго) поступают на вычитающий вход счетчика 42 (см. фиг. 4).После поступления на вход счетчика 42 п - 1 65 импульса информация в счетчике 42 будетзаполняющих частот операция заполненя будет осуществляться за время, равное 4,5 периода умножаемой частоты (низкочастотногоподдцапазона), что резко снижает быстродей 5 ствце умножцтсля, Очевидно, что прц заполнении периодов, соответствующих граничнымчастотам поддпапазонов (100 гц, 1 кгц ц10 кгс 1 - заполняющие частоты соответственно 1 О кгпв, 100 кгпв и 1 мгц), число зафиксированных импульсов равно 100 + 1. Если умножаемая частота будет меньше граничной, токоличество заполняющих импульсов будетбольше 100. Признаком переключения заполняющей частоты может служить временноесоотношение двух сигналов: 100-го импульсазаполняющей частоты и сигнала, совпадающего по времени с концом периода умножаемойчастоты,Прц этом возможслы три случая: импульсконца сигнала проходит после 100-го импульса заполняющей частоты, оба импульса проходят одновременно, импульс конца сигналапроходит раньше 100-го импульса,В первых двух случаях переключение заполняющей частоты не производится, так как впервом случае умножаемая частота лсеньплеграничной, а во втором - равна граничной.В третьем случае умножаемая частота больше, чем граничная частота поддцапазона, цблок переключения вырабатывает сигнал,обеспечивающий необходимое переключениечастоты заполняющих сигналов.Рассмотрим работу блока переключения коэффициента умножения (см. фиг, 2) болееподробно.На вход схемы совпадения 14 от счетчика 9поступает сигнал, равный по длительности одному периоду умножаемой частоты, На другой вход подаются импульсы заполнения с частотой в 10 кгпв, которые запоминаются счегчиком 19. Счетчик 19 состоит из двух двоичнодесятцчных декад. В первом случае 100-й импульс заполняющей частоты взводит регистр20, который блокирует схемы совпадения 1 б и17, поэтому сигнал переключения не вырабатывается, В случае, когда 100-й импульс исигнал периода умножаемой частоты приходятодновременно, возмонсно появление сигналана выходе схемы совпадения 17. При этомупомянутый импульс взводит регистр 21, который, в свою очередь, открывает схему совпадения 14. На схемы совпадения 1 б ц 18 поступают задержанные линией задержки 25 импульсы заполняющей частоты. Время задержки таково, что к моменту появления сигналана входах схем совпадения 1 б и 18 регистр 20блокирует схему совпадения 1 б и открываетсхему совпадения 18. В результате через схему совпадения 14 сигнал не проходит и переключение заполняющей частоты не осуществляется, а с выхода схемы совпадения 18 снимается сигнал, сбрасывающий регистр 21.В третьем случае дифференццрующий усилитель 2 б вырабатывает сигнал, совпадан сцийпо времени с концом периода умножаемой чаравна 1 и с выхода дешифратора 45 вырабатывается сигнал, взводящцй регистр 48, который открывает схему совпадения 52. Следующий сигнал сбрасывает счетчик 42 в нулевое состояние, и, пройдя через схему совпадений 52, взводит регистр б 5 (см, фиг, 5), Сигнал с последнего поступает через сборку б 2 (на коммутатор 40), в результате чего блокцру,отся сигналы, поступающие на счетчик 42, и включаются сигналы, подаваемые на счетчик 43.Кроме того, сигнал с регистра б 5 (см. фиг. 5) поступает на вход схемы совпадения 59. Последняя будет закрыта по двум остальным входам, так как дешифраторы 45, 4 б и 47 (см. фиг. 4) вырабатывают сигнал на левом выходе в случае нулевой информации в счетчиках 42 - 44. Операции считывания со счетчиков 42 и 43 и переключения частот счцтывающих сигналов производятся аналогично первому случаю. Последний сигнал, устанавливающий счетчик 44 в нулевое состояние, проходит через схему совпадения 54, сбор 1 су б 4, схему совпадения 58 и сбрасывает регистр б 8 (см. фиг. 5). С выхода регистра б 8 снимается сигнал, равный по длительности первомл полупериоду умноженной частоты. Сигнал, вырабатываемый по заднему фронту последнего, сбрасывает регистры 48 - 50 (см, фцг. 4), регистры б 5 - бб (фиг. 5) и поступает на входы счетчика 85, сборки 33 и блока 39 (см. фиг. 3). В результате этого перебрасывается счетчик 85, а сигнал по цепи: сборка 83, линия задержки 34, схема совпадения 27 поступает на вход схемы совпадения 81, чем обеспечивается перепись информации из счетчика 87 в счетчики 42 - 44 (см. фиг. 4).