SU790328A1 - Умножитель частоты - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к радиоэлектронной технике и может быть использовано в системах автоматического управлени  и в измерительных приборах.

Известен умножитель частоты, содержащие измеритель периода следовани  входных импульсов, генераторы импульсов, блоки управлени , логические элементы, регистры Ш .

Недостатком данного умножител  частоты  вл ютс  низка  точность уменьшени  и малое быстродействие регулировки коэЛфициента умножени  частоты.

Известно также устройство умножени  частоты, содержащее регистр сдвига импульсов калиброванной частоты , вход которого подключен через вентиль к входной шине, элемент задержки , дешифратор, распределитель, коммутатор и многовходовой элемент ИЛИ, каждый вход которого подключен к выходу соответствующего ключа 2.

Недостатками устройства  вл ютс  низка  точность умножени  частоты при использовании сложных схем генерации калиброванных частот на основе автономного задающего генератора с делител ми чсгстоты.

Цель изобретени  повьлиение точности умножени  частоты.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в умножитель частоты, содержащий

5 регистр сдвига импульсов калиброванной частоты, вхйд которого подключен через вентиль к входной шине, элемент задержки, деши ратор, распределитель , коммутатор, и многовхо10 довой.элемент ИЛИ, каждый вход .

которого подключен к выходу соответствующего ключа, введены измеритель периода следовани  входных импульсов , дополнительный регистр сдвига

5 импульсов калиброванной частоты,

дополнительный многовходовый элемент ИЛИ, дополнительный коммутатор, триггер управлени , элементы ИЛИ.и дополнительный вентиль, при этом

20 выход вентил  через элемент задержки соединен с одним из входов триггера управлени , выход которого подключен к другому входу вентил  и к управл ющему входу дополнительного коммутатора, выход регистра, сдвига импульсов калиброванной частоты - с другим входом триггера управлени  и со входом дополнительного регистра сдвига импульсов калиброванной частоты, разр дные выходы которого через дополнительный коммутатор, а разр дные выходы регистра сдвига импульсов калиброванной частоты непосредственно подключены ко входам до . полнительного многовходового элемен та ИЛИ, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих ключей, вторые входы которых подклю чены к выходам распределител  через ,1 оответствую1ций элемент,ИЛИ, другие входы которых соединены с выходами коммутатора, причем выход многовходового элемента ИЛИ подключен к первому входу измерител  периода следовани  входных импульсов и к первому входу дополнительного вентил  , второй вход которого соединен с первым управл ющим входом, измерител  периода следовани  импульс сов, второй вход которого соединен с входной шиной, второй управл ющий выход - со входом распределител  и с управл ющим входом коммутатора , а информационные выходы через дешифратор - со входами коммутатора Ка чертеже представлена структу на  Электрическа  схема умножител  частоты. Умножитель частоты содержит измеритль 1 периода следовани  входных импульсов, состо щий из двух разр дного счетчика на триггерах 2 и- 3, оперативного счетчика 4 и клю чей 5 и б, регистров 7 и 8 сдвига импульсов калиброванной частоты, выполненных на многозвенных лини х задержки, вентиль 9, управл ющий подачей импульсов на вход регистра 7 сдвига, триггер 10 управлени , элемент 11 задержки, коммутатор 12 управл ющий подачей импульсов с вы ходов дополнительного регистра 8 сдвига, многовходовой элемент ИЛИ 13, первый вход которого соединен со всеми отводами многозвенных линий задержки, второй вход - через один отвод, третий вход - через два отвода и т.д., ключи 14, управ л ющие подачей импульсов с выходов многовходового элемента ИЛИ 13 (в данном случае используетс  20-входовой элемент), многовходовой элемент ИЛИ 15 осуществл ющий разв з импульсных сигналов, поступающих через ключи 14, вентиль 16, управл ющий подачей выходных импульсов умножител  частоты, дешифратор 17, вырабатывающий сигнал на одном из выйодов в зависимости от значени  двоичного кода, записанного в счет чике 4, коммутатор 18, управл ющий подачей сигналов с выходов дешифра тора 17, распределитель 19, которы служит дл  записи кода, соответств щего коэффициенту умножени , элеме ты ИЛИ 20, служащие дл  разв зки сигналов, подаваемых с выходов рас пределител  19 и коммутатора 18 на входил ключей 14 . Устройство работает следующим образом . В исходный момент времени триггеры 2,3 и 10 и счетчик 5 наход тс  в нулевом состо нии. В результате этого положительными потенциалами с нулевых выходов триггеров 3 и- 10 открыты ключ 5, вентиль 9 и коммутатор 12, отрицательными потенциалами с единичных выходов триггеров 2 и 3 закрыты ключ 6, коммутатор 18 и вентиль 16. В распределителе 19 записан код, соответствующий требуемому коэффициенту умножени  п, дл  рассматриваемого случа  п 2. в соответствии с этим на том из выходов распределител  19, номер которогоп 2, имеетс  положительный потенциал, а на остальных выходах - нулевые потенциалы . В результате этого положительным потенциалом, подаваемым через второй элемент ИЛИ 20 открыт второй ключ 14, а остальные ключи закрыты . В момент времени i на вход устройства подаютс  импульсы Ug преобразуемой частоты РЙУ - , Первый импульс UBX через открытый ключ 5 перебрасывает триггер 2 в единичное состо ние, в результате чего положительным потенциалом U триггер 2 открываетс  ключ 6. Одновременно первый импульс через вентиль 9 поступает на вход регистра сдвига 7 и элемент задержки 11, проходит элемент задержки 11 и через врем  t,i. t Tgx меньшее времени задержки одним звеном Т , перебрасывает триггер 10 в единичное состо ние . Вентиль 9 и коммутатор 12 закрываютс  нулевым потенциалом UQ триггера 10 с нулевого выхода триггера 10 и импульсы, с этого момента не поступают с выхода вентил  9 на вход регистра сдвига 7. Первый входной- импульс проходит последовательно звень  линий задержки регистра 7 сдвига, каждый раз опаздыва  на величину tx в результате чего на первом выходе многовходового элемента ИЛИ 13, обьедин ющего выходы всех звеньев линии задержки, будет образована последовательность импульсов с периодом Т , на втором выходе, будет образована последовательность импульсов с периодом it и т.д. Через открытый второй ключ 14, многовходовой элемент ИЛИ 15 и ключ 6 импульсы с периодом 2 поступают на вход счетчика 4 и заполн ют его. В момент tjL второй входной импульс Ogijj через ключ 5 перебрасывают триггер 2 в нулевое состо ние, в результате зтого нулевым потенциалом 0 с единичного выхода триггера 3 закрываетс  ключ б, положительным потенциалом с единичного выхода триггера 3 открываютс  коммутатор 18, вентиль

