Умножитель частоты следования импульсов

ТЕНТ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Научно-исследовательский институт измерительной техники(73) Научно-исследовательский институт измерительной техники(54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯИМПУЛЬСОВ в) ВБ (ы) 2 ОО 5328 ИЯ) 5 Н ОЗ К Я Мб(57) Использование: умножитель частоты следования импульсов может использоваться в аппаратах воспроизведения магнитной записи. Сущность изобретения: устройство содержит генератор 1 импульсов, блок 2 синхронизации, входную шину 3, коммутатор 4, блоки 5, 10 умножения, блок 6 управления, элементы И 7, 13, элементы ИЛИ 11, 14, вы - ходную шину 8, элемент 9 задержки, счетчик 12 импупьсоа В списании приведены конструкции отдельнь 1 х блоков устройства 1 злф - лы, 6 илИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для умножения частоты в аппаратах воспроизведения магйитной записи, а также в качестве измерительного прибора, следящего за измерением входной частОты в различных радиотехнических устройствах,Известен цифровой умножитель частоты следования импульсов (1), содержащий входную и выходную шины, генератор опорной частоты, два регистра сдвига, два блока элементов И, блок элементов ИЛИ, сумматор, два формирователя импульсов, три элемента И, три счетчика импульсов, два элемента ИЛИ и элемент задержки с их функциональными связями. Известное устройство характеризуется недостаточно высокой точностью работы и малой помехозащищенностью,Наиболее близким по технической сущности является умножитель частоты следования импульсов содержащий генератор импульсов, делитель частоты, два счетчика им пульсов, три элемента ИЛИ, два элемента задержки, регистр, формирователь импульсов, входную и выходную шины, блок управления, триггер и три элемента И с их функциональными связями. Данный умно- житель уменьшает погрешность работы за счет снижения количества сбойных ситуацийно не устраняет их совсем, Кроме того, присутствие во входном сигнале коротких импульсов помех нарушает работу умножителя.Целью изобретения является повышение точности.Цель достигается тем, что е умножитель частоты следования импульсов, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов и блок синхронизации, второй вход которого подключен к входной шине, первый, второй и третий выходы которого и выход генератора импульсов подключены через коммутатор соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам первого блока умножения, последовательно соединенные блок управления, первый элемент И и выходную шину, и элемент задержки, вход которого подключен к третьему выходу блока синхронизации и входу блока управления, второй вход которого подключен к третьему входу блока синхронизации, введены подключенные к соответствующим выходам коммутатора последовательно соединенные второй блок умножения, первый элемент ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого блока умножения, счетчик импульсов, второй вход которого подключен к выходу элемента задержки, второй элемент И и второй элемент ИЛИ, второй вход которого обьединен с вторым входом счетчика импульсов, а выход подключен к второму входу первого элемента И, причем каждый иэ блоков умно жителя содержит подключенные к первомувходу блока умножения последовательно соединенные первый элемент ИЛИ, первый счетчик импульсов, выход которого обьединен с вторым входом первого элемента 10 ИЛИ, второй. элемент ИЛИ, второй счетчикимпульсов, второй вход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, делитель частоты, вычитающий вход которого является четвертым входом блока умно жейия, и первый элемент задержки, выходкоторого подключен к управляющему входу элемента сравнения кодов, первая группа которого подключена к разрядным выходам первого счетчика импульсов, а выход - к 20 второму входу второго элемента ИЛИ, и третий счетчик импульсов, первый вход которого совпадает с третьим входом блока умножения, второй вход обьединен с входом первого элемента задержки, а разряд ные выходы подключены к второй группевходов элемента сравнения кодов, подключенные к первому входу третьего счетчика импульсов последовательно соединенные второй элемент задержки и третий элемент 30 ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу делителя частоты, а второй вход - к выходу делителя частоты и второму входу третьего счетчика импульсов.