Пристрій для множення частоти слідування імпульсів

СОЮЗ СОВЕТСКИХ А СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН 3(51) Н 0 3 К 5/156 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ (21) 3 3 8 3 2 3 0 / 1 8 - 2 1 (22) 12,01.82 ( 4 6 ) 0 7 . 0 9 . 8 3 . Бюл. N 33 ( 7 2 ) Н. И. Макаренко, Е. Н. Буценко и И. Э. Рассказов (53) 6 2 1 . 3 7 4 . 4 ( 0 8 8 . 8 ) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 5 7 6 6 5 8 , кп. Н 0 3 К 5 / 0 1 1076. 2. Авторское свидетельство СССР N 8 8 4 1 0 2 , кл. Н 0 3 К 2 3 / 0 0 , 1 9 8 0 . < ( 5 4 ) ( 5 7 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащее блок коррекции, состоящий из последовательно соединенных элемента переноса, счетчика импульсов, элемента ИЛИ и элемента И, выкоа которого подключен к счетному вхоцу счетчика импупьсов, блок умножения! состоящий из послецовательно соединенных первого счетчика импульсов, запоминающего регистра, сумматора, элемента переноса второго счетчика импульсов, элемента И и эпемента ИЛИ, вы*, о а которого подключен к управляющему входу эпемента переноса и к второму вхоау эпемента И, блока коррекции, первый вхоц которого соецинен с входом младшего разряца сумматора, блока умножения, вторая группа входов которого сое— цинена с шиной логического нудя, синхронизатор, первый вход которого подключен к входной шине, второй вхоц - к первому выхоцу генератора опорной частоты, а выход - к первому входу блока управ ления, первый выход которого соединен с установочными входами делителя частоты и первого счетчика импупьсов блока умножения, счетный вкоа которого соединен с выходом депителя частоты, разрядные выходы которого соединены с разрядными входами эпемента переноса блока коррекции, управляющий вход которого подключен к второму выходу блока управления и управляющему входу запоминающего регистра бпока умножений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью поьышения точности умножений и расширения функциональных возможностей устройства, в него введены элемент совпадения и в блок умножения пополните, дъный элемент И, элемент запрета и целитель частоты, установочный вхоц которого подключен к второму выходу бпока управления, вход к первому входу элемента ИЛИ бпока умножения, второй вход которого соецинен с первым входом бпока управления, второй вхоц которого соецинен с вторым выхоаом генератора опорной частоты, а выход целителя частоты бпока умножения соединен с первым вхоцом дополнительного элемента И этого блока, .второй вкоц которого соединен с вторым вхоцом синхронизатора и первым вхоцом эпемента совпадения, второй вхоц которого соецинен с выходом элемента запрета, бпока умножения, разрядные вхоцы которого соединены с выходами первого счетчика импульсов этого же бпока, 1 1040598 относится к измеритель* • подключены к шине логического нупя, ной технике, автоматике и может быть кроме мпацшего разряца, соециненного использовано в измерителях частоты, с выходом эпемента ИЛИ.блок умножев системах регулирования с частотными ния и синхронизатор, входы которого датчиками и других устройствах цпя ум5 соединены с шиной частоты и с выхоцом ножения частоты. счетчика, а второй вход эпемента И блоИзвестно устройство цля умножения ка коррекции подключен к выходу эпечастоты следования импульсов, содержа— мента ИЛИ блока умножения [2І . шее управляющий блок, ВХОП-ІОЙ формироОднако устройство характеризуется ватель импульсов, генератор опорной to недостаточно высокой точностью умночастоты, делитель частоты, блок умножения из-за возникновения динамической жения и блок коррекции [ і ] . ошибки умножения при увеличении умноОцнако устройство характеризуется жаемой частоты, выраженной в изменении недостаточно высокой точностью умнокоэффициента умножения за счет пропусжения. j 5 ков «шпульсов выходной последовательНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство цля умножения частоты следования импульсов, содержащее управляющий бяок, первый выхоц которого соединен с установочным входом целителя частоты, генератор опорной частоты, выхоц которого подключен к вхоцу делителя частоты, блок умножения, состоящий из элемента ИЛИ, первого счетчика, разрядные выхоцы которого соединены с входами запоминающего регистра и последовательно соединенных элемента переноса, второго счетчика и элемента И, вы30 хоц которого соецинен с первым входом элемента ИЛИ, второй вхоц которого объединен с установочным вхоцом первого счетчика импульсов и подключен к первому выхоцу управляющего блока, а выход - к управляющему вхоцу бпока 35 переноса, при