16 и сбрасываетс  в нулевоа состо ние распределитель 19, закрыва  тем самым второй ключ 14.

Поступлейий импульсов на счетчик 4 с выхода ключа 6 прекращаетс  и на счетчике 4 будет записан двоичный код М, определ ющий измеренную величину периода входных импульсов. TB

N

ат

Соответственно на выходе N дешиЛ- ратора 17 по витс  положительный по тенциал , который через элемент ИЛИ 20 откроет соответствующий ключ 14 управл ющий подачей импульсов с то-- . го выхода, многовходового элемента ИЛИ 13, номер которого равен Н . Дл  рассматриваемого случа  (Tgj -lit, ) , в результате чего, положительным потенциалом с шестого выхода.дешифратора 17 через шестой элемент ИЛИ 20 откроетс  шестой ключ

14и импульсы с периодом

с шестого выхода многовходового элемента ИЛИ 13 через открытый шестой ключ 14, многовходовой элемент ИЛИ

15и вентиль 16 поступают на выхОд умножител  частоты. Таким образом, соотношение между частотами следовани  входных и выходных импульсов умножител  соответствует заданному коэффициенту умножени 

-fa-c

еых

п

--2 .

Tgy 6tr

Второй и последующий входные имульсы не поступают на рход региста 7 сдвига через закрытый вентиль, 9 до тех пор, пока-первый входной мпульс не пройдет через регистр 7 сдвига и не перебросит в момент i триггер 10 в нулевое состо ние. В езультате этого открываетс  комутатор 12 и вентиль 9, и входные импульсы через открытый вентиль 9 уже могут поступать на вход регистра 7 сдвига. Управление подачей входных импульсов с помощью вентил  9 необходимо дл  исключени  образовани  на некоторых внходах многовходового элемента ИЛИ 13 последовательностей импульсов, период следовани  которых отличаетс  от заданного и мен етс  с течением времени.