На фиг. 1 представлена функциональ ная электрическая схема умножителя частоты следования импульсов; на фиг, 2 - схема блока умножения; на фиг. 3 - схема варианта блока синхронизации; на фиг. 4 - схема варианта коммутатора; на фиг. 5 - схема 40 варианта блока управления; на фиг. б - временные диаграммы, иллюстрирующие работу умножителя частоть 1 следования импульсов.Умножитель частоты следования им пульсов (фиг, 1) содержит генератор 1 импульсов, блок 2 синхронизации, входную шину 3, коммутатор 4, первый блок 5 умножения, блок 6 управления, первый элемент И 7. выходную шину 8, элемент 9 задержки, 50 второй блок 10 умножения, первый элементИЛИ 11, счетчик 12 импульсов, вторые элементы И 13 и ИЛИ 14 с их функциональными связями.Каждый из блоков 510) умножения (фиг.2) содержит первый элемент ИЛИ 15, первый счетчик 16 импульсов, второй элемент ИЛИ 17, второй счетчик 18 импульсов, делитель 19 частоты, первый элемент 20 задержки, элемент 21 сравнения кодов, третий счетчик 22 импульсов. второй элемент 23задержки, третий элемент ИЛИ 24 и их функциональные связи.Один из вариантов блока 2 синхронизации (фиг, 3) содержит последовательно соединенные элемент ИЛИ 25, вход которого является третьим входом блока 2 синхронизации, а первый триггер 26, регистр 27, элемент И 28, второй вход которого объединен с первым входом блока 2 синхронизации и синхровходом регистра 27, а третий вход - с вторым входом блока 2 синхронизации и синхровходом первого триггера 26, и второй триггер 29, инверсный и прямой выходы которого являются соответственно первым и вторым выходами блока 2 синхронизации, третий выход которого подключен к выходу элемента И 28, причем второй выход регистра 27 связан с вторым входом первого элемента ИЛИ 25.В качестве коммутатора 4 (фиг. 4) могут быть использованы четыре элемента ИЗО, выходы которых являются соответственно четвертым, третьим, вторым и первым выходами коммутатора 4, первый вход которого объединен с первыми входами элементов И 31 и ИЗЗ, третий вход - с первыми входами элементов ИЗО и 32, второй вход - с вторыми входами элементов И 32 и И 33, а четвертый вход - с вторыми входами элементов ИЗО и 31,Один из вариантов блока 6 управления (фиг. 5) содержит последовательные элемент 34 начальной установки, первый триггер 35, второй триггер 36, В-вход которого объединен с выходами элемента 34 начальной установки и вторым выходом блока 6 управления, и элемент ИЗ 7, выход которого является С-входом первого триггера 35, и второй вход - входом блока 6 управления, первый выход которого является вторым (прямым) выходом второго триггера 36,Умножитель частоты следования импульсов работает следующим образом.Входные импульсы (фиг, ба), период следования которых Твх, поступают с входной шины 3 на синхровход триггера 26, переводя его по переднему (положительному) фронту в единичное состояние из исходного нулевого (фиг. бб). Первым импульсом с генератора 1 (фиг, бв) единичное состояние переносится на первый выход регистра 27, и одновременно триггер 26 устанавливается в нулевое состояние. Таким образомдлительность импульсов на выходе регистра 27 (фиг. бг) равна периоду импульсов с генератора 1 (Т). Для устранения коротких импульсных помех во входном сигнале используется элемент И 28, на выходе которого выделяются импульсы (фиг. бд) длительностью в полпериода сигнала с генератсра 1, соответствующие истинньвимпульсам входного сигнала и синфазные симпульсами генератора 1.