Умножитель частоты следования импульсов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 2903 51) 4 С 06 Г 7/68 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ОТО н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ МУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Локомотивное депо им. С.М.Кирова 10 жной железной дороги(56) Авторское свидетельство СССРй 1008740, кл. С 06 Р 7/68, 1981Авторское свидетельство СССРУ 1038943, кл. С 06 Р 7/68, 1982(57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано всистемах контроля и сбора информации. Цель изобретения - повьппениеточности работы умножителя. Предлагаемый умножитель частоты следования импульсов содержит два управляемых делителя частоты, два счетчика, регистр, триггер, формировательуправляющих импульсов, генератор тактовых импульсов, пять элементов Ии два элемента ИЛИ с соответствующими связями. Умножитель осуществляет формирование последовательностиимпульсов, пропорциональный коду наего установочных входах. 2 ил.2903Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах контроля и сбора информации.Цель изобретения - повышение точности работы умножителя частоты сле" дования импульсов.На фиг.1 представлена функциональная схема умножителя частоты следова" ния импульсов; на фиг.2 - функциональная схема формирователя управляющих импульсов.1Умножитель частоты следования импульсов содержит генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 управляющих импульсов, элементы И 3 и 4, первый управляемый делитель 5 частоты, первый счетчик 6, регистр 7, второй управляемый делитель 8 частоты, тре тий и четвертый элементы И 9 и 10, первый и второй элементы ИЛИ 11 и, 12, пятый элемент И 13, второй счетчик 14. Э-триггер 15, шину 16 установки коэффициента умножения, информацион ный вход 17 умножителя, установочный вход 18 умножителя, информационный выход 19 умножителя и выход 20 окончания работы умножителя, причем первый вход формирователя 2 управляющих 30 импульсов соединен с информационным входом 17 умножителя, разрядные выходы первого счетчика б соединены соответственно с информационными вхо-, дак регистра 7, выход первого элемента ИЛИ 11 соединен с вычитающим входом второго счетчика 14 и с,информационным выходом 19 умножителя, выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с первыми входами первого 40 и второго элементов И 3 и 4 и с вторым входом формирователя 2 управляющих импульсов, инверсный выход второго управляемого делителя 8 частоты соединен с входом установки в 0 45 второго счетчика 14 и с вторым входом первого элемента И 3, выход которого соединен с тактовым входом второго управляемого делителя 8 час тоты и первым входом третьего эле О мента И 9, инверсный выход первого управляемого делителя 5 частоты соединен с вторым входом второго элемента И 4, выход которого соединен с тактовым входом первого управляемого 55 делителя 5 частоты,прямей выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 6, разрядные выходырегистра 7 соединены соответствен 13 2но с информационными входами второго управляемого делителя 8 частоты, прямой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И 10, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 11, прямой выход 0-триггера соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 12 и с вторым входом третьего элемента И 9, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 1, инверсный выход Р-триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И 10, инверсный выход переполнения второго счетчика 14 соединен с информационным входом В-триггера, с третьим входом четвертого элемента И 1 О и с инверсным входом пятого элемента И 13, входы установки второго счетчика 14 соединены соответственно с информационными входами первого управляемого делителя 5 частоты и с шиной 16 установки коэффициента умножения умножителя, выход пятого элемента И 13 соединен с входом разрешения записи информации второго счетчика 14 и с первым входом установки в "0" 0-тригггера 15, установочный вход 18 умножителя соединен с входами установки в 0 первого и второго управляемых делителей 5 и 8 часто ты и регистра 7, с первым входом установки в "0" первого счечтика 6 и с вторым входом установки в О 0- триггера 15, первый выход формирователя 2 управляющих импульсов соединен с вторым входом установки в 11 10 первого счетчика б, с входом разрешения записи информации второго управляемого делителя 8 частоты и с вторым