Дискретный умножитель частоты

Союз Советских Социалистических республикОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ рп 782140(51)М. Кл. Н 03 К 5/156 с присоединением заявки йо Государственный комитет СССР по дедам изобретений н открытий.Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в радиоэлектронных установках различного назначения.Известен умножитель.частоты, содержащий регистр, схему переноса, схему ИЛИ, схему И, два делителя частоты, блок управления, формирующее устройство, два вентиля и генератор эталонной частоты, который соединен с первыми входами первого и второго делителей частоты соответственно через первый и второй вентили, подключенные вторыми входами к первому и второму выходам блока управления, на вход которого через формирующее устройство подается умножаемая частота, а третий выход связан через элемент ИЛИ со схемой переноса, включенной между регистром, вход которого соединен с выходом первого делителя частоты; который через элемент И связан со вторым входом элемента ИЛИ 1Однако длительность переходного процесса в этом умножителе при изменении коэффициента умножения или час" тоты входного сигнала составляет около двух периодов последнего, что приводит к низкому быстродействию устройства. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.Для этого в дискретный умножительчастоты, содержащий последовательно 5 соединенные формирующее устройство иблок управления, генератор эталоннойчастоты, выход которого соединен совходами делителей частоты через соответствующие вентили, другие входы 1 О которых подключены к выходу блокауправления, регистр, блок переносаи элемент ИЛИ, введены реверсивныйсчетчик, входной и буферный регистры,сумматор и множительное устройство, 15 при этом входной регистр, буферныйрегистр, сумматор, первый делительчастоты, элемент ИЛИ, реверснвныйсчетчик, блок переноса, регистр и второй делитель частоты соединены пос О ледовательно, к выходу блока управления подключены входы формирующегоустройства, делителей частоты, регистра, элемента ИЛИ, реверсивногосчетчика, блока переноса, множитель ного устройства, входного регистра,буферного регистра и сумматора, выход генератора эталонной частоты соединен сОвторымвхбдом блока управления, выход второго делителя часто ты - с третьим входом блока управле-,782140 Блоком 2 управления постоянно осуществляется сравнение текущего и предшествующегоему периодов входного сиг- нала, Если в течение а периодов входного сигнала частота последнего остается постоянной, то на выходе умно- жителя формируется последовательность импульсов частотыЬьх К 1Ьх Если, начиная с (пФ)-го периода входного сигнала, частота последнего изменилась и стала равна Г чем(ТЬх( Ьх(ТЬХТЬ), то через времяЬХ 1при ТЬ с момента окончания п-го периода входного сигнала блоком 2 управления откоывается на время ЬТ - Т - Т венттиль 4,через который в реверсивЬх. Ьх ный ссчетчик 9 вводят число импульсов .Ь, 9 равное целой части числаЬС =(ЬМ 4 п)/К =Ьф ф Дп /Кгде Ь,М = ЬТ 1 ,дп - остаток импульсов; накопленный в делителе 7 частоты к моменту окончания (и+1)-го периода входного сигнала. В реверсивном счетчике 9 зафиксирован код числа 5 ния, выход первого делителя частотысо входсм сумматора, выход реверсивного счетчика - со вторым входом множительного устройства, выход входного регистра - со входами первого делителя частоты и сумматора, а выход сумматора - с четвертым входом блока управления и с третьим входом множительного устройства, выход которого подключен ко входу сумматора,На чертеже представлена структурная электрическая схема дискретного о умножителя частоты.Дискретный умножитель частоты содержит формирующее устройство 1, блок 2 управления, генератор 3 эталонной частоты Гь, вентили 4 и 5, делители б и 7 частоты, элемент ИЛЙ 8, ренерсивный счетчик 9, блок 10 переноса, регистр 11, входной регистр 12, буферный регистр 13, сумматор 14, множительное устройстно 15Работает устройство следующим об 2 О разом.