Умножитель частоты

Недостатком известного умножителя является то, что запаздывание приумножении изменяется в зависимостиот значения входной умножаемой частоты при переходе из.одного,поддиапазона умножаемых частот в другой.(величина поддиапазона определяетсядвухкратным изменением частоты).При этом в точках перехода из одного поддиапазона в другой появляетсядополнительная погрешность за счетнесогласованности кода периода, формируемого в измерителе периода, икода поддиапазона, формируемого вуправляемом генераторе.Цель изобретения - повышение динамической точности умножения,15Указанная цель достигается тем,что в умножитель частоты, содержащий блок управления, подключенныйпервым импульсным входом к шиневвода умножаемой частоты, вторым 20импульсным входом - к первому выходугенератора сетки частот, счетнымвыходом - к счетному, входу измерителя периода, выходом обнуленияко входам обнуленИя измерителя периода и основного управляемого генератора, а первым управляющим выходомк управляющему входу основного регистра, соединенного. входамипервой группы разрядов с информационными выходами измерителя периода, управляющий выход которого подключен к управляющему входу основного управляемо. -го генератора, соединенного входамиопорных частот с выходами генераторасетки частот, и вычитатель частоты35выход которого является выходом умножителя частоты, а первый вход подключен к частотному выходу двоичногоумножителя, соединенного частотнымвходом с выходом вычитателя частот, 40введены группа из (и) го дополни-тельных регистров (где и - количество частот, формируемых генераторомсетки частот), узел формированиязадержки, формирователь импульсов и 45дополнительный управляемый генератор,причем каждый 1-ый (1( 1(п) дополнительный регистр соединен выходамипервой и второй групп разрядов соответственно со входами пеРвой и второй групп разрядов (1+1)-го дополни"тельного регистра, а управляющим входом - с (1+1)-ым управляющим выходомблока управления, причем (и) -ыйдополнительный регистр подключен выходами первой группы разрядов к инфорфационным входам двоичного умножителя, выходами второй группы разрядов - к информационным входам дополнительного управляемого генератора,а управляющим входом - к и-ому управ- щляющему выходу блока управления,соединенного третьим импульсным входом с выходом формирователя импульсов, с первым управляющим входом двоичного умножителя и со входом управ- р ления установкой кода дополнитель,ного управляемого генератора, а группой из и информационных входов -с первой группой выходов основного управляемого генератора, подключенного второй группой выходов ко входам второй группы разрядов основного регистра, выходы первой и второй групп разрядов которого соединены соответственно со вхОдами первой и второй групп разрядов первого дополнительного регистра, причем дополнительный управляемый генератор подключен вхОдами опорных частот к вы,ходам генератора сетки частот, а выходом - ко второму входу вычитателя частот, причем шина ввода умножаемой частоты соединена с сигнальным входом узла формирования задержки, подключенного тактовым входом к соответствующему выходу генератора сетки частот, а выходом - ко второму управляющему входу двоичного умно- жителя, соединенного управляющим выходом со входом формирователя импульсов.Кроме того, блок управления содержит группу из и дешифраторов группу из (и+1) -го элементов ИЛИ,две группы по и последовательно соединенных формирователей, и групп по и эле ментов И и клюЧ, выход которого является счетным выходом блока управления, первый вход соединен со входом первого формирователя первой.группы формирователей, а первый и второй входы ключа являются соответственно первым и вторым импульснйми входами блока управления, причем каждый 1-ый (11 п) элемент И каждой -ой. (143(п) группы элементов И подключен первым входом к выходу 1 - 1 +1)-го формирователя первой группы формирователей (где 1 - 1/ - модуль разности), а вторым вхо 1.ом к выходу З-го дешифратора, соединенного входами с информационными входами блока управления, причем каж- дый -ый вход первого элемента ИЛИ подключен к выходу (и-Э+1)-го элемента И -ой группы элементов И, а входы каждого Е-го. (2 Еп) элемента ИЛИ соединены с выходами Й)-ых элементов И всех групп элементов И и .