В течение первого(после включения ум 5 ножителя) периода входного сигнала осуществляется автоматическая подготовкаумножителя к работе. В это время выходныеимпульсы умножителя не отражают достоверно требуемую зависимость Рх, = К Р.10 Блокировку этих импульсов осуществляетэлемент И 7 и блок 6.Блок 6 управления работает следующимобразом.При включении питания элемент 34 вы 15 рабатывает сигнал, который устанавливаеттриггеры 35 и 36, а также триггер 26 в нулевое состояние. Элемент И 7 закрыт. Первыйпосле включения питания импульс с выходаэлемента И 28 проходит через открытый эле 20 мент И 37 на счетный вход триггера 35 иперебрасывает его в противоположное (единичное) состояние, Следующий импульс сэлемента И 28 опять перебрасывает триггер35, по положительному фронту выходного25 сигнала которого триггер 36 перебрасывается в единичное состояние, открывая элемент И 7 и закрывая элемент И 37.Следовательно, до окончания первого периода входного сигнала после включения в30 работу умножителя на его выходе не появятся импульсы, частота которых не отражаеттребуемой зависимости Теых = Ту К.Импульсная последовательность с элемента И 28 преобразуется триггером 29 в35 прямую (фиг. 6 е) и инверсную стробирующие последовательности, В дальнейшемпервый блок 5 умножения при положительных значениях прямой стробирующей последовательности измеряет входные40 периоды, при нулевых значениях - осуществляет их ускоренный пересчет, т.е. происходит умножение частоты входнойимпульсной последовательности, Второйблок 10 умножения работает аналогично45 при соответствующих значениях инверснойстробирующей последовательности, Дляработы блоков 5 и 10 на выходах элементовИ 32, 30, 31 и 33 формируются сигналы соответственно (фиг. бж, з, и, к),50 Рассмотрим работу первого блока 5 умножения, В течение первого входного перлода идет измерение его длительности:первый импульс (фиг. бк) поступает на установочные входы счетчиков 18 и 16 и записывает в них соответственно коды М - а+ 1 и Р-К,где М и Р - емкость счетчиков; К - коэффи 719 + Т 24циент умножения, где а=) -- .( - це 1 1)лая часть; т 19 и т 2 - время задержки45 50 55 соответственно делителя .19 частоты и элемента ИЛИ 24: То - период импульсов с генератора 1.На суммирующий вход счетчика 16 поступает пачка импульсов с генератора 1 (фиг. 6 ж), за счет обратной связи у.счетчика 16 через элемент ИЛИ 15 (фиг, 6 л) на суммирующий вход счетчика 18 поступает серия импульсов (фиг. 6 м) с периода Т 0 К, таким образом, к концу первого входного периода в счетчике 18 будет записан (фиг.6 м) кодТ К (, а код остатка этого входТвхТ. Кного периода (ОЬК) будет записан в счетчике 16 (фиг. 6 о).Вторым входным импульсом (фиг. 6 п) с элемента И 31 код счетчика 18 переносится в делитель 19, а счетчик 22 устанавливается в состояние Р. Задержка в элементе 23 равна т 15+ т 15+ т 17+г 1 в,т,е; сумме времени задержек элементов ИЛИ 15 и 17 и счетчиков 16 и 18. На вычитающий вход делителя 19 частоты поступает пачка импульсов (фиг.6 з) с элемента ИЗО. Когда делитель 19 частоты обнулится, на его выходе появится импульс умноженной частоты (фиг. 6 п), который вновь запишет в делитель 19 частоты код счетчика 18 и задним фронтом вычтет из состояния счетчика 22 одну единицу(фиг. бр). Задержка элемента 20 немного больше времени задержки счетчика 22. Если коды счетчиков 16 и 22 окажутся равны, то в счетчик 18 добавится одна единица (фиг. бс), Если, по-прежнему, код счетчика 16 меньше кода счетчика 22, то состояние счетчика 18 не изменится, т,к. импульс с выхода элемента 20 не пройдет через элемент 21 и элемент ИЛИ 17,На выходе делителя 19 появляются импульсы умноженной частоты, причем после добавления единицы в состояние счетчика 18 происходит корректировка временного положения этих импульсов, Т,к, коэффициФормула изобретения 1. УМ Н ОЖИТ ЕЛ Ь ЧАСТОТЫ СЛ ЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, блок