SU1115048A1 - Умножитель частоты - Google Patents

Description

. f Изобретение относитс  к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано дл  делени  повтор ющихс  одинаковых по длительности или медленно измен ющихс  временных интервалов на целое число равных частей. Известны умножители частоты, построенные на элементах цифровой техники , которые содержат генераторы тактовых импульсов, счетчики, регист ры и логические схемы сравнени  l. Недостаток этих умножителей частоты состоит в том, что в их выходном сигнале присутствует паразитна  частотна  модул ци . Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  след щий умножитель частоты, содержащий измеритель рассогласовани , первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход через делитель частоты - с выходной шиной, к которой подключен выход управл емого делител  частоты, выполн ющего функцию преобразовател  код - временной интервал. В состав устройства вход т также генератор импульсов, триггер, счетчик, реверсивный счетчик и элемент И С2, Недостатком известного устройства  йл етс  низка  точность, котора  обусловлена паразитной модул цией выходных импульсов, так как в процессе изменени  кода реверсивного счетчика, который подключен к управл ющим входам управл емого делител  частоты, измен етс  период выходных импульсов (этот эффект особенно силь но сказываетс  при больших значени х коэффициента умножени  частоты). Недостатком известного умножител  частоты  вл етс  также малое быстродействие , которое обусловлено тем, что величина приращени  кода в реверсивном счетчике в каждом периоде ограничена , поэтому при скачках входной частоты переходной процесс в умножителе частоты длитй  несколько периодов . Целью изобретени   вл етс  повыш ние точности при одновременном повы шении быстродействи . Поставленна  цель достигаетс  те что в умножитель частоты, содержащи преобразователь код - временной интервал , выход которого  вл етс  вы .ходом устройства, делитель частоты 48,2 и Измеритель рассогласовани , первый вход которого через делитель частоты соединен с выходом устройства, дополнительно-введены первый и второй преобразователи временной интервал код и сумматор, перва  и втора  группы входов которого соединены с выходами соответственно первого и второго преобразователей временной интервал - код, а выходы - с управл ющими входами преобразовател  код временной интервал, при этом вход первого преобразовател  временной интервал - код соединен с вторьтм входом измерител  рассогласовани , а вход второго преобразовател  временной интервал - код соединен с выходом измерител  рассогласовани , выход знака которого подключен к входу управлени  сумматора, а вход через формирователь импульсов - к входу устройства. На фиг. 1 приведена блок-схема умножител  частоты; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. Умножитель частоты содержит последовательно соединенные формирователь 1 импульсов, преобразователь 2. временной интервал - код, сумматор 3, преобразователь 4 - временной интервал, а также измеритель 5 рассогласовани , делитель 6 частоты и преобразователь 7 временной интервал - код. При этом первый вход измерител  5 подключен к выходу формировател  1 импульсов, а второй вход через делитель 6 частоты соединен с выходом преобразовател  4, который одновременно  вл етс  выходом устройства. Первый выход измерител  5 рассогласовани  через преобразователь 7 св зан с вторыми входами сумматора 3, а его второй выход - с выходом знака сумматора 3. Отметим, что наличие формировател  1 необходимо только в том случае , если входной сигнал не приведен к уровн м сигналов логического нул  и единицы. Если входной сигнал поступает с выходов логических схем, то его можно подавать на входы преобразовател  2 и измерител  5 рассогласовани  непосредственно. Преобразователь 2 состоит из тактового генератора 8, период выходных импульсов которого равен Т|, счетчика 9 импульсов, счетный вход которого подключен к выходу генератора 8, регистра 10, входы которого соединены с выходами счетчика 9, а выходы  вл ютс  выходами преобразовател  2, и блока 11 синхронизации , первый выход которого соединен с входом записи регистра 10, а второй йход - с входом установки в О счетчика 9. Преобразователь 4 состоит из тактового генератора 12, период выходных импульсов которого равен Тл, и управл емого делител  13 частоты; счетный вход которого соединен с выходом генератора 12, а управл ющие входы  вл ютс  входами преобразовател  4. Преобразователь 7 состоит из тактового генератора 14, период выходных импульсов которого равен Т, счетчика 15 импульсов, счетнь1й вход которого через элемент И 16 соединен с выходом генератора 14, регистра 17 входы которого соединены с выходами счетчика 15, а выходы  вл ютс  выходами преобразовател  7, и блока 18 синхронизации, первый выход которого соединен с входом записи регистра 17 а второй выход - с входом установки в О счетчика 15, при этом вход блока синхронизации объединен с вторым входом элемента И 16 и  вл етс  входом преобразовател  7. Как видно из фиг. 1, преобразователь 7 в отличие от преобразовател  2 имеет дополнительно элемент И. Введение этого элемента обусловлено тем, что пре образователь 2 измер ет период входного сигнала, т.е. длительность интервала времени от переднего фронта (i-1) периоде до переднего фронта в t-M периоде выходного сигнала формировател  1, а преобразователь 7 измер ет длительность интервала времени от переднего фронта до заднегр фронта сигнала на выходе измерител  5 рассогласовани . Суммат(рр 3  вл етс  комбинационны и передает сумму или разность кодов Х идХ, которые зафиксированы в регистрах 10 и 17, на управл ющие входы преобразовател  4. Изменение кодов Х и лХ происходит практически мгновенно при подаче на входы записи регистров 10 и 17 соответствутощих сигналов. Устройство работает следующим образом . 