В исходном состоянии вентили 4 и 5 закрыты Формирующим устройством 1 иМпульсы не вырабатываются, реверсивйый счетчик 9 установлен н режим суммирования. Входному регистру 12 задается код коэффициента умножения К (тем самым коэффициент деления делителя 2 частоты устанавливается равным коэффициенту умножения К,). по сигналу З 0П 1Пуск блоком 2 управления запускает;ся формирующее устройстно 1,котороеосуществляет выделение периодов, входного сигнала, вырабатывая импульсы спериодом следования 35Ть= 1/ГЬгде ГЬ - частота входного сигнала.По первому выходному импульсу Формирующего устройства 1 блоком 2 управления открывается вентиль 4, че рез который в течение периода време 40ни Тв реверсинный счетчик 9 ннодят число импульсов д равное целойчасти числас= н/к .+ Ьг,/кгде й= ТЬ - число импульсов генератора 3 эталонной частоты за периодТЬ, Ьп - остаток импульсов накопленный в делителе 7 частоты к моменту выработкиформирующим устройством1 второго выходного импульса. 50По второму выходному импульсу формирующего устройства 1 блоком 2 управления закрывается вентиль 4, осуществляется перепись содержимого ренерсивного счетчика 9 через блок 10 55переноса в регистр 11 (тем саьым коэффициент деления делителя б частотыустанавливается равным д ) и открывается вентиль 5. Через открытый вентиль 5 импульсы генератора 3 эталонной частоты поступают на вход делителя 6 частоты на выходе которого фор"мируется последовательность импульсов частотыьых= ь%=" о/" =" ьх="1"ьх65 вдф+,ло очередному выходному импульсу делителя 6 частоты блоком 2 управлениявырабатывается сигнал, осуществляющий через блок 10 переноса переписьсодержимого реверсивного счетчика 9в регистр 11 (тем сажам коэффициентделения делителя б частоты устанавливается равным 9 ).На выходе умножителя Формируетсяпоследовательность импульсов частог:1/ т,-1/Я ь,)т,=1/( ь 91 т;=1/) (и-дп)/к ф(ьй фд)/к,т к,/(ьд",)нк /(мт дат) к /(т хдт 1) к/ТьхфкОбозначим т - интервалы времени с момента изменения частоты входного сигнала до момента изменениячастоты выходной импульсной последовательности умножителя.Очевидно, что 0 с с т +тЬх, ьыхЬых ТЬ / щ /", Т т=(1+ЬИ)т,Ьх,ТогдаоЛ 1 к(й+дй,)т,+нт,/к -цт (,/ цто.1Обозначим М=у- - быстродействие(быстродействие - величина, обратнаядлительности переходного процессаили интервалу времени с момента изменения частоты входного сигнала иликоэффициента умножения до моментаизменения частоты выходной импульсной последовательности умножителя)известного дискретного умножителя частоты,М = -быстродействие предлагаемого дйскретного умножителя частоты,где Т - дяительность переходного%процесса в известном дискретном ум- код числа (-К ) иэ входного реги трножителе частоты, 12 заносится в сумматор 14, где вы- "и:и . /м .-т / 2 т /ечисляется выражением 1 п 1 м 1 п пмак/ 1 иах ьх 1 мах(Ьп -Ь )пъ- Ьп2 мт/мт(1+1/к)+дат=йк /м(1+1/ )ьм 1 затем очищается делитель 7 частоты1 о о 1 1 о 1 1 м код числаф 2 М,/(М аи,)14/К 1.2 М,(М+М/С,), 64" - ( Ьт - Ьп ) -КН/КМ откуда 1 сп 2.иэ сумматора 14 переписывается в деПусть в течение М периодов входлитель 7 частоты и с ммато 14ного сигнала частотапоследнего иенавливается в исхо ноеизменялась и была равна ГЬх , а начи 16ная с ( ФФ 1)-го периода входного че ез эл ме тХ 1 фся импульс, поступающий через элементсигнала частота последнего изменилась ИЛИ 8 в реверсивный счетчик 9, кото( ( ),и стала ра ГбХ, Р Ьх 7 Ьх, рый после этого УстанавливаетсЯ ви стала равна Г, причем Г Г( ьха ьх)режим суммирования.тогда по окончанию (в+1)-го пеВ реверсивном счетчике 9 зафиксириода входного сигнала код меньшего . рован код числа- 1иэ чиселрован код числа я д - 1.Если дММ, то по сигналам блока 2 управления делитель 7 частоты1=тЬ /т ."220 и ренерсивный счетчик 9 устанавливаются в исходйое состояние, код числаиз блока 2 управления заносится в сум- (-К 1) из входного регистра 12 заносится н сумматор 14, где вычисляется выЕсли ЬМ ( М , то по сигналам блока 2 управления устанавливается в ре Мжим вычитания реверсивный счетчик 9 После каждого занесения кода чиси код числа (-К ) пиз входного регист- ла (-К ) н сумматор 14 блоком 2 упра 12 заносится в сумматор 14 где выс мм торчисляется выражениеф где вы ранления анализируетсясодержимоесумматора 14,ЬМ - К м Если М -ьК рО, то блоком 2 упПосле каждого занесения кода чис- . "йравления вырабатывается импульс, кола (-К 1) в сумматор 14 блоком 2 уп- торый через элемент ИЛИ 8 поступаетравления анализируется содержимоесуммат 14,в реверсинный счетчик 9, увеличиваяего содержимое на единицу.