с выходом (и+2)-го формирователя второй группы формирователей, причем вход первого формирователя второй группы формирователей является третьим импульсным входом блока управления, выход первого элемента ИЛИ является выходом обнуления блока управления, а выход каждого К -го (2 Е(л) элемента ИЛИ - (К - 1) -ым управляющим выходом блока управления,При этом двоичный умножитель содержит группу элементов И, элемент ИЛИ, счетчик и регистр, входы разрядов которого являются информационными входами двоичного умножителя, управляющий вход - первым управляющим входом двоичного умножителя, а выходы разрядов подключены к первым входам элементов И, соединен ных вторыми входами с выходами разрядов счетчика, счетный вход и вход обнуления которого являются соответственно частотным входом и вторым управляющим входом двоичного умно- жителя, а выход переполнения в .управляющим выходом двоичного умножителя, причем выходы элементов И подключе- ны ко входам элемента ИЛИ, выход которого является частотным выходом двоичного умножителя.15На фиг.1 показана блок-схема предлагаемого умнокителя; на фиг.2 .структурная схема блока управления.Умножитель частоты (фиг.1) содержит блок 1 управления, подключенный 20 первым импульсным входом 2 к шине ввода. умножаемой частоты, вторым импульсным входом 3 - к первому выходу генератора 4 сетки частот, счетным выходом 5 - к,счетному входу 25 измерителя 6 периода, выходом 7 обнуления - ко входам обнуления измерителя б и основного управляемого генератора 8, а первым управляющим выходом 9 -к управляюцему входу основного регистра 10, Регистр 10 соединен входами первой группы разрядов с информационными выходами измерителя б, управляюций выход которого подключен к управляющему входу генератора 8, соединенноговходами опорных частот с выходами генератора 4,Вычитатель 11 частот, выход которого является выходом умножителя частоты, подключен первым входом к частотному выходу двоичного умножи О теля 12, а вторым входом - с выходом дополнительного управляемого генератора 13. Выход вычитателя 11 подключен к частотному входу двоичного умножителя 12. Каждый 1-ый 45 (11 п) дополнительный регистр 14 (где и-количество частот, формируемых генератором 4) соединен выходами первой и второй групп разрядов соответственно со входами первой и вто- .5 О рой групп разрядов (1+1) -го дополнительного регистра 14, а управляющим входом - с (1+1) -ым управляющим выходом 9 блока 1 управления, причем (и)-ый дополнительный регистр 14 подключен выходами первой группы разрядов к информационным входам двоичного умножителя 12, выходами второй группы разрядов - к инфбрмационным входам генератора 13, а управляющим входом - к и-ому управляюце- ,60 му выходу 9 блока 1 управления.Блок 1 соединен третьим импульсным входом 15 с выходом формирователя 16 импульсов, с первым управляющим входом двоичного умножителя 12 65 и со входом управления установкой кода генератора 13, а группой из 12-ти информационных входов 17 с первой группой выходов генератора 8. Генератор 8 подключен второй группой выходов ко входам второй группы разрядов регистра 10, выходы первой и второй группы разрядов которого соединены соответственно со входами первой и второй групп разрядов первого дополнительного регистра 14. Генератор 13 подключен входами опорных частот к выходам генератора 4. Шина ввода умножаемой частоты соединена с сигнальным входом узла 18 формирования задержки, подключенного тактовым входом к соответствующему выходу генератора 4, а выходом - ко второму управляющему входу двоичного умножителя 12, соединенного управляющим выходом со входом формирователя 16 импульсов.Двоичный умножитель 12 содержит группу элементов И 19, элемент ИЛИ 20, счетчик 21 и регистр 22, входы разрядов которого являются информационными входами умножителя 12, управляющий вход - первым управляющим входом умножителя 12, а выходы разрядов подключены к первым входам элементов И 19. Вторые входы элементов И 19 соединены с выходами разрядов счетчика 21, счетный вход и выход обнуления которого являются соответственно частотным входом и вторым управляюцим входом умножителя 12, а выход переполнения - управляющим выходом умножителя 12. Выходы элементов И 19 подключены ко входам элемента ИЛИ 20, выход котброго является частотным выходом умно- жителя 12Блок 1 управления (фиг,2) содержит группу из п дешифраторов 23, и групп по и элементов И 24, группу из (и+1)-ых элементов ИЛИ 25, первую группу из и последовательно соединенных формирователей 26, вторую группу из п последовательно соединенных .