входом второго элемента ИЛИ 12, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И 13, второй выход формирователя 2 управляющих импульсов соединен с входами разрешения записи информации первого управляемого делителя 5 частоты и регистра 7 и с тактовым входом Э- триггера 15, третий выход формирователя 2 управляющих импульсов соединен с выходом 20 окончания работы умно- жителя. Формирователь 2 управляющих импульсов содержит первый В-триггер 21 первый элемент 22 задержки, второй 0-триггер 23, второй, третий и четвертый элементы 24, 25 и 26 задержки, причем тактовый вход первого П 1290313триггера 21 является вторым входом формирователя 2 управляющих импульсов, информационный вход первого Р- триггера 21 соединен с шиной "1" умножителя, прямой выход первого Р-триггера 21 соединен с информационным входом второго Р.-триггера 23, тактовый вход которого соединен с выходом первого элемента 22 задержки, вход которого является первым 1 О входом формирователя 2 управляющих импульсов, прямой выход второго . Р- триггера 23 соединен с входом второго элемента 24 задержки, выход которого соединен с входом третьего эле мента 25 задержки и входом установки в "0" второго Р-триггера 23, выход третьего элемента 25 задержки соединен с входом четвертого элемента 26 задержки и является первым вы ходом формирователя 2 управляющих импульсов, выход четвертого элемента 26 задержки соединен с входом установки в "0" первого Р-триггера 21, инверсный выход которого является 25 третьим выходом формирователя 2 управляющих импульсов, вторым выходом которого является прямой вход второго Р-триггера 23.Умножитель работает следующим об разом.В исходном состоянии триггер 15, счетчик 6 и регистр 7 находятся в нулевом положении, управляемые делителя 5 и 8 частоты и формирователь 2 управляющих импульсов находятся в исходном положении, элементы И 3 и 4 закрыты из-за отсутствия сигналов на первых выходах управляемых делителей 5 и 8 частоты соответственно, 1 Р .счетчик 14 удерживается в нулевом положении из-за отсутствия сигнала на инверсном выходе управляемого делителя 8 частоты. Установка устройства в исходное состояние произ водится подачей импульса на вход 18.При наличии на шине 16 нулевого кода (когда установлен коэФФициент умножения К, равный О) и поступлении 0 импульсов умножаемой частоты Г на вход 17 на выходе 19 отсутствуют импульсы, так как элементы И 3 и 4 закрыты.Код коэффициента умножения первоначально подается на шину 16 перед подачей импульсов умножаемой частоты на вход 17. Во время работы код коэффициента умножения должен постоянного находиться на шине 6.При поступлении первого после включения устройства импульса умножаемой частоты на вход 17 формирователь 2 снимает сигнал со своеготретьего выхода и после окончания задержанного наимпульса генерато 1ратактовых импульсов, первого пос-: ле появления импульса на входе 17, выдает на свой второй выход импульс, который записывает в управляемый делитель 5 частоты код коэффициента деления (коэффициент деления управляемого делителя 5 равен коэффициенту умножения устройства К) с шины 16, при этом открывается по первому входу элемент И 4 и переписывается в регистр 7 содержимое счетчика 6 код числа 0. При этом коэффициент деления управляемого делителя 8 частоты устанавливается равным 0" и подтверждает нулевое положение триггера 15, так как на выходе счетчика 14 отсутствует сигнал. Через время (7 - ,. ) после окончания импульса на втором выходе формирователя 2 на его первом выходе появляется импульс, который подтверждает нулевое положение счетчика 6, записывает в управляемый делитель 8 частоты коэффициент деления - содержимое регистра 7 в данном случае это код числа 0) На первом выходе управляемого делителя 8 частоты по-прежнему отсутствует сигнал, и элемент И 3 остается закрытым. Кроме того, импульс с первого выхода формирователя 2 проходит через элемент ИЛИ 12 и элемент И 13 (элемент И 13 открыт, так как на выходе счетчика 14 отсутствует сигнал) на вход сброса триггера 15, подтверж. дая его нулевое положение, и на вход записи информации счетчика 14, однако коэффициент умножения не записывается в счетчик 14, так как он удерживается в нулевом положении ввиду отсутствия сигнала на первом выходе управляемого делителя 8 частоты. Через время с после окончания импульса на первом выходе формирователя 2 появляется сигнал на его третьем выходе.