Следящий умножитель частоты

Союз Советских Соцналистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н 11832556 1 Дополнительное к авт. с, Го рственный комитеСССРлам изобретенийи открытий 3) Приоритет плетень йо овано 23,05,8 публи 53) УДК 88.М 25та опубликования описания 2 305.81(7) Заявитель 54) СЛЕДЯЩИЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ часто и зн ения с выци 30 тоты,вани як пер,ре,Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в импульсных системах для преобразования информации, представленной в частотно- импульсной форме.Известен умножитель частоты, содержащий блоки перераспределения и выделения разности периодов, реверсивный счетчик, преобразователь коднапряжение, делители частоты, генератор управляемой частоты, триггеры, ийвертор и элементы И и ИЛИ 1).Недостаток устройства - пониженная точность. ФИзвестен также следящий умножитель частоты, содержащий измеритель рассогласования, генератор импульсов, триггер, элемент И, счетчик, реверсивный счетчик, дешифратор и управля емые делители частоты 2.Недостаток этого устройства - низ" кое быстродействие за счет значительного времени отработки больших приращений входной частоты.Наиболее близким к предлагаемому является следящий умножитель час содержащий измеритель рассогласо первый вход которого подключен вому импульсному входу блока ко и и к шине ввода умножаемой ты, а выходы - к входам модуля ака рассогласования блока управл соединенного входом коррекции ходом блока коррекции, входом опорной частоты - с выходом генератора импульсов, а выходами - с управляющими входами первого управляемого делителя частоты и с кодовыми входами блока коррекции, подключенного вторым импульсным входом к выходу генератора импульсов и к сигнальному вход первого управляемого делителя частоты, выход которого соединен с выходной шиной следящего умножителя частоты и с входом делителя частоты, подключенного выходом к второму входу измерителя рассогласованияБлок управления содержит элемент.И и реверсивный счетчик, выходы которого являются выходами блока управления, вход управления реверсом - входом знака рассогласования блока управления, а счетный вход подключен к выходу элемента И, первый, второй и третий входы которого соответственно являются входом коррекции, входом опорной частоты и входом модуля рассогласования блока управления. Блок коррекции содержит триггер и счетчик, 832556подключенный выходом переполнения к первому входу триггера, второй вход которого соединен с входом управления установкой кода счетчика и является первым импульсным входом блока коррекции, а выход триггера является выходом блока коррекции, установочные входы счетчика - кодовыми входами блока коррекции 31.Недостаток устройства - низкое быстродействие, обусловленное значительным временем отработки больших приращечий умножаемой частоты.Цель. изобретения - повышение быстродействия.С этой целью в следящий умножитель частоты, содержащий измеритель рассогласования, первый вход которого подключен к первому импульсному входу блока коррекции и к шине ввода умножаемой частоты, а выходы - к входам модуля и знака рассогласования блока управления, соединенного входом коррекции с выходбм блока коррекции, входом опорной частоты - с выходом генератора импульсов, а выходами с управляющими входами первого управляемого делителя частоты и с кодовыми входами блока коррекции, подключенного вторым импульсным входом к выходу генератора импульсов и к сигнальному входу первого управляемого делителя частоты, выход которого соединен с выходной шиной следящего умножителя частоты, дополнительно введены блок устанки управления и второй управляемый делитель частоты, подключенный сигнальным входом к выходу первого управляемого делителя частоты, управляющими входами - к шине ввода кода коэффициента умножения и к кодовым выходам блока Уставки управления,а выходом - к второму входу измерителя рассогласования, причем блок уставки управления соединен первым импульсным входом с шиной внода умножаемой частоты, вторым импульсным входом - с выходом генератора импульсов, а ныходами с входами кода уставки блока управления. Блок устанки управления содержит управляемый делитель частоты, подключенный выходом к счетному нходу счетчика, соединенного входом обну-, ления с выходом элемента задержки, входом управления считыванием - свходом элемента задержки,а выходамис входами регистра, .выходы которого являются выходами блока управления, причем вход элемента задержки и сигнальный вход управляемого делителя частоты являются соответственно первым и вторым импульсными входами блока уставки управления, а управляющие входы управляемого делителя ча,стоты в . кодовыми входами блока уставки управления. На фиг. 1 показана блок-схемаследящего умножителя частоты; на фиг. 2 - структурная схема блока уставки управления; на фиг. 3 - то же, блока коррекции и блока управления.Следящий умножитель частоты содержит измеритель 1 рассогласования,первый вход которого подключен кпервому импульсному входу блока 2коррекции и к шине 3 ввода умножаемой частоты, а выходы - к входам модуля и знака рассогласования блока 4управления.