484 Пусть в исходном состо нии выходной код преобразовател  7 дХ равен нулю. Формирователь 1 вьщел ет переходы через нулевой уровень входного сигнала , например, при его возрастании. Длительность временного интервала Тх между выходными импульсами формировател  1 преобразуетс  преобразователем 2 в код 1 , величина кванта времени преобразовател  2. Код X -1 проходит через сумматор : и поступает на преобразователь 4, который преобразует код Х( во временной интервал Tvi7- i1 где Т - дискретность представлени : временных интервалов прёобразователем 4. Т и Тп св заны соотноВеличины шением Т NT, .где N козффициент умножени  частоты . , Таким образом, период следовани  выходных импульсов умножител  частоты равен -- . Выходные импульсы умножител  частоты поступают на вход делител  6 частоты, в качестве которого может использоватьс  счетчик, емкость которого равна коэффициенту умножени  частоты N. Следовательно, через врем , равное на выходе делител  6 частоты по вл етс  импульс, который поступает в измеритель 5 рассогласовани . Измеритель 5 сравнивает моменты по влени  импульсов на выходе формировател  1 и на выходе делител  6 частоты и формирует сигнал, длительностью которого ДТ равна временному интервалу между этими импульсами, и сигнал, поступающий на шину знака сумматора 3. Если раньше по вилс  импульс на выходе формировател  1, то сумматор 3 переключаетс  в режим Вычитание, если раньше по вилс  импульс на выходе делител  6 частоты, то сумма51 тор 3 переключаетс  в режим Сложение . Выходной сигнал йТ преобразователь 7 преобразует в код дх дт/т. Этот код суммируетс  с кодом Х ( с учетом знака). Сумма кодов . преобразветс  преобразователем 4 в последовательность импульсов, перио следовани  которых равен ()Т далее повтор етс  весь цикл работы устройства. Но теперь длительность сигнала йТ уменьшилась. Это происходит вследствие того, что если раньше по вилс  импульс на выходе формировател  1, то длительность периода следстви  выходных импульсо умножител  частоты уменьшаетс , что приводит как бы к остыванию выход ных импульсов делител  6 частоты, так что в конце концов они совмест тс  с импульсами формирогател  1 И наоборот, если раньше по вилс  импульс на выходе переполнени  делител  6, то длительность периода следовани  выходных импульсов умножител  частоты увеличиваетс , при этом выходные импульсы делител  6 частоты как бы догон ют импульсы формировател  1 и в конце концов также совмещаютс  с ними. Если длительность периода входного сигнала Т, посто нна, то посл совмещени  выходных импульсов формировател  1 и делител  6 частоты длительность сигнала AT на выходе измерител  5 рассогласовани  равна нулю, соответственно код ДХ также равен нулю. Если длительность периода входного сигнала измен етс  во времени (например, при колебани х частоты) то измеритель 5 рассогласовани  вырабатывает сигналы ДТ, длительность которых равна разности длител ностей двухсоседних периодов вход ного сигнала. Рассогласование ДТ ( Отрабатываетс  так, как было рассмотрено . На фиг. 2а, 8 , Ь , г , Q приведен соответственно, входной сигнал, вы ходной сигнал формировател  1, выходной сигнал преобразовател  4 ко временной интервал, выходной сигнал делител  6 частоты и выходной сигнал измерител  5 рассогласовани На фиг. 2е показаны заказы изменен текущей фазы выходного сигнала делител  6 частоты (сплошна  лини ) выходного сигнала формировател  1 (пунктирна  лини ). Условно прин то, что частота входного сигнала скачком увеличиваетс  в момент времени i и скачком уменьшаетс  в момент времени i|j. Этимизменени м частоты соответствует изменение угла наклона закона изменени  текущей фазы выходного сигнала формировател  1(фиг.26). В интервале времени L с 1 умножитель частоты работает в установившемс  режиме, так как длительность периода входного сигнала Т не измен етс . Выходные импульсы умножител  частоты (фиг. 2Ь), период следовани  которых равен Tj(/N (на фиг. 2N 4), поступает на вход делител  6 частоты. При этом текущие фазы выходных сигналов делител  6 частоты и формировател  1 совпадают, так как совпадают их передние фронты (фиг. 25, I €), следовательно, сигнал на выходе измерител  рассогласовани  отсутствует, т.е. . После того, как в момент времени f, частота входного сигнала скачком изменилась , период следовани  выходных импульсов умножител  частоты (фиг. 26) не измен етс  в течение времени Тх после момента времени. Это объ сн етс  тем, что преобразователь 2 временной интервал - код измен ет код на выходе только в момент перехода входного сигнала через нулевой уровень, т.е. на переднем фронте выходного сигнала формировател  1. Поэтому текуща  фаза выходного сигнала делител  6 частоты продолжает измен тьс  с прежней скоростью , котора  была в интервале времениЬ t и, в то врем ,как скорость изменени  текущей фазы входного сигнала, т.е. частота, изменилась в момент времени i. Следовательно, моменты по влени  передних фронтов выходных сигналов делител  6 частоты и входного формировател  1 не совпадают . Временной интервал между передними фронтами указанных сигналов (фиг. 2д) вьдел етс  при помощи измерител  5 рассогласовани . Так как частота входного сигнала увеличилась, то раньше будет передний фронт выходного сигнала формировател  1. Поэтому измеритель 5 рассогласовани  на выходе формирует сигнал Минус, т.е. величина дТ считаетс  отрицательной. Это приводит к уведичению частоты выходных импульсов умножител  частоты - уменьшению периода их следовани  (фиг. 26), что соответствует увеличению скорости изменени  текущей фазы выходного сигнала делител  6 частоты (сплошна  лини  на фиг. 2в). На следующем периоде передние фронты выходных сигналов делител  6 частоты и формировател  1 совпадают, поэтому величина ЛТ 0. Далее умножитель частоты работает в установившемс  режиме .

