SU474805A1 - Умножитель частоты - Google Patents

Description

(54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относитс  .к цифровой измерительной технике.

Известный умножитель частоты с уравновешиванием , в котором в качест1ве элемента сравнени  частотных сигналой применен реверсввный счетчи;к, -кроме него содержит также преобразователь «код-на пр жение, управл емый генератор и счетчик обратной оз зи. Такой умножитель характеризуетс  широким диапазоном умножаемых частот и достаточ ю больши1м значением коэффициента умножени , однако отличаетс  большой длительностью переходного процесса лри изменении входной частоты, а также малым диапазоном изменени  его коэффициента умножени , что значительно ограничивает область его нрименени , особенно в диапазоне низких и ин фраН изких .

Цель изобретени  -повышение быстродействи  умножител  частоты и расширение диапазона его коэффициента умножени .

Это достигаетс  тем, что умножитель содержит схемы И, одни входы которых соединены с выходами блока управлени , другие-с выходом делител  частоты, а их выходы падключены соот1ветствен:но ко входу реBepiCHBHoro счетчика и к другО:Му входу второй схемы ИЛИ, наборное поле, вторую группу схем И и третью схему ИЛИ, выход которой соединен с выходом умножител 

частоты, а входы подключены к выходам схем «И второй группы, входами соединенных соответст вснно с выходами наборного пол  г. пр мыми выходалги разр дных тр}1ггеров счетчика обратной св зи.

Иа фиг. 1 п.редста влена структурна  схема предлагаемого умножител : на фиг. 2, 3 и 4- временные диаграммы работы умнол ител  ир неизменной частоте на его входе (5.v, Г., Гх. д), при ее уменьшении (Гд.,, Г,. Т .,) и при увеличении (Г., Гтз п) соответственно .

Умнож1 тель содержит формирователь /, блок 2 уиравлени , генератор 3 Иl гпyльcoз тактовой частоты, схемы И 4, 5, реверсивный счетчик 6, схемы ИЛИ 7-9, схемы И 10 и 11, триггер 12 обратной св зи, счетчик 13 обратной св зи на триггерах, делитель }4 ча0 стоты и наборное поле 15.

Формирователь / формирует пр моугольные импульсы, длительность которых равна периоду Гд. умножаемой частоты /д.. Блок 2 управлени  уира вл ет работой всех узлов

умножител  в за1ВПС11Мости от очередности поступленп  импульсов /д. с выхода формировател  / и с выхода счетчика 13 обратной св зи. Блок 2 уиравлени  2 выдает сигнал установки триггеров счетчи сов 6 и 13 в исход0 ное состо ние перед началом первого измереШ1Я , формирует управл ющие сигналы на входы «Сложение л-i «Вычитание реверсивного счетчика и сигналы дл  упра1влени  схемы И 4 и 5. Генератор 3 генерирует Имтульсы тактовой частоты, которые подаютс  на вход выключени  триггера 12 обратной св зи неиосредсрвенно и на входы схем И 4 и 5-после предварительного делени  частоты их следовани  делителем 14 частоты в А раз, где А - основаНИе системы счислени , прин той при зюстроенИи счетчиков 6 и 13.

Схема И 4 лрп наличии управл ющего сигнала с блока 2 управлени  пропускает имтгульсы с выхода делител  14 частоты на счетный вход счетчика 6, которые будут у вела-1чивать или уменьшать число, за гисаиное в нем, в зависимости от того, на вход, «Сложение или «Вычитание, подаютс  управл ющие импульсы с блока 2 управлени . Схема И 5 .подает имшульсы на вход счетчика 13 Обратной св зи, однаКо, в отличпе от схелил И 4, включаетс  в работу только окончани  HepiBoro периода TviГрупиа схем И 10 со схемой ИЛИ 7 на выходе предназначена дл  выборки импульсав цифровой обратной св зи, которые подаютс  на вход триггера 12 обратной ов зи. Последн1ИЙ сл.ужит дл  запомина:нп  имнульсов цифровой обратной-св зи на врем  до прихода следующего имэтульса свыхода генератора 5 HMIH у льсс(в тактовой частоты,которые подаютс  на его другой вход - вход выключенсчи. Прн этомна выходе триггера/2 образуетс  п,миульс , который подаетс  на вход счетчика 13 через cxCiMy ИЛИ 8, на второй вход которой подаютс  импульсы с выхода схемы И 5.