Импульсы на первом и на втором выходах формирователя 2 появляются и оканчиваются во время паузы импульсов генератора 1. Появляющиеся пос45 5 129 ле этой паузы импульсы генератора 1 с частотой й. начинают проходить наотактовый вход управляемого делителя 5 частоты, с выхода которого импульсы с частотой Г = - поступают на суммирующий вход счетчика 6 и фиксируются им. Таким образом, в течение первого периода импульсов умножаемой частоты на выход 19 не выдаются импульсы, в это время только определяется величина периода импульсов умножаемой частоты, поступающих на вход 17.При поступлении второго импульса на вход 17 аналогично предыдущему после окончания задержанного на 7, импульса генератора 1, первого после появления импульса на входе 17, Формирователь 2 выдает на свой второй выход импульс, который записывает в управляемый делитель 5 частоты код коэФФициента деления с шины 16 (на его первом выходе при этом сохраняется сигнал), подтверждает нулевое положение триггера 15, посту пая на его тактовый вход (на инФормационном входе триггера 15 отсутствует сигнал) и переписывает в регистр 7 содержимое счетчика 6 в котором наТ 1,ходится код числа Н = Т Кгде Т - окончившийся период импульсов умножаемой частоты, Через время(7 - 1, ) после окончания импульсаЯЗна втором выходе Аормирователя 2 наего первом выходе появляется импульскоторый устанавливает в нулевое положение счетчик 6, записывает в управляеьый делитель 8 частоты код ко-.эФФициента деления - содержимоерегистра 7 (число И), на первом выходе управляемого делителя 8 частотыпоявляется сигнал, открывается элемент И 3 и разрешается работа счетчика 14. Через элемент ИЛИ 12 и открытый элемент И 13 импульс с первоговыхода Формирователя 2 проходит напервый вход сброса триггера 15, подтверждая его нулевое положение, и навход записи инАормации счетчика 14,в который заносится коэАФициент умножения К. На выходе счетчика 14 появляется сигнал, при этом открываетсяэлемент И 10 и закрывается элементИ 13. Через время , ,после окончанияимпульса на первом выходе Формирователя 2 появляется сигнал на его 0313 6 третьем выходе, Появляющиеся послеокончания паузы, в которой работалФормирователь 2, импульсы генератора1 частотой К, через элемент И 4 поступают на тактовый вход управляемогоделителя 5 частоты, с выхода которогоимпульсы частотой Е, поступают насуммирующий вход счетчика 6 и Фиксируются им (идет определение значения текущего периода импульсов умножаемой частоты). Одновременно импульсы генераторапоступают через элемент И 3 на тактовый вход управляемого делителя 8 частоты и на первыйвход элемента И 9, который закрытиз-за отсутствия сигнала на единичном выходе триггера 15. С выходауправляемого делителя 8 частоты имйпульсы К = -. поступают через отк 1рытый элемент И 10 и элемент ИЛИ 11на выход 19 и на вычитающий входсчетчика 14 и каждый импульс вычита 31ет 1 из содержимого счетчика 14.Таким образом, с прихода второго импульса умножаемой частоты на выход19 начинают выдаваться импульсы счастотой1 = -" -- = ; = К" 2. Прид- Т, Г,. Тпоступлении третьего и последующихимпульсов умножаемой частоты на вход"17 аналогиччо указанному каждый раэпосле окончания задержанного наимпульса генератора 1, первого послепоявления импульса на входе 17, Формирователь 2 выдает на свой второйвыход импульс, коорый записываеткод коэФАициента деления в управляемый делитель 5 частоты, переписывает в регистр 7 содержимое счетчика 6 и поступает на тактовый вход триггера 15. На выходе управляемого делителя 5 частоты сохраняется сигнал.В регистр 7 записывается число 1 -код окончившегося периода импульсовумножаемой частоты, Если окончившийся период импульсов умножаемойчастоты равен предыдущему и на выход19 выдано К импульсов, то в счетчике14 оказывается "О", в момент окончания импульса на вычитающем входесчетчика 14 исчезает сигнал на его выходе и при поступлении импульсас второго выхода Формирователя 2 натактовый вход триггера 15 на его инФормационном входе отсутствует сигнал, по переднему Фронту паступивше.