этом вхоц первого счетчика импульсов соединен с выходом целителя частоты, управляющий вход запоминающего регистра - с вторым выходом управляющего бпока, и блок коррекции, состоящий из элемента И и последовательно соединенных элемента переноса, счетчика и эпемента ИЛИ, выход, которого подключен к первому вхоцу элемента И, причем вхоц счетчика импульсов блока коррекции соецинен , с выкоцом элемента И, а разрядные выходы целителя частоты подключены к входам элемента переноса бпока коррекции, управляющий вхоц которого сое- 5 0 динен с вторым выходом управляющего бпока, сумматор, первые входы которого соединены с разрядными выходами запоминающего регистра, вторые входы генератора опорной частоты, а выхоц 55 подключен к вхоцу управляющего блока, причем выход генератора опорной частоты соецинен со счетным вхоцом второго ности. Это связано с тем, что {W+ 1)-я последовательность выходных импульсов формируется из 1 -го периода входной ч частоты и при увеличении входной частоты (К + 1)-й период будет меньше К-го периода умножаемой частоты. Кроме того, ограниченные функционапь? ные возможности, так как известное устройство для умножения частоты рабо тоспособно в ограниченном диапазоне входных частот о т і в х - П 1 1 П ц о і в х m o i x и неработоспособно в диапазоне входных частот о - І& Цепь изобретения - повышение точности умножения и расширение функциональных возможностей эа счет обеспечения возможности умножения частоты следования импульсов в обпасти низких частот. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для умножения частоты следования импульсов, содержащее блок коррекции, состоящий из последовательно соециненных элемента переноса, счетчика импульсов, эпемента ИЛИ и элемента И, выхоц которого поцключен к счетному flxoqy счетчика импульсов, блок умножения, состоящий из последовательно соединенных первого счетчика импульсов, запоминаюігего регистра, сумматора, эпемента переноса, второго счетчика импульсов, элемента И и эпемента ИЛИ, выхоц которого подключен к управляющему вхоау элемента переноса и к второму вхоцу элемента И, бпока коррекции, первый вход которого соецинен с вхоцом мпацшего разряца сумматора, бпока умножения, вторая группа вхопов которого соединена с шиной логического нуля, синхронизатор, первый вхоц которого 101059* ПОЦКПЮЧЄН К ВХОДНОЙ ШИНС, ВТОрОИ БХ.01 устройство работает следующим образом. Импульсы умножаемой частоты поступают на вход синхронизатора 1, При этом,каждым входным импульсом со сдвигом ка интервал времени 0 < і ^ ~- появляется импульс, совпадающий во времени с одним из импульсов эталонной частоты і 0 £ , поступающей на вход блока 2. Блок 2 на каждый импульс синхронизатора формирует два импульса, р а з н е сённых во времени. Длительность этих импульсов определяется частотой іОі = ( 2 - 4 ) i o n . Импульсы £ 0 ^ от генератора 3 через элемент 4 поступают на вхоц целите ля 5, коэффициент деления которого равен заданному коэффициенту К умножения. Импульсы с выхода цеднтепя 5, частота следования которых равна i 0 2 / К , поступают на вхоц счетчика 1 5 . Первым импульсом с бпока 2 переписывается полученное значение коцэв из целителя 5 через блок 9 в счетчик 10 и из счетчика 15 в регистр 17. Этим же импульсом делитель 13 сбрасывается в нуль, образуя на инверсном выхоце последнего единичный уровень, обеспечивающий прохождение импульсов £ 0 ^через элемент 2 1 на счетчик 16. При этом, к моменту прихоца первого импульса с блока 2 на вход целителя 5 поступит N - £0^'*ГВу импупьсов. В счетчике 15 зафиксируется число импульсов Wi , равное целой части от целения N /К, а в делителе 5 зафиксируется остаток импульсов & N - N - Н ц Второй шипупьс с блока 2 сбрасывает ь ноль целитель 5 и счетчик 15, подготавливая их к новому заполнению в сдедуюидай периои T R * Импульсы с элемента 20 появляются кажцый раз, как только счетчик 16, 45 перехоцит ь нулевое состояние, на. выБлок 7 умножения состоит из э л е читающий вход которого через элемента 1 2 запрета, целителя 1 3 частомент 2 1 подаются импульсы і о і от ты, элемента ИЛИ L4, счетчиков 1 5 генератора 3. и 1 6 импупьсов, запоминающего р е При этом, (К - 1)-й импупъс с эпе-* гистра 1 7 , сумматора 1 8 , зпемента 1 9 50 мента 2 0 устанавливает на инверсном переноса, элемента И 2 0 и дополнительвыходе делителя 1 3 нулевой потенного эпрмрнта И 2 1 . циал, который перекрывает доступ импульсов частоты І О £ на вычитающий Делитель 5 , ценитель 1 3 и счетчик 1 5 счетчик 16. К-й импупьс входной после» являются двоичными суммирующими 55 цовательности поступает