Блок 4 управления соединен входомкоррекции с выходом блока 2 коррек ции,входом опорной частоты - с выходом генератора 5 импульсон,а выходами - с управляющими входами первогоуправляемого делителя б частоты и скодовыми входами блока 2 коррекции, щ подключенного вторым импульсным входом к выходу генератора 5 импульсов ик сигнальному нходу первого управляемого делителя б частоты. Выход делителя частоты 6 соединен с выходнойшиной 7 следящего умножителя частоты и с сигнальным входом второго управляемого делителя 8 частоты, подключенного управляющими входамик шине 9 ввода кода коэффициентаумножения и к кодовым входам блока10 уставки управления , а выходом -к второму входу измерителя 1 рассогласования. Блок 10 устанки управления соединен первым импульсным входом с шиной 3 ввода умножаемой частоты, вторым импульсным входом - с выходом генератора 5 импульсов, а выходами - с входами кодауставки блока 4 управления. Блок 10уставки управления содержит управля емый делитель 11 частоты, подключенный выходом к счетному входу счетчика 12, соединенного входом обнуленияс выходом элемента 13 задержки, входом управления считыванием - с входом элемента 13 задержки, а выходами - с входами регистра 14, выходыкоторого является выходами блока 10Вход элемента 13 задержки и сигнальный вход делителя 11 являются соответственно первым и вторым входамиблока 10, а управляющие входы делителя 11 - кодовыми входами блока 10.Блок 2 коррекции содержит триггер15 и счетчик 16, подключенный выходом переполнения к первому входутриггера 15. Второй вход триггера15 соединен с входом управления,установкой кода счетчика и являетсяпервым импульсным входом блока 2,а выход триггера 15 является выхо дом блока 2. Счетный вход счетчика16 является Вторым импульсным входомблока 2, а установочные входы счетчика 16 - кодовыми входами блока 2,Блок 4 управления содержит элемент И 65 17 и реверсивный счетчик 18,выходы о-.торого являются выходами блока 4.Вход управления реверсом счетчика 16 является входом знака рассогласования блока 4.Счетный. вход счетчика 18 подключен к выходу элементаИ 17,первый,второй и третий входы которого соответст венно являются входом коррекции,входом опорной частоты и входом модуля рассогласования блока 4, Установочные входы счетчика 18 являются входами кода уставки блока 4. Приведенная структура блока 2 коррекции, блока 4 управления и блока 10 уставки управления являются наиболее простыми.Блок 4 управления может быть реализован как асинхронный автомат . 15 управления и как блок с микропрограммным управлением с использованием микропроцессоров). При этом могут быть реализованы различные законы управления (пропорционально-дифферен циальный, пропорционально-интегрально-дефференциальный и т.п.). Выбор закона управления и его техническую реализацию в блоке 4 целесообразно осуществлять в зависимости от априор" 25 ной информации о диапазонах изменения умножаемой частоты и кода коэффициен-. та умножения,а также от желаемых динамических характеристик устройства. При этом соответственно может видоизменяться характер реализации блока 2 коррекции, предназначенного для формирования корректирующего воздействия на блок 4 с целью линеариэации выходной характеристики следящего умножителя частоты, и блока 10 уставки управления, предназначенного для формирования кода уставки для блока 4, т.е. опорного сигнала, по отношению к которому должна формироваться динамическая добавка с соот ветствующим знаком.Следящий умножитель частоты работает следующим образом.Коэффициент умножения в вводится с шины 9 умножителя в виде обратно го кода М на кодовые входы блока 10 и управляющие входы второго делителя 8 частоты. Импульсы опорной частоты й поступают на сигнальный вход первого делителя б, на выходе 5 О которого формируется выходная часто" та по выражению видаРовыл пгде И - код на выходах блока 4 управления;п - количество разрядов делителя.Полученная выходная частота пересчитывается к входной частоте умножитесь ля по цепи импульсной отрицательной обратйой связи с помощью делителя 8 частоты в видеЬзФк Ц где к - количество разрядов делителя 8,и поступает на второй вход измерителя 1 рассогласования, на первый вход которого с шины 3 подается умножаемая частота Е , Измеритель 1Ьхрассогласования определяет модуль Ь 1 и знак в 1 дп д Р рассогласования этих частот, а именно:М: ---Юпд=япй -Е,)Вх 1Таким образом, в измерителе 1 реализуется режим непосредственного сравнения частот Г и Е., причем для исключения возможных автоколеба- ний в следящем умножителе частоты измеритель 1 должен иметь соответствующую зону нечувствительности для малых величин д 1. Если же в составе измерителя 1 используется реверсивный регистр, то может быть реализо- ван режим непосредственного сравнения частот импульсов ЕВх и Г., при этом до сравнения частот осуществляется их интегральное накопление на скользящем временном интервале. В данном случае ухудшается быстродействие следящего умножителя, но возрастает коэффициент сглаживания (т.е. увеличивается помехоустойчивость).Блок 4 управления, в соответствии с поступающими на его входы сигналами, осуществляет формирование управляющего кода И для делителя б частоты. При этом блок 10 формирует для блока 4 код уставки управления Мо и работает следующим образом. Импульсы опорной частоты генератора 5 в блоке 10 делятся делителем 11 в соответствии с кодом, поступающим с шины 9, и затем подсчитываются в счетчике 12 на интервалах времени. Ф. = - - , задаваемых по первому ими у фпульсному входу блока 10. Накапливаемый кодгде х - количство разрядов делителя11, равное разрядности делителя 8.