RU2044405C1 - Умножитель частоты - Google Patents

Abstract

Использование: умножитель частоты следования импульсов может использоваться в измерительной технике, в устройствах автоматической подстройки частоты. Сущность изобретения: устройство содержит генератор импульсов, делитель частоты, элементы И и ИЛИ, триггер, счетчики импульсов, регистр сдвига и шины управления, входную, выходную. 2 ил.

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для умножения частоты и слежения за изменением входной частоты в различных радиотехнических устройствах.

Известен умножитель частоты [1] содержащий последовательно соединенные линию задержки, первый ждущий мультивибратор, первый делитель частоты, второй ждущий мультивибратор, первый инвертор и фазометр, последовательно соединенные реверсивный счетчик, преобразователь код-напряжение и управляемый генератор, а также второй делитель частоты, второй инвертор, первый и второй элементы совпадения, первые входы которых подключены к выходам фазометра, а выходы подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, второй вход второго элемента совпадения подключен к выходу второго инвертора, а третий вход к выходу второго ждущего мультивибратора, при этом входы линии задержки, второго делителя частоты, второго инвертора и вторые входы фазометра и первого элемента совпадения объединены и являются входом умножителя, а также содержит триггер, входы которого подключены к входу и выходу второго делителя частоты, а выход к четвертому входу второго элемента совпадения, выход которого подключен к другому входу второго делителя частоты, а выход управляемого генератора подключен к сигнальному входу первого делителя частоты и является выходом умножителя частоты.

Однако в данном умножителе частоты из-за необходимости визуального наблюдения и ручной перестройки схемы снижаются быстродействие и точность обеспечения заданного коэффициента умножения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является умножитель частоты [2] содержащий последовательно соединенные реверсивный счетчик, преобразователь кода в напряжение, управляемый генератор и первый делитель частоты, последовательно соединенные второй делитель частоты, первый триггер и первый элемент И, последовательно соединенные второй делитель частоты, первый триггер и первый элемент И, последовательно соединенные второй триггер и второй элемент И, элемент НЕ, вход которого соединен с первым входом второго триггера, и точка их соединения является входом умножителя частоты, при этом выход умножителя соединен с выходом управляемого генератора, а также последовательно соединенные первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с первым входом второго триггера и вторым входом первого элемента И, третий триггер, третий элемент И, второй вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, четвертый триггер, четвертый элемент И и второй элемент ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, а второй вход с выходом третьего элемента И, между выходом управляемого генератора и вторым входом второго элемента И третий делитель частоты, выход которого соединен также с первым входом второго делителя частоты, а выход с вторым входом четвертого элемента И, между выходом первого делителя частоты и вычитающим входом реверсивного счетчика последовательно соединенные пятый элемент И и третий элемент ИЛИ, при этом первый вход третьего элемента ИЛИ соединен также с вторым входом второго триггера, выход элемента НЕ соединен с вторым входом первого делителя частоты и вторым входом пятого элемента И, выход второго элемента И соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход первого элемента И соединен с вторым входом первого триггера, вторым входом третьего триггера и вторым входом второго делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и вторым входом четвертого триггера.

Этот умножитель поддерживает заданный коэффициент умножения, однако имеет недостаточно широкий динамический диапазон входных частот.

Для ускорения установления режима работы при одновременном расширении динамического диапазона в сторону повышения входной частоты в умножитель частоты, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, информационные входы которого соединены с шиной управления, и первый элемент И, второй вход которого соединен с первым выходом триггера, вход которого через второй элемент И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, последовательно соединенные третий элемент И, второй элемент ИЛИ и первый счетчик импульсов, четвертый элемент И, второй вход которого соединен с выходом делителя частоты, пятый элемент И, третий элемент ИЛИ и входную и выходную шины, дополнительно введены регистр сдвига, шестой элемент И, второй, третий и четвертый счетчики импульсов, при этом информационный вход регистра сдвига соединен с входной шиной, тактовый вход с выходом генератора импульсов и с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И и с выходом регистра сдвига, второй выход триггера соединен с вторым входом элемента И, с первым входом шестого элемента И и с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с синхровходом четвертого счетчика импульсов, установочный вход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выходы соединены с информационными входами первого счетчика импульсов, синхровход которого соединен с выходом пятого элемента И, выход с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с выходной шиной, второй вход с установочным входом второго счетчика импульсов и с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, синхровход которого соединен с выходом шестого элемента И, информационные входы соединены с выходами третьего счетчика импульсов, синхровход которого соединен с выходом первого элемента И, установочный вход с выходом третьего элемента И.

На фиг. 1 представлена функциональная схема умножителя частоты; на фиг. 2 временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.

Умножитель частоты содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, информационные входы которого соединены с шиной 3 управления, и первый элемент И 4, второй вход которого соединен с первым выходом триггера 5, вход которого через второй элемент И 6 соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 7, последовательно соединенные третий элемент И 8, второй элемент ИЛИ 9 и первый счетчик 10 импульсов, четвертый элемент И 11, второй вход которого соединен с выходом делителя 2 частоты, пятый элемент И 12, третий элемент ИЛИ 13 и входную и выходную шины 14 и 15.