формирователей 27 и ключ 28, выход которого является счетным выходом 5 блока 1, первый вход соединен со входом первого формирователя 26-1 первой группы формирователей, а первый и второй входы ключа являются соответственно первым и вторым импульсными входами 2 и 3 блока 1Каждый -ый (13.п) элемент И 24 4 аждой З ой (13 и) группы элементов И подключен первым входом к выходу (/1-К(+1)-го формирователя первой группы формирователей 26 (где(1 - Ю - модуль разности), а вторым входом - к выходу 3-го дешифратора 23, соединенного входами с информационными входами 17 блока 1. Каждый 3-ый вход первого элемента ИЛИ 25-1 подключен к выходу (и+1)-го элемента И 3-ой группы элементов И 24, а выходы каждого К -го (2 Еп) элемента ИЛИ 25.кмин-ваксгде Е 1 Е(та- соответственно минимальное и максимальное значение умножаемой частоты,поступает на вход 2 блока 1 управления, где подается на первый вход клю-,ча 28 (фиг.2) и вход первого формирователя 26-1, Иа время, равное длительности входного импульса Гнключ 28 закрывается, а на выходахпервой группы формирователей 26 последовательно формируются и сдвинутыхво времени импульсов, которые прохо-,дят на управляющие выходы 9 черезсоответствующую группу открытых элементов И 24, управляемых по вторымвходам сигналами с группы дешифраторов 23,Каждый дешифратор, данной группынастроен на код определенного .поддиапазона и включение одного из нихв момент окончания периода Т( входной частоты обеспечивает соответствующее распределение сигналов навыходах 9 блока 1 управления. Распределение информации в регистре 10.и группе дополнительных регистров14 происходит следующим образом.Допустим, что в регистре 22 двоичного умножителя 12 находится код Ммсоответствующий максимальному периоду входной частоты Й , Если при,этом частота Е на входе умножителярезко изменяется - увеличиваетсяДо Й макто к МОМенту окончанияРазвеРтки кода Юмав измеРителе бпериода последовательно формируетсяряд И 1 кодовых эквивалентов входнойчастоты, число которых равно численному значению динамического диапазонаданного умножителя. В моменты окончания каждого из периодов Т сраба(тывает дешифратор 23"и, настроенныйна код поддиапазона, к которому относится йм. Дешифратор 23-и управляет соответствующей и-ой группой элементов И 24. При этом первымимпульсом на выходах 9 содержимоепредпоследнего (и) -го дополнительного регистра 14 группы переписывает,соединены с выходами -1)-ых элементов И всех групп элементов И 4 и с выходом (и-)с+2) -го формирователя второй группы формирователей 27, Выход первого формирователя 2,7-1 второй группы формирователей является третьим импульсным входом 15 блока 1, выход первого элемента ИЛИ 25-1 - выхо,дом 7 обнуления блока 1, а выход каждого К -го (21 и) элемента ИЛИ 25 с) -ым управляющим выходом 9 бло - ка 1.Умножитель работает следующим образом.Импульсная последовательность с частотой ся в последний и-ый регистр 14, вторым импульсом содержимое (и)-горегистра 14 переписывается в (и) -ый регистр 14 и так далее. Последнимимпульсом на выходах 9 содержимоесчетчиков измерителя б периода иуправляемого генератора 8 переписывается в регистр 10, После этогоимпульс обнуления, формируемый навыходе элемента ИЛИ 25-1 с задержкойотносительно последнего импульса свыходов 9, устанавливает счетчики.измерителя б периода и управляемогогенератора 10 в нулевое состояние.Таким образом, к моменту окончания развертки кода периода минимальной частоты Г в регистрах 10 и 14хранятся коды, соответствующие Гма,.В момент окончания развертки кодаБмс, в двоичном умножителе 12 на выМаксходе переполнения счетчика 21 форми руется сигнал, поступающий на формирователь 16. Ймпульсом с выхода последнего содержимое из последнего дополнительного регистра 14 переписывается в регистр 22 двоичного умножителя 12 и в регистр дополнительного управляемого генератора 13. Причем в регистр 22 двоичного умножителя 12 записывается код периода входной частоты Й ,а в регистр дополнительного управляемого генератора 13код, соответствующий номеру поддиапаэона.С выхода формирователя 16 импульспоступает также на вход 15 формирователей 27Импульсы с выходов последних проходят через элементы ИЛИ 25 навыходы 9 блока 1. При этом первым им-.