Группа схем И // со схемой ИЛИ 9 на выходе нредназ.начена дл  уменьшени  коэ{)ф1 Цнента ум.ножени  cNin до / через каждую единицу путем выборки больщего или меньшего числа импульсов со счетч 1ка 13 обратной св зи. Наборное поле 15 Иредна3:наЧе.ио дл  задани  требуемого значени  коэффициента умножени  умножител . Импульсы с выхода набор:пого ,пол  15 1;о:даютс  на входы с.хем И 1 и определ ют выходную частоту у множител5.

УлГноЖИтель работает следующим образом.

Иеред люда чей иа вход умножител  входной частоты о,н ириводитс  в исхсдиое состо  Бие, В котором схемы И 4 и 5 закрыты, в счетчике 5 установлено число Л ,,,, а в счетчике 13 число, равное нулю. С приходом первого имюулыса ум;-юл аемой частоты /. схема И 4 открываетс  и импульсы тактовой частоты генератора 3 после делени  делителе, 14 частоты в Л раз постуиают иа вычитающий вход счетчика 6. В течение периода Т на зход этого счетча1ка постуиит

,fт/A(1)

импульсов, и |будет записано число

,-Л,. Л«-Л,(2)

где N,„ - A - коэффициент пересчета счетчиков 6 и 13;

п - количество разр дов этих счетчпков.

После окончаии  ;периода 7. закрываетс  схема И 4, и открываетс  схема И 5. Имиульсы с частотой следовани  frA -поступают через схему ИЛИ S на 1вход счетчика 13 и измен ют состо ни  его триггеров. Ироме к -точные выходы триггеров счетчика 13 подключены к импульсным входам вентилей (схем И) груииы 10. К потенциальным входам этих веитилей .подключены основные выходы триггеров счетчика 6. , если к тем или ниым веитил м подключены триггеры старщего разр да счетчика 6, то к этим же вентил м иодключены выходы триггеров младщего разр да счетчика 13, и «аооорот. Ири наличии разрещающего шотенциала ,на выходе соответствующего триггера счетчика 6 ири переходе трИггера счетчика 13 из нулевого и единичное состо ние на выходе соответству оил ,его вентил  по витс  имиульс цифровой обратной св зи, который через схему ИЛИ 7 поступит на вход триггера 12 и вызовет его :1:ереход из исходного нчлевого в единичное состо пие.

Следующий импульс частоты /т, поступа  па второй вход триггера 12, вызовет его оироки ,дываиие из ед-шичного в нулевое состо ние. Импульс, сш1мае-мый п:ри этом с выхода этого триггера, через ИЛИ 8 поступает на вход счетчика 13. Если же с выхода соответствующего триггера счетчи-ка 6 снимаетс  запирающий потенциал, то импульс на выходе соответствуюи1,его вентил  отсут1ст1вует и дополнительный импульс на вход счетчика 13 не поступит. Таким oi6pai30M, на вход счетчика /5 Шоступает последовательность импульсов с частотой следовани  /г/Л с выхода делител  14 частоты, а также .-последовательность импульсов цифровой обработки св зи, средн   частота которых определ етс  кодом числа /Voc, содержащегос  в счетчике 6. Дл  делител  частоты, охваченного положительной цифровой ооратной с.в зью, справедливы соотношени :

(3)

+/ос

)- . f

(4)

ас пос / вх

где: /вх - частота еледОВани  импульсов па

входе счетчика 13;

К пос - коэффициент положительной об55ратной св зи.

Иа основании (3) и (4) можем записать:

Г

(1-Л-лос)Л

с учетом значени  /Спос- разного

Л„, Nn, ,„-- N,n

олучим, что

fr N,n

fj

/вх -- A NT

А Nn ,

. fr-Nm ., f ;- - mfjf

A Г.

(7)