Каждым импульсом входной умножа,емой частоты код На переписываетсяв регистр 14, после чего счетчик 12обнуляется через элемент 13 задержки.С выхода регистра 14 снимается искомый обратный код Бо) = 2-Ио , который представляет собой код уставкиблока 4 управленияБлоком управления 4 обеспечивается реализации выражения0=2"-Но)+0)Я,где АН - динамическая добавка,знак приращения которой соответствует знаку рассогласования д Г.Величина ьИ равна количеству импульсов , поступивших через элемент И 17 блока 4 управления на счетный вход реверсивного счетчика 18 завремя1 ="-Ивх)гДе (6 х) - вРемЯ, опРеделЯемое блоком 2 корреляции.Блок 2 коррекции, осуществляющий коррекцию блока 4 управления, позволяет линеариэовать выходную характеристику следящего умножителя (нелинейность которого обусловлена нелинейностью характеристики первого управляемого делителя б частоты. При атом в области низких эходннх частот Еб,а также при малых значениях коэффициента умножения ш корректирующее воздействие на блок 4 управления незначительно и оно возрастает с ростом йи в . Блок 220 коррекции работает следующим образом, На установочные входы счетчика 16 блока 2 поступает код И(Р) (где Р - старшие разряды этого кода) с выходов блока 4 упранлвния, В за висимости от И и й х ,поступающей на второй вход триггера 15 (нход установки триггера в единичное состояние), формируется импульс переполнения счетчика 16, определяющий длитель-щ ность заполнения счетчика 16 импульсами опорной частоты, начиная от момента установки в счетчике 16 кода И(8). Импульс переполнения возвращает триггер 15 по его первому входу З 5 в исходное обнуленное состояние. Таким образом длительность импульса коррекции на выходе триггера 15 равна- й(Ип=400где Ь - емкость счетчика 16.Выходной сигнал триггера 15 и поступает на вход коррекции блока 4 управления. Таким образом, блок 2 45 коррекции осуществляет ограничение сверху при динамическом регулировании кода И и блоке 4 управления. Сформированный код И с выходов блока 4 поступает на управляющие входы 50 делителя 6 частоты. В установившемся состоянии частота на выходной шине 7 устройства с точностью до статической ошибки равнаР еьх ш Вхгде щ = 2 - (М.55Следует отметить, что в устройстве с помощью блоков 2,4 и 10 образуется сочетание двух контуров регулирования: перного - дяя грубого умножения частоты, второго - для точного умно жения частоты. Такое сочетание по сравнению с известными устройствами позволяет значительно уменьшить время отработки больших приращений входной умножаемой частоты н широком диа пазояе изменения йв и ю без ухудшения других характеристик. При этом аппаратурные затраты увеличиваются незначительно (приблизительно на 10- 20),Формула изобретения1. Следящий умножитель частоты, содержащий измеритель рассогласования, первый вход которого подключен к первому импульсному входу блока коррекции и к шине ввода умножаемой частоты,а выходы - к входам модуля и знака рассогласования блока управления,соединенного входом коррекции с выходом блока коррекции, входом опорной частоты - с выходом генератора импульсов, а выходами - с управляющими входами первого управляемого делителя частоты и с кодовыми входами блока коррекции, подключенного вторым импульсным входом к выходу генератора импульсов и к сигнальному входу первого управляемого делителя частоты, выход которого соединен с выходной шиной следящего умножителя частоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены блок уставки управления и второй управляемый делитель частоты, подключенный сигнальным входом к выходу первого управляемого делителя частоты, управляющими входами - к шине ввода кода коэффициента умножения и кодовым входам блока уставки управления, а вы-ходом - к второму нходу измерителя рассогласования, причем блок уставки управления соединен первым импульсным входом с шиной ввода умножаемой частоты, вторым импульсным нходом - с выходом генератора импульсов, а выходамй - с входами кода уставки блока управления.2, Умножитель по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок уставки управления содержит управляемый делитель частоты, подключенный выходом к счетному входу счетчика, соединенного входом обнуления с выходом элемента задержки, входом управления считыванием - с ныходом элемента задержки,а выходами - входами регистра,выходы которого являются выходами блока уставки управления, причем вход элемента задержки и сигнальный вход управляемого делителя частоты являются соответственно первым и вторым импульсными входами блока устанки управления, а управляющие входы управляемого делителя частоты - кодовыми входами блока уставки управления.Источники информации,принятые Ъо внимание при экспертизе1, Автор кое свидетельство СССРР 475620, кл. С 06 Г 7/39, 1971.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Ч 2 б 7827118-24,кл. 6 Об С 7/16, 1978. 3. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2540227/18-24,кл . 6 Об Р 752, 1977 (прототип) .832556 Составитель С. КазиновЛикович Техред С. Мигунова Корректор С. Що едакто 333/38 За 4 Филиал ПППгородул, Проект е Тираж 745 ВНИИПИ Государственно по делам изобретени 13035, Москва, Ж, Рауш