пульсом содержимое (и)-го регистра14 переписывается в и-ый регистр 14,вторым импульсом содержимое. (и) 40 регистра 14 переписывается в (и) -ыйрегистр 14 и так далее. Последнимимпульсом содержимое из регистра 10переписывается в первый регистр 14.Если предположить, что частота Г навходе умножителя резко изменяется впротивоположную сторону и стает рав-ной к минто работа устройстваосуществляется следующим образом.До момента окончания кодированияпериода Тмц входной частоты в двоичном умножителе 12 происходит последовательная развертка содержимогорегистров 10 и 14. В момент окончания кодирования Тв счетчике измерителя б периода содержится кодовый эквивалент периода,. в счетчике управляемого генератора 8 - кодномера поддиапазона, а регистры 10и 14 условно очищены. Дешифратор23-1, настроенный на поддиапазон, 40 к которому относится частота ймнвключает первую группу элементовИ 24. Импульсы, формируемые в моментокончания текущего периода первойгруппой формирователей 26, проходят 65 через соответствующие элементы И 24)ТО Тх глс 1 кс Таким .образом, через время, равное Тг.с, , на выходе пересчетного элемента формируется сигнал, поступающий на вход формирователя. С выхода последнего импульс поступает на вход обнуления счетчика 21 двоичного умножителя 12 и на сброс ключа узла 18. Ключ закрывается, но первым же после этого импульсом частоты Г он открывается вновь. 45 50 При синхронной работе умножителя импульс, формируемый узлом 18 формирования задержки, совпадает с моментом обнуления счетчика 21 двоичного умножителя 12 и подтверждает состояние счетчикаПри нарушении синхрони-, зации работы умножителя, что может60 произойти за счет сбоя одного иэ ре- гистров 10 и 14, импульс с выхода узла 18 формирования задержки вводит умножитель в синхронизгл, что обеспечивает надежную работу углножителя. 65 ИЛИ 25 на выходы 9 блока 1. Первый 1импульс переписывает соцержимое счетчиков измерителя б периода и счетчика управляемого генератора 8 частоты в регистр 10. Второй импульс содержимое регистра 10 переписывает в первый 5 иэ дополнительных регистров 14 и так далее. Последним импульсом содержимое из (и) -го регистра 14 переписывается в п-ый регистр 14. Содержимое и-го регистра 14 сигналом с выхода формирователя 16, появляюцегося в момент окончания развертки кода предыдущего периода, переписывается в регистры двоичного умножителя 12 и дополнительного управляемого генератора 4.В общем случае логика работы блока 1 управления такова, что содержимое счетчиков измерителя б периода и управляеглого генератора 8 частоты сигналами выходов 9 блока 1 (распре деление которых определяется номером сработавшего дешифратора 23 блока 1 управления) заносится в регистр с номером, равным номеру поддиапаэона. Таким образом, предлагаемый умножи тель частоты обеспечивает полную развертку каждого кода текуцего периода в случаях резких изменений частоты на входе умножителя, что и исключает динамическую погрешность30Для синхронизации работы умножителя в него. введен узел 18 формирования задержки, состояций,в общем случае, /из пересчетного элеглента, формирователя и ключа. 1-шй импульс входной частоты Х открывает ключ, через который на вход пересчетного элемента с выхода генератора 4 сетки частот поступают импульсы тактовой частоты Йо. Коэффициент пересчета К пересчет- ного элемента и период ТО тактовой частоты выбираются из условия Таким образом, предлагаемый умножитель частоты позволяет по сравнению с известным эа счет введения новых узлов и связей увеличить динамическую точность умножения и расширить динамический диапазон измененйя входного сигнала.Формула изобретения1. Умножитель частоты, содержащий блок управления, подключенный первым импульсным входом к шине ввода умножаемой частоты, вторым импульсным входом - к первому выходу генератора сетки частот, счетным выходом - к счетному входу измерителя периода, выходом обнуления - ко входам обнуления измерителя периода и основного управляемого генератора, а первым управляющим выходом - к управляющему входу основного регистра, соединенного входами первой группы разрядов с информационными выходами измерителя периода, управляющий выход которого подключен к управляющему входу основного управляемого генератора, соединенного входами опорных частот с выходами генератора сетки частот, и вычитатель частоты, выход которого является выходом умножителя частоты, а первый вход подключен к частотному выходу двоичного умножителя, соединенного частотным входом с