Аналогично умножитель частоты работает при уменьшении частоты входного сигнала в момент времениi. Однако теперь раньше будет передний фронт выходного сигнала делител  6

частоты, плэтому измеритель 5 рассогласовани  на выходе 5iOn А формирует сигнал Плюс, т.е. величина ДТ считаетс  положительной.

I Таким образом, предлагаемый умножитель частоты по сравнению с известным позвол ет повысить точность, так кик внутри периода входного сигнала

входной код преобразовател  4 не измен етс , а также повысить быстродействие , так как рассогласование ДТ отрабатываетс  за один период входного сигнала. Эти положительные качества предлагаемого устройства позвол ют использовать его дл  умножени  частоты сигналов с измен ющимис  во времени параметрами.

Т1

I

«

.

/Ч / УЧ

v- Vif

81.

I ШВ I i 111«

n m m

n

f

хгГчХЧ/

V/ V

illl I i

1-i

t

JTL.

UT70

Claims (1)

1. и измеритель рассогласования,.первый вход которого через делитель частоты соединен с выходом устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при одновременном повышении быстродействия, в него дополнительно введены первый и второй преобразователи временной интервал - код и сумматор, первая и вторая группы входов которого соединены с выходами соответственно первого и второго преобразователей временной интервал - код, а выходы с управляющими входами преобразователя код - временной интервал, при этом вход первого преобразователя временной интервал - код соединен с вторым входом измерителя рассогласования, а вход второго преобразова- S8 теля временной интервал - код соединен с выходом измерителя рассогласования, выход знака которого подключен к входу управления сумматора, а вход через формирователь импульсов - к входу устройства.