A T. e. значение частоты на .входе счетчика 13 в Л ,п раз превышает умножаемую частоту. Это значение умножаемой частоты установилось в конце первого же периода умножаемой частоты fx- Частота -на выходе счетчика 13 в /Vm раз меньше входной его частоты, т. е. равна fx. В дальнейшем, если частота / остаетс  неизменной, то периоды следовани  импульсов частоты fx и частоты на выходе счетчика 13 равны :между собой и схема И 4 остаетс  все врем  закрытой, так как эти импульсы поступают на входы бло-ка 2 упра1влени  одновременно . (В|ременные диа лраммы дл  этого случа  приведены «а фиг. 2). В том случае, есл.и умножаема  частота fx уменьшилась, т. е. длительность .периода увеличилась от величины TXJ до величины Т., Импульс обратной св зи с .выхода счетчика 13 поступит на блок 2 управлени  раньше импульса умножаемой частоты. В течение времени , между этими Двум  Имп1ульсами блок 2 управлени  открывает схему И 4, « на суммирующий ВХОД счетчика 6 аюступают имтульсы генератора 5 1Г10сле Прохождени  их через делитель 14 частоты. К 1ранее содержавшемус  в этом счетчике числу 1т1А прибавл етс  число АЛ/т А7,, -IrlA. Число в этом счетчике становитс  равны-м NT,-Tx,-h-IA,(9) а частота на входе счетчика 13 становитс  равной fr-N.A 2 л.т /-наA .fr-T Таки.м образо.м, ири уменьшении входной частоты переходный процесс в умножителе заканчиваетс  в течение одного ее периода. (Временные диаграммы дл  этого случа  приведены на фиг. 3). В том случае; если умножаема  частота fx увеличилась, т. е. длительность ее периода уменьшилась от величины TX до величины 7д-2, следующий импульс у.множаелюй частоты поступит на блок 2 управлени  раньше и.мпульса с выхода счетчика ./. В момент поступлени  этого И|.м1пульса умножаемой частоты на 1блок 2 открываетс  схема И 4, и на вычитающий вход счетчика 6 начинают .лоступать импульсы с вы.хода 14 частоты генератора 3. Число, содержандеес  в счетчике 6, начинает уменьшатьс , л поэтому частота на входе счетчика 13 увеличиваетс . Если бы частота на входе счетчика 13 оставалась посто нной, то переполнение счетчика произошло бы в течение времени / Г.г,, в течение времени Т2 .,, из числа в счетчике 6 было бы вычтено число ДГа fr A.Vr, и в нем установилось бы число .Vj.,, соответствующее новому Значен;ию периода TV, Вследствие же непрерывного увеличени  частоты на входе счетчика 13 лосле открывани  схемы И 4 (т. е. после окончани  периода Тх переполнение этого счетчика произойдет мо,мента времени Гд.,, вследствие чего требуемое значение числа NT щ течение первого цикла сравнени  r.vj и Г д., не успеет установитьс . Поэтому потребуетс  несколько таких циклов дл  окончани  Пере.ходного процесса (временные диаграммы дл  этого случа  приведены на фиг. 4). Наличие в составе умножител  наборного пол  15 и группы схем И со схемой ИЛИ 9, импульсные входы .которых подключены к про .межуточным выходам триггеров счетчика 13, потенциальные - к выходам наборного пол  15, а выходы через схему ИЛИ 9 к выходу умножител , позвол ет измен ть (прп необхоаилюсти ) через каждую единицу значение коэффициента умножени  в широких пределах от едпницы до максимального значени  Nm, определ емого емкостью счетчика 13. При этом длительность переходного процесса не измен етс  шо сравнению с указанными выше значени ми. Таким образом, в умножителе длительность переходного процесса не превышает одного периода умножаемой частоты при ее включении |ИЛИ ее уменьшении и не превышает нескольких периодов При ее увеличении, а коэффициент умножени  может измен тьс  в широких пределах, причем эти изменени  не привад т к потере быстродействи . Благодар  этому предлагаемый умножитель может работать в комплекте с самыми различными чл стотными датчиками, осуществл   при этом масштабирование или другие преобразовани  частотных сигналов. Предмет изобретени  Умножитель частоты, содержащий генератор импульсов, подключенный к делителю частоты , фор.мирователь, соединенный с первым входо.м блока упра1влени , два вы.хода которого подключены ко входам сложени  и вычитани  реверсивного счетчика, разр дные выходы счетчика соединены с одними входами схе,м И Первой группы, др|упие входы которых подключены :К инверсным выходам разр дных триггеров счетчика о братной св зи, а выходы схем И первой группы через лервую схему ИЛИ подключены к одному входу триггера обратной св зи, другой вход триггера соединен с выходом гене1ратора имлульсов, а его выход подключен к одному входу .второй схемы ИЛИ, ВЫХОД которой соединен со входом счетчика обратной св зи, соединенным со вторым .входом блока управлени , отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона

умножител , он содержит схемы И, одни ВХОДЫ которых соединены с выходами бло;ка управлени , другие - с выходом делител  частоты, а их выходы подключены соответственно ко входу реверсивного счетчика и к другому входу второй схемы ИЛИ, наборное поле, вторую группу схем И и третью схему ИЛИ, выход которой соединен с выходом умноЖИтел  частоты, а входы подключеиы к выходам схем И второй группы, входами соединенных соответственно с выходами наборного нол  и пр мыми выхода.ми разр дных триггеров счетчика обратной св зи.

i I

2

Ь

%M tf

Д

saw, I сь:/.2 -

Л

Ji

J

-J

ГJ

, д:, л,

4/v.