выходом вычитателя частот, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения динамической точности умножения, в него введены группа из (и) -го дополнительных регистров (где и - количество частот, формируемых генератором сетки частот), узел формирования задержки, формирователь импульсов и дополнительный управляемый генератор, причем каждый 1 в й (1 1 сп - 1) дополнительный регистр соединен выходами первой и второй групп разрядов соответственно со входами первой и второй групп разрядов (1+1)-го дополнительного регистра, а управляющим входом - с (1+1)-ым управляющим выходом блока управления, причем (и)-ый дополнительный регистр подключен выходами первой группы разрядов к информационным входам двоичного умножителя, выходами второй группы разрядов - к информационным входам дополнительного управляемого генератора, а управляюцим входом - к и-ому управляющему выходу блока управления, соединенного третьим импульс ным входом с выходом формирователя импульсов, с первым управляющим входом двоичного умножителя и со входом управления установкой кода дополнительного управляемого генератора, а группой иэ и информационных входовс первой группой выходов основного управляемого генератора, подключен нсго второй группой выходов ко вхо 868756 12дам второй группы разрядов основного регистра, выходы первой и второй групп разрядов которого соединены соответственно со входами первой и второй групп разрядов первого дополнительного регистра, причем дополнительный управляемый генератор подключен входами опорных частот к, выходам генератора сетки .частот, а выходом - ко второму входу вЫчитателя частот, причем шина ввода умножаемой частоты соединена с сигнальным входом узла формирования задержки, подключенного тактовым входом к соответствующему выходу генератора сетки частот, а выходом - ко второму управляющему входу двоичного умножи теля, соединенного управляющим выходом со входом формирователя импульсов.2. Умножитель по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок управ ления содержит группу из и дешифраторов, группу из (п+1)-го элементов ИЛИ, две группы по и последовательно соединенных формирователей, п групп по и элементов И и ключ, выход 5 которого является счетным выходом блока управления, первый вход соединен со входом первого формирователя первой группы формирователей, а пер" вый и второй входы ключа являются соответственно первым и вторым импульсными входами блока управления, причем каждый 1-ый (11 п) элемент И каждой Э-ой (1 Э и) группы элементов И подключен первым входом к выходу (11-)с 1 +1) -го формирователя первой группы формирователей (где / 1-)/ - модуль разности), а вторым входом - к выходу 3-го дешифратора, соединенного входами с информационными вхо дами блока управления, причем каждый 40 З-ый вход первого элемента ИЛИ подключен к выходу (и+1)-го. элемента И 3-ой группы элементов И, входы3, Умножитель по п,1, о т л и ч а ю щ и й с Ф тем, что двоичный умножитель содержит группу элементов И, элемент ИЛИ, счетчик и регистрФ входы разрядов которого являются информационными входами двоичного умножителя, управляющий вход - первым управляющим входом двоичного умножителя, а выходы разрядов подключены к первым входам элементов И, соединенных вторыми входами с выходами разрядов счетчика, счетный вход и вход обнуления которого являются соответственно частотным входом и вторым управляющим входом двоичного умножителя, а выход переполнения управляющим выходом двоичного умно- жителя, причем выходы элементов И пбдключены ко входам элемента ИЛИ, выход которого является частотным выходом двоичного умножителя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское р 354412, кл. О 2, Авторское Р 435582, кл, 6 3. Авторское Р 312373, кл. Н(прототип), свидетельство СССР06 Р 7/52, 1969.свидетельство СССР06 Г 7/52, 1970.свидетельство СССР03 К 5/00, 1969 каждого к -го (2 ЕФп) элемента ИЛИсоединены с выходами (К)-ых элементов И всех групп элементов И и свыходом (и+2)-го Формирователявторой группы формирователей, причемвход первого формирователя второйгруппы формирователей является третьим импульсным входом блока управления, вЫход первого элемента ИЛИявляется выходом обнуления блокауправления, а выход каждого К -го(2 Мп) элемента ИЛИ - (К)-ым управляющим выходом блока управления.ка илиал ППП Патент, г. ужгород, ул, Проектная,330/71 ВНИИПИ Гос по делам 13035, Москв