го на тактовый вход импульса под 129031 3 8тверждается нулевое положение триггера 15. Через время (" -) пос"з сз ле окончания импульса на втором выходе формирователя 2 на его первом выходе появляется импульс, который устанавливает в нулевое положение счетчик б, записывает в управляемый делитель 8 частоты код коэффициента деления - содержимое регистра 7 и через элемент ИЛИ 12 и открытый из О за отсутствия сигнала на выходе счетчика 14 элемент И 13 проходит на вход сброса триггера 15, подтверждая его нулевое состояние, и на вход записи информации счетчика 14, записывая в него число К. Через время , после окончания импульса на первом выходе формирователя 2 появляется сигнал на его третьем выходе. Устройство подготовлено к следующему циклу работы, Если окончившийся период импульсов умножаемой частоты меньше предыдущего, то в момент появления импульса на входе 7 на выход 19 выдается импульсов меньше, чем К, и на выходе счетчика 14 и на информационном входе триггера 5 появляется сигнал (единичного уровня , элемент И 13 закрыт, Тогда при поступлении импульса с второго выхода формирователя 2 триггер 15 устанавливается в единичное положение по переднему фронту этого импульса. При этом закрывается по второму входу элемент И 10, открывается элемент 35 И 9 и через элемент ИЛИ 12 сигнал с единичного выхода триггера 15 поступает на первый вход элемента И 13, но на его выход сигнал не проходит,так как элемент И 13 закрыт сигналом 40 с выхода счетчика 14. После окончания импульса на втором выходе формирователя 2 через время ( - , на его первом выходе появляется импульс, который устанавливает в нулевое по ложение счетчик б, записывает в управляемый делитель 8 частоты коэффициент деления и поступает на первый вход элемента ИЛИ 12, но на его выход не проходит, так как на втором 50 входе и на выходе элемента ИЛИ 12 уже имеется сигнал с единичного выхода триггера 15. Через время С после окончания импульса на первом выходе формирователя 2 появляется 55 сигнал на его третьем выходе. Импульсы генератора 1, поступающие после этого на вторые входы элементов И 4 и 3, проходят на тактовыевходы управляемых делителей 5 и 8частоты соответственно. Одновременно импульсы с выхода элемента И 3проходят через элементы И 9 и ИЛИ 11на вычитающий вход счетчика 14 и навыходную шину 19. В момент окончания на вычитающем входе счетчика14 импульса, записавшего в негочисло "0", на выходе счетчика 4исчезает сигнал (появляется сигналнулевого уровня 7, закрывается попервому входу элемент И 10, открывается элемент И 13 и сигнал с еговыхода устанавливает в нулевое положение триггер 15 и записывает всчетчик 4 число К. Сигнал снимается с вторых входов элементов И 9 иИЛИ 12 и открывается элемент И 10по второму входу. На выходе счетчика14 появляется сигнал, закрывающийэлемент И 13 и открывающий по первому входу элемент И 10. Устройствоотрабатывает следующий цикл умножения частоты. Таким образом, в этомслучае на выход 19 выдается К импульсов (коррекция числа импульсов,выдаваемых на выход 19, в этом случае возможна, если разность междучислом К и числом выданных управляемым делителем 8 частоты импульсовменьше, чем 11 - код окончившегосяпериода импульсов умножаемой частоты),Если в течение текущего периодаимпульсов умножаемой частоты на выход 19 выдается число импульсов,равное коэффициенту умножения К, топосле окончания импульса, записавшего в счетчик 14 число 0, исчезает сигнал на его выходе, открываетсяэлемент И 3 и закрывается элементИ 10. При этом остальные импульсы свыхода управляемого делителя 8 частоты, появляющиеся до появления импульса умножаемой частоты, на выход непроходят т.е. если предыдущий период оказался меньше текущего, (управляемый делитель 8 частоты в течение текущего периода импульсов умножаемой частоты выдает больше импульсов, чем коэффициент умножения К), то на выход 19 выдается ровно К импульсов. При появлении импульса умножаемой частоты на входе 17 устройствоработает аналогично указанному вьппе, т,еимпульс с второго выхода формирователя 2 записывает в управля29 0313 10 9емый делитель 5 частоты коэффициент деления, в регистр 7 - содержимое счетчика б и подтверждает нулевое положение триггера 15. Появляющийся потом на первом выходе Формирователя 2 импульс устанавливает счетчик б в нулевое положение, записывает в управляемый делитель 8 частоты коэфФициент деления К, поступая через элементы ИЛИ 12 и И 13, подтверждает нулевое положение триггера 15 и записывает в счетчик 14 число К. Далее устройство отрабатывает следующий цикл умножения частоты,Код коэффициента умножения изменяется путем установки умножителя частоты в исходное состояние, подачи импульса на установочный вход 18 и подачи кода коэффициента умножения во время отсутствия импульсов умножаемой частоты на информационном входе 12. 