сумматораЕслиЬ Мд " 1 К 1710,35то блоком 2 управления вырабатываетсяТак продолжаетсяим льс кото й через элемент ИЛИ 8 с держимое сумматора не станет отрипоступает в реверсивный счетчик 9 Нательным, то есть при некоторомуменьшая его содержимое на единицу.Так продолжается до тех пор, пока 40 М - (д 1) К С 0й 2содержимое сумматора 14 не становится отрицательным, т.е, при некотором " МеФКгде Ьд - целая часть числа1 По сигналам блока 2 управления кодчисла К 1 из входного регистра 12 пос=дм 2/",=ьфдп/к; дпфдм-дф к, 45 тупает в сумматор 14, где вычисляетПо сигналам блока 2 управления ко ся выражениеды числа К 1 и (- Ь и ) соответственно Ь +юн 1 К 1 К М икиэ входного регистра 12 и делителя7 частоты поступают н сумматор 14,где вычисляется выражениек д числа Ьпзаносится в делитель(до -К )+К 1,-дп-дп -дп .7 частоты.В реверсивном счетчике 9 зафиксиБлоком 2 управления анализируется рован код числа д"содержимое сумматора 14. После того, как н делитель 7 часЕсли дп - Ьп0 тоты занесут код числа дп, или кодто.по сигналам блока 2 управления 55 числа дп", илн код числа ьп и н ре 2код числа нерсивном счетчике 9 сформируется кодап = -( дпд - дп,) числа д, или код числа д, по очеиэ сумматора, 14 заносится н делитель редному выходному импульсу делителя " "7 частоты, ренерсивный счетчик 9, в б частоты блоком 2 управления выракотором зафиксирован код числа д0 батынается сигнал, осуществляющий=д -дд,устанавливается в режим сум- перепись содержимого реверсиннбгомиронания и сумматор 14 устананлива- счетчика 9 через блок 10 переноса нется н исходное состояние. регистр 11 (тем самым коэффициентЕсли дп - Ьп )0 деления делителя б частоты устананто по си."налам блока 2 управления пинается равным д или д,", или д)Ф 782140и код числа (-К) из входного регист- б а 9 ц Оф то по сигналаь)Ра 12 последовательно поступа Управления делитель 7 частосумматор 14, где вычисляется в атупают в ты очищаетсяя, в него заносится извыраже- сумматора 14 код числа%В реверсивном счетчике 9 заочищается.Если (ЬК 1-,+ дп ) " К ( Офрован кокод числа 9т.е. (ЬК 99 дйф) ( К 2Если,д-ЬК 9 О,то по сигналам блока 2 уп авлеблока 2 пп - 9 сО, то по с игналамчисла К изуправления кодуправлеййя реверсивный счеттупает в сла из входного регистра 12 пос О чик 9 пеРеводитсЯв режим вычитанияся выражениеумматор 14 где вычисляет- и код числа К из вхоходного регистра 12ФСпоступает в сумматор 14, где вычисдП фК С 1 )-К 1 К =ДК Доляется выражениеДелитель 7 частоты очищаетсяи в нзаносится со е жтсяи в него 15 .содержимое сумматора 14, После каждого занесения ко а иВ реверсивном счетчике 9 эафикси- К в суммато 14ррван код числа 9 а;анализируется со14, и еслиру ся содержимое сумматорат е(фК 9+Дп К 2, то блоком 2 уп+ ък +(дптупаияций чеся импульс, посй 1 ссивный счетаияци через элемент ИЛИ 8 в ревето блоком 2 управленияя вырабатываетсо ечик 9 и увеличивающий его ся импульскоторый чеф рез элементд ржимое на единицу.ИЛИ 8 поступает на вЗатем пона вход реверсивноления ком по сигналам блока 2 управго счетчика 9, уменьшаяд числ а(К)иэвходногоумоеаедииЦУя его соцержирегистра 12 заноситсяв сумматор 14г е вТак продолжается доде вычисляется выражениепри некотором 1=(д 9 д 1 Р 1)со етех пор, покаКДК 2+дп )-й,2 2сумматора 14 не станет положительныПосле каждого занесения(-К) в сумматор 14 блокЬм 2 управ" .кода числа В это м слУчае по сигналам блока 2управления 6 верй счетчик ус 14( с +ди )-Й )о,3512 заносится в суммато 14р , где выто блоком 2 управления вырабатывает числяется выражениеся импульс, который через элементдп"ф-да" М ф(дп -д 1 СсИЛИ 8 постпаеу т в реверсивный счетчик 9, увеличивая его содержимое наель частоты очищается и в негоединицу.