синхронизации, второй вход которого подключен к входной шине, первый, второй и третий выходы которого и выход генератора импульсов подключены через коммутатср соответственно первому, второму. третьему и четвертому входам первого блока умножения, последовательно соединенные блок управления, первый элемент И и выходную шину и эле 5 10 15 20 25 30 35 ент деления делителя 19 выбран кодом счетчика 18 и равен ) К Р (, а в процессеРоКРвхумножения идет коррекция этого коэффициента, то на выходе делителя 19 частоты имеем Рвах = Рвх К с точностью Т 0/2,Выходные сигналы с делителей 19 частоты обоих блоков 5 и 10 умножения объединяются на элементе ИЛИ 11 (фиг, бт), Сбойные ситуации из-за совпадения импульсов входной частоты и высокой частоты, в результате которь 1 х на выходе умножителя мог бы появиться ложный импульс, принципиально устранены, т.к. все сигналы, посту. пающие на рабочую часть умножителя, синхронны и длительности сигналов установки определяются (нормированы) периодом импульсов с генератора 1.На установочный вход счетчика 12 поступает импульс, задержанный на время задержки одного блока 5(10) умножения, В счетчик 12 записывается код :К+1, где -емкость счетчика 12. На суммирующий вход счетчика 12 поступают импульсы с элемента ИЛИ 11, состояние счетчика 12 изменяется по заднему фронту импульсов, Выходной сигнал счетчика 12 (фиг, бу) запрещает прохождение через элемент И 13 последнего импульса умноженной частоты, на место которого на элементе ИЛИ 14 подставляется синхронный входной импульс (фиг, бф). За счет этого при неодинаковых входных периодах устраняется ошибка, которая была бы, если бы последний импульс не успел сформироваться на выходе делителя 19 частоты, т,е, в случае (Твх)(Твх)+1. Кроме того, это позволяет производить умножение входной частоты с девиацией до100/К ф).(56) 1. Авторское свидетельство СССР й1034146, кл. Н 03 В 19/10, 1982, 2, Авторское свидетельство СССР М1256182, кл. Н 03 К 5/156, 1984,мент задержки, вход которого подключен к третьему выходу блока синхронизации и входу блока управления, второй вход которого подключен к третьему входу блока синхронизации, отличающийся тем, что. с целью повышения точности, в него введены подключенные к соответствующим выходам коммутатора последовательно соединенные второй блок умножения, первый элемент ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого блока умножения, счетчик импульсов, второй вход которого подключен к выходу элемента задержки, второй элемент И и второй эле 2005328 10мент ИЛИ, второй вход которого объединен с вторым входом счетчика импульсов, а выход подключен к второму входу первого элемента И.2. Умножитель по п.1, отличающийся тем, что каждый из блоков умножения содержит подключенные к первому входу блока умножения последовательно соединенные первый элемент ИЛИ, первый счетчик импульсов, выход которого объединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, второй элемент ИЛИ, второй счетчик импульсов, второй вход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, делитель частоты, вычитающий вход которого является входом блока умножения, и первый элемент задержки, выход которого подключен к управляющему входу элемента сравнения кодов. первая группа входов которого подключена к . разрядным выходам первого счетчика импульсов, а выход - к втсрому входу второго элемента ИЛИ, и третий счетчик импульсов, первый вход которого совпадает с третьим входом блока умножения, второй вход объединен с входо. первого злемен та задержки, а разрядные выходы подключены к второй группе входов элемента сравнения кодов, подключенные к первому входу третьего счетчика импульсов, последовательно соединенные. второй элемент 15 задержки и третий элемент ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу делителя частоты, а второй вход - к выходу делителя частоты и второму входу третьего счетчика импульсов.20