После окончания операции считыванця информации, соответствующей первому полупериоду умноженной частоты, сигнал, снимаемый с выходного регистра (см. фиг. 5), посту пает на вход блока калиброванных частот и сбрасывает счетчики делителя частоты, чем обеспечивается начало отсчета длительности второго полупериода до конца первого полу- периода. 45Операция формирования второго полупериода умноженной частоты осуществляется аналогично первому случаю, только сигнал конца операции считывания поступает через схему совпадения 57 и сборку б 1 (см. фиг. 5) на ле вый выход регистра б 8.Операция переключения коэффициента умножения осуществляется с помощью блока, схема которого представлена на фиг. 2.Значение коэффициента умножения опреде ляется соотношением периодов импульсов заполнения и импульсов считывания.При этом наибольшее время тратится при заполнении периода низкочастотных сигналов, поэтому первые два полупериода умножаемой 60 частоты заполняются импульсами с частотой 10 кгсс. Если значение измеряемой час готы больше 100 гц, то производится переключение заполняющей частоты. Последнее необходимо, так как при обратном порядке переключения 65стоты, который сбрасывает счетчик 19, н, пройдя через открытую схему совпадения 17, взводит регистр 21. Открывается схема совпадения 14, и задержанный импульс заполняющей частоты сбрасывает счетчики Зб и 37 (см. фиг, 3) и счетчики 42 - 44 (см. фиг. 4), так как в указанных счетчиках зафиксирована неправильная информация. Одновременно сигнал с выхода схемы совпадения 14 (см. фиг. 2) поступает на блок 39 (см. фиг, 3), чем обеспечивается переключение заполняющей частоты. Кроме того, сигнал со схемы совпадения 14 (см. фиг. 2) поступает на схемы совпадения 5 и б (см. фиг. 1), вызывая повторное срабатывание входного блока. После чего операция заполнения повторяется, Если умножаем ая частота 1 кгпв (( 10 кгпв, то переключение заполняющей частоты происходит дважды,Предмет изобретенияУстройство для умножения частоты низкочастотных сигналов, содержащее входной блок, блок калиброванных частот, блок автоматического переключения коэффициента умножения, коммутатор, оперативный и запоминающие счетчики, блок формирования ум,ноженной частоты, собирательные схемы и схемы совпадения, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона умножаемых частот, увеличения коэффициента умножения и повышения быстродействия устройства, в нем входной блок подключен к двум схемам совпадения, выходы которых присоединены ко входам запоминающих счетчиков, а управляющие входы соединены с одним из входов входного блока, со входом блока автоматического переключения коэффициента умножения 10 и с одним из выходов блока калиброванныхчастот, остальные выходы которого через коммутатор подключены к оперативному счетчику и ко входу блока формирования умноженной частоты, соединенного другими входами с 15 выходами оперативного счетчика, причем разрядные входы этого счетчика через матрицу сборок и схем совпадения подключены к выходам запоминающих счетчиков; выход схемы формирования умноженной частоты соединен 20 с блоком калиброванных частот и со входамиодноразрядного счетчика и схем совпадения, включенных между управляющими входами матрицы схем совпадения и выходами одноразрядного счетчика; выход входного блока 25 подключен ко входу блока автоматическогопереключения коэффициента умножения, выходы которого соединены с запоминающими и оперативными счетчиками и блоком калиброванных частот.235107иг. 5Составитель Э. Маслова Редактор Е. Семанова Техред А. А, Камышникова Корректор А. П. Татаринцева Заказ 743/1 Тираж 4 б 5 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, пр. Серова, д. 4Типография, пр, Сапунова, 2