ржимое на переписывается код числа дРф иэ стора 14, кото й зиэ суммаТак продолжается до техкоторый затем также очищапри некотором 1=(д 9 1) со е жиех пор, пока ется. В реверсивном счетчике 9 эа - 9 сод ржимое фиксироваи код чисЛамматора 4 не станет отрицательным,те. при 1 (6941)л и, ь л(ак 9 + д и)-( +4 й 4В этоп 2 ) - (Д 94 +1) К 2О .Если при изменении коэффици нициентауправления ком случае по сигналам блока 2 45 УмножениЯ ЬК 1 О то посигналам блокод числа К иэ входного ка 2 Управления"код числа (-Кд ) изРегистра 12 поступает в сумматор 14, входного Регистра 12 поступает в.где вычисляетсясуммато 14л Э(.р, где вычисляется овыражеДП =(Д 1 Сс(, ДП) ЯКние (ДК-К). Содержимое сумматора 14делитель 7 частоты очищаанализируется блоком 2 управления;ищается, и в не- Если (ДКго переписывается содержимотора 14, который затем также очйимое сумма- иэ вхо ногод регистра 12 поступает вйщается.акже очй- сумматор 14, где вычисляется (дК;Я+В реверсивном счетчике 9 зафикси- альнК =ДК.рован код числа 9 = ,1. -Дальнейшая работа дискретногоЕсли ДК с О, то по сигналам блока п ичаетоты для случая ь К О2 упрвлеия у 14тор очищается Если (ДКи в него заносится код числа (-ДК 2 )92 блока 2 пи ( - К)О, то по сигналамиэ множительного устрой 15ства, э а- то 14управления очищается сумматем код числа д пф иээ делителя 7 час- с 0 код числа Кр и множительное устройство 15Ртоты по тупает в сумма о 14вычисляется выражениеу в сумматор 14, множительДп - ДК92 К и сным устройством 15 перемножаются кодыБлоком 2 управления а92, сумматор 14 очищается и вся содержимое сумматора 14.анализирует- него пе епир сывается содержимое множиу 5 тельного уатройства 15 коКОД ЧИСЛа Ь П 2782140 16 10 Формула изобретения 15 Изменение Составите Тех ед М,К ь В. Черзыка еве О, Билак Редакто Н. Лаза енк Тираж 995и Государделам изо5 Заказ 8166/72 ВНИ п 113П дписноемитета ССткрытийская наб,твенного кретений и ЖРа Москва уш д, 4 5ППП "Патент", г. Ужгбой" ул." Проектная,щая изменению входной частоты умно- жителя(подаче на вход умножителя сигнала "цифровой код") или коэффициента умножения.Использование новых элементов реверсивного счетчика, входного регистра, буферного регистра, сумматора и множительного устройства позволяет повысить быстродействие дискретного умножителя частоты и устранить переходный процесс на выходе дискретного умножителя частоты при изменении частоты входного сигнала или коэффициента умножения.Дискретный умножитель частоты, содержащий последовательно соединенные формирующее устройство и блок управления, генератор эталонной частоты, що выход которого соединен со входами делителей частоты через соответствующие вентили, другие входы которых подключены к выходу блока управления, регистр, блок переноса и элемент ИЛИ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия в него введены реверсивный счетчик, входнойи буферный регистры, сумматор и множительное устройство, при этом входной регистр, буферный регистр, сумматор, первый делитель частоты, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик, блок переноса, регистр и второйделитель частоты соединены последовательно, к выходу блока управленияподключены входы формирующего устройства, делителей частоты регистра,элемента ИЛИ, реверсивного счетчикаблока переноса, множительного устройства, входного регистра, буферногорегистра и сумматора, выход генератора эталонной частоты соединен совторым входом блока управления, выход второго делителя частоты - с третьим входом блока управления, выход первого делителя частоты - совходом сумматора, выход реверсивногосчетчика - со вторым входом множительного устройства, выход входного регистра - со входами первого делителячастоты и сумматора, а выход сумматора - с четвертым входом блока управления и с третьим входом множительного устройства, выход которогоподключен ко входу сумматора,Источникиинформации,принятые во внимание при экспертизе1. Смеляков В. В. Цифровая измерительная аппаратура инфранизких частот, М., "Энергия", 1975, с, 37,рис. 2-1.