Умножитель частоты дополнительно содержит регистр 16 сдвига, шестой элемент И 17, второй, третий и четвертый счетчики 18, 19 и 20 импульсов, при этом информационный вход регистра 16 сдвига соединен с входной шиной 14, тактовый вход с выходом генератора 1 импульсов и с первым входом пятого элемента И 12, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И 4 и с первым входом третьего элемента И 8, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И 6 и с выходом регистра 16 сдвига, второй выход триггера 5 соединен с вторым входом второго элемента И 6, с первым входом шестого элемента И 17 и с вторым входом четвертого элемента И 11, выход которого соединен с синхровходом четвертого счетчика 20 импульсов, установочный вход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ 7, выходы соединены с информационными входами первого счетчика 10 импульсов, синхровход которого соединен с выходом пятого элемента И 12, выход с вторым входом второго элемента ИЛИ 9, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ 13, выход которого соединен с выходной шиной 15, второй вход с установочным входом второго счетчика 18 импульсов и с выходом первого элемента ИЛИ 7, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика 18 импульсов, синхровход которого соединен с выходом шестого элемента И 17, информационные входы соединены с выходами третьего счетчика 19 импульсов, синхровход которого соединен с выходом первого элемента И 4, установочный вход с выходом третьего элемента И 8.

Устройство работает следующим образом.

Входная импульсная последовательность, поступающая на входную шину 14, синхронизируется на регистре 16 сигналом высокой частоты с генератора 1 и нормируется по длительности. Затем эта синхронная импульсная последовательность (фиг. 2а) поступает на счетный триггер 5, с выходов которого стробирующие импульсы (фиг. 2б,в) длительностью, равной периоду синхронной импульсной последовательности, поочередно открывают и закрывают элементы И 4, 6, 8, 11, 12 и 17. Синхронная импульсная последовательность с помощью триггера 5 разделяется на две последовательности, выделяемые на элементах И 6 и 8 (фиг. 2д).

В первый период входной последовательности пусть открыты элементы И 6, 11 и 17 и закрыты элементы И 4, 8 и 12. Счетчик 20 обнуляется по сигналу с элемента И 6 (фиг.2г). По команде с шины 3 задается на делителе 2 коэффициент N умножения входной частоты. Через элемент И 11 поделенная в N раз высокочастотная импульсная последовательность (фиг. 2е) поступает на синхровход счетчика 20, который подсчитывает (фиг. 2ж) число импульсов за период входной последовательности.

В следующий период входной последовательности элементы И 6, 11 и 17 закрыты, а элементы И 4, 8 и 12 открыты, сигналом с элемента И 8 (фиг. 2д) обнуляется счетчик 19. Подсчет импульсов поделенной высокочастотной последовательности с выхода элемента И 4 (фиг. 2г) осуществляется счетчиком 19 (фиг. 2и), а импульсом (фиг. 2д) код счетчика 20 переносится в счетчик 10, на синхровход которого поступает с элемента И 12 высокочастотная последовательность.

Код, записанный в счетчик 10, начинает считываться в убыстренном в N раз темпе (фиг. 2к) и после каждого цикла считывания на выходе счетчика 10 появляется импульс, который, пройдя через элемент ИЛИ 9 (фиг.2е), вновь записывает в счетчик 10 код, который хранится весь период в счетчике 20. И цикл считывания кода повторяется вновь, причем количество таких циклов равно N-коэффициенту умножения.

В следующем периоде входной частоты вновь идет подсчет импульсов счетчиком 20, предварительно обнуленным в начале периода, а на счетчике 18 идет циклический процесс вычитания (фиг. 2м). Сигналы с элементов ИЛИ 7 (фиг. 2и) и ИЛИ 9 (фиг.2л) складываются на элементе ИЛИ 13 и поступают на выходную шину 15 (фиг. 2о).

Claims (1)

1. УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, информационные входы которого соединены с шиной управления, и первый элемент И, второй вход которого соединен с первым выходом триггера, вход которого через второй элемент И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, последовательно соединенные третий элемент И, второй элемент ИЛИ и первый счетчик импульсов, четвертый элемент И, первый вход которого соединен с выходом делителя частоты, пятый элемент И, третий элемент ИЛИ и входную и выходную шины, отличающийся тем, что, с целью ускорения установления режима работы при одновременном расширении динамического диапазона в сторону повышения входной частоты, в него введены регистр сдвига, шестой элемент И, второй четвертый счетчики импульсов, при этом информационный вход регистра сдвига соединен с входной шиной, тактовый вход - с выходом генератора импульсов и с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И и с выходом регистра сдвига, второй выход триггера соединен с вторым входом второго элемента И, с первым входом шестого элемента И и с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с синхровходом четвертого счетчика импульсов, установочный вход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выходы соединены с информационными входами первого счетчика импульсов, синхровход которого соединен с выходом пятого элемента И, выход с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с выходной шиной, второй вход с установочным входом второго счетчика импульсов и с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, синхровход которого соединен с выходом шестого элемента И, информационные входы с выходами третьего счетчика импульсов, синхровход которого соединен с выходом первого элемента И, установочный вход с выходом третьего элемента И.

Images