5 10 15 20 мента задержки, выход которого соединен с входом третьего элемента задержки и входом установки в "0" второго О-триггера, выход третьегоэлемента задержки соединен с входомчетвертого элемента задержки и является первым выходом формирователяуправляющих импульсов, выход четвертого элемента задержки соединен свходом установки в 0 первого Ытриггера, прямой выход второго Втриггера является вторым выходом Формирователя управляющих импульсов,инверсный выход первого 0-триггераявляется третьим выходом Формирователя управляющих импульсов, крометого, в умножитель введены второйуправляемый делитель частоты, 0 триггер, второй элемент ИЛИ и пятьэлементов И, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов И и с вторым входом формирователя управляющих импульсов, ин35 40 45 50 55 формула изобретения Умножитель частоты следования импульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, регистр, первый и второй счетчики, первый управляемый делитель частоты, Формировател ь управ" ляющих импульсов и первый элемент ИЛИ, причем первый вход Формирователя управляющих импульсов является информационным входом умножителя, разрядные выходы первого счетчика соединены соответственно с информационными входами регистра, а выход первого элемента ИЛИ соединен с инФормационным выходом умножителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повынения точности работы умножителя, Формирователь управляющих импульсов содержит первый и второй Р-триггеры и четыре элемента задержки, тактовый вход первого Э-триггера является вторым входом Формирователя управляющих импульсов, инФормационный вход первого 0-триггера соединен с ниной логической единицы умножителя, прямой выход первого 0-триггера соединен с информационным входом второго 0-триггера тактовый вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, вход которого является первым входом Формирователя управляющих импуль сов, прямой выход второго 0-триггера соединен с входом второго элеверсный выход второго управляемого делителя чаетоты соединен с входом установки в 0 второго счетчика и с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с тактовым входом "второго управляемого делителя частоты и с первым входом третьего элемента И, инверсный выход первого управляемого делителя частотысоединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединенс тактовым входом первого управляемого делителя частоты, прямой выходкоторого соединен со счетным входомпервого счетчика, разрядные выходырегистра соединены соответственнос информационными входами второгоуправляемого делителя частоты, прямой выход кокорого соединен с первымвходом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом .первого элемента ИЛИ, прямой выход0-триггера соединен с первым входомвторого элемента ИЛИ и с вторымвходом третьего элемента И, выходкоторого соединен с вторым входомпервого элемента ИЛИ, инверсный выходЭ-триггера соединен с вторым входомчетвертого элемента И, инверсный выход переполнения второго счетчика соединен с информационным входом В- триггера, третьим входом четвертого элемента И и инверсным входом пятого элемента И, выход первого элементаИЛИ соединен с входом вычитания вто12 12903 3 фиг. 1 Составитель В.ГусевТехред Л.Олейник Корректор Г. Решетник Редактор М.Дылын Тираж 673 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д,4/5 Заказ 7902/46 Производственно-полиграфическое предприятие г.ужгород, ул.Проектная,4 рого счетчика, входы установки которого соединены соответственно с информационными входами первого управляемого делителячастоты и с шиной установки коэффициента умножения умножителя, выход пятого элемента И сдединен с входом разрешения записи информации второго счетчика и с первым входом установки в 0 0- триггера , устано в очный вход умножителя ЮТсоединен с входами установки в 0 первого и второго управляемых делителей частоты и регистра , с первым входом установки вО первого счет чика и с вторым входом установки в 1 5 "0" Э- три г гер апервый выход формирователя управляющих импульсовсоединен с вторым входом установкив О первого счетчика, входом разрешения записи информации второгоуправляемого делителя частоты и свторым входом второго элемента ИЛИ,выход которого соединен с прямымвходом пятого элемента И, второйвыход формирователя управляющих1 юимпульсов соединен с входами разрешения записи информации первого управляемого делителя частоты и регистраи с тактовым входом О-триггера,третий выход формирователя управляющих импульсов соединен с выходомокончания работы умножителя,