через эпемент 14 счетчиками, счетчик 1 0 и счетчик 1 6 с выхода синхронизатора 1. являются вычитающими двоичными счетКаждым выходным импупьсом устройства умножения значение выходного к первому выкоцу генератора опорной частоты, а вь хоц - к первок у входу бпока управления, первый выход которого с установочными входами целителя частоты и первого счетчика импупьсов бпока умножения, счетный вход которого соеаинен с выходом целителя частоты, разрядные выходы которого соединены с разряпными входами элемента перено- 10 са блока коррекции, управляющий вхоц которого подключен к второму выходу бпока управления и управляющему вхоцу запоминающего регистра блока умножения , введены элемент совпадения 15 и в блок умножения дополнительный элемент И, эпемент запрета и целитель частоты, установочный вход которого поа.кпючен к второму hhix.oq.-y бпока управления, вхоц - к первому входу 20 элемента ИЛИ блока умножения, второй вход которого соеаинен с первым входом бпока управления,второй вход которогосоецинен с В1 орым вычодом генератора опорной частоты, а вы\оД ае ЛИТР ля частоты*" пока умноже- 25 ния соединен с первым вхоцом дополнительного элемента И этого блока, второй вхоц которого соединен с вторым входом синхронизатора и первым входом элемента совпадения, второй вход к о 30 торого соединен с выходом элемента запрета, бпока умножения, разрядные входы которого соединены с выходами первого счетчика импульсов этого же блока. 35 На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство соцержит синхронизатор 1, блок 2 управления, генератор 3 опорной частоты, целитель 5 частоты, элемент 4 совпадения, блок 6 коррекции 40 и блок 7 умножения. Блок 6 коррекции состоит и з элемента И 8 , элемента 9 переноса, счетчика 1 0 импульсов, э л е мента ИЛИ 1 1 . 1040598 коц% сумматора 18, равное коду N* , где - максимальная емкость при і N * Q и N, It) при \Ч ~ О переписью счетчика 15; Бается через эпемент 19 в счетчик 16 К - коэффициент умножения. и процесс вычитания повторяется. В диапазоне входных частот О Очевидно, что выходные импульсы *9Х rnin в работу вступает бпок 12 будут расставлены равномерно только перекрытия доступа частоты f 0 ? через при N -кратком К, т, е. при й N = 0 , элемент 4 на ценитель 5, тем самым При Л N Ф О блок коррекции 6 осу сохраняя максимальный кор С ^ а к в шествпяет коррекцию расстановки в ы счетчике 1 5 . 10 ходных импупъсов по времени внутри Выходной (К - 1)-й импульс умножипериода Т вх. Коррекция производится теля вырабатывает на инверсном выхоследующим образом. де делителя 1 3 нулевой потенциал, заПри & N ф О , значение которого прещающий цоступ импульсов 1О2 че~ , находится в счетчике 10, на выходе элемент 1 1 , соединенного с входом млад- 15 Рез элемент 2 1 на счетчик 16, тем шего разряца сумматора 18, присутстсамым прекращая цоступ импульсов с вует единичный уровень. Каждый выходэлемента 20 на элемент 14. Импульной импульс устройства переписывает сы на выхоце умножителя частоты выходной код сумматора 18, значение могут появиться только с приходом которого буцет равно Н і + 1 в счет— 2о следующего импульса I ^ } который чгк 1 6 . В этом спучае появление обеспечивает прохождение частоты 1 0 2 следующего выходного импульса буцет на счетчик 16 и целитель 5. позже на время "^QI • Кроме того, Таким образом, предлагаемый споимпульсы с выхода элемента 14 через элемент 8 подаются на вычитающий 2 5 соб контроля выходных импульсов умноженной ^частоты позволяет обеспечить вход счетчика 1 0 и из числа й N выработоспособность устройства во всем читается единица. За время Т Є і £ эта диапазоне входных частот от О цо . операция производится д N раз пока счетчик 10 не установится в ноль. При этом, на выходе элемента 1 1 30 установится нулевой уровень, запрещающий прохождение импупъсов на вычитающий вход счетчика 1 0 и исключающий коррекцию кода М регистра 17 при ^ перезаписи его в счетчик 16. 35 Минимальная частота і ex. min • П Р И , которой осуществляется равномерная расстановка импупъсов на выходе умножителя частоты, опреаепяется выражением i02 40 г і ЙХ П И П ' Максимальная абсолютная погрешность любого из К выходных импульсов в диапазоне умножаемых ч а с т о т ^ в х m i n цо £ В ї т с и в н у т р и периопа Т в х не превышает значение Т 0 £ И определяется только погрешностью привязки импучьс ч вхоцной частоты к импульсам частоты -£02 генератора. Слецовательно?предлагаемое устройство позволяет уменьшить или вообще исключить динамическую ошибку в умножителе при изменении умножаемых частот в сторону увеличения.