Например, при -( з , , второй входной импульс, при отсутствии вентил  9 поступит на вход первой линии задержки регистра 7 сдвига, когда первый импульс, пройд  двенадцать звеньев линий задержки, поступит на вход тринадцатого эвена и в дальнейшем оба импульса будут проходить соответствующие звень  линии задержки . В результате этого на.п тый вход многовходового элемента .ИЛИ 13,объедин ющего выходы каждого п того звена лимии задержки, поступ т последовательно первый входной импульс с выхода п тнгщцатсго- звена линии задержки , через врем  дТ второй входной импульс с выхода двадцатого звена линии задержки, а затем через врем  ЗТ вновь первый входной импульс с выхода двадцатого звена. Ла п том выходе многовходовогоэлемента ИЛИ 13 по в тс  импульсы с переменным периодом следовани , равным (ЗТ, в то врем  как с выхода этого .элемента требуетс  получать импульсы с посто нным периодом следовани 

0 равным 5.

После открыти  коммутатора 12 и вентил  9, начина  с момента времени t-3 устройство будет работать следующим образом.

5

Первый входной импульс поступит на вход следующего регистра 8 сдвига, и будет в дальнейшем последовательно проходить звень  линии задержки , обеспечива  тем самым не0 прерывную подачу задержанных им- пульсов через открытый комм таторг 12 на входы многовходового элемента ИЛИ 13.

В момент времени f на вход регистра 7 сдвига через открытый вен5 тиль 9 поступит другой входной импульс, который, пройд  элемент

11задержки перебросит, триггер 10 в единичное состо ние. Коммутатор

12и вентиль 9 закроютс  и импульD сы выходов регистра сдвига 8 уже не будут поступать на входы многовходового элемента ИЛИ 13. В дальнейшем процесс прохождени  импульсов через регистр 8 сдвига повто5 р етс .

Использование дополнительного регистра 8 сдвига необходимо дл  исключени  нежелательного увеличени  периода следовани  импульсов на выходах многовходового элемента

0 ИЛИ 13 по сравнению с заданным каждый раз после прохождени  входным импульсом последнего звена регистра 7 сдвига.

Например, в том случае, если ис5 пользуетс  только регистр 7 сдвига и триггер 10 управл етс  импульсом с выхода регистра 7 сдвига, то начина  с момента t и до момента . , импульсы поступают на входы

0 многовходового элемента ИЛИ 13 с выходов регистра 7 сдвига. В результате этого произойдет нежелательное увеличение периода следовани  импульсов на всех выходах многовхо5 дового элемента ИЛИ 13 на величину t,, .

Число дополнительных звеньев должно быть не больше числа основных звеньев линии задержки, т.е. к моменту поступлени  другого импуль0 са на вход регистра 8 сдвига первый входной импульс уже должен пройти весь регистр 8 сдвига.

В общем случае количество звеньев линии задержки и врем  задержки оди будет в дальнейшем последованим звеном, определ ющим диапазон частоты следовани  импульсов на выходах многовходового элемента ИЛИ 13, выбирают, исход  из диапазон частот следовани  входных импульсов и требуемых перделов изменени  коэффициента умножени . Так, например, дл  диапазона входных частот от 1 МГц до 1/60 МГц можно использовать линию задержки, у которой Т 1 МКС, а общее число звеньев равно шестидес ти, при этом число осноных звеньев равно тридцати.

Минимальна  частота импульсов на выходах многовходового элемента ИЛИ 13 будет определ тьс  минимальной входной частотой. Так , дл  входной частоты Fgy,-l/40 мГц могсно получить на соответствующих его выходах сорок различных частот: 1 мГц, 1/2мГц 1/3 МГц,..., 1/30 МГц.. Пределы изменени  коэффициента умножени  завис т от значени  входной частоты. Так, дл  Fg 1/30 коэффициент умножени  можно измен ть в пределах ,от 2 до 30. Точность установки выхс1дной частоты будет увеличиватьс  с уменьшением коэффициента умножени

Другой коэффициент умножени  в процессе работы умножител  устанавливаетс  следующим образом.

Вначале подачей импульса на входы 21 сбрасывают счетчик 4 и триггеры 2 и 3 в нулевое состо ние. В результате коммутатор 12, ключ 6 и вентиль 16 закрываютс , а ключ 5 открываетс . Одновременно на вход распределител  19 подаетс код, соответствующий требуемому умножению п. Па выходе п распределител  19 по витс  положительный потенциал, , который через соответствующий элемент ИЛИ 20 откроет ключ 14. После прихода первого входного импульса открываетс  ключ 6. Через открытый ключ 14, многовходовой элемент ИЛИ 15 и ключ 6 импульсы с периодом nt поступают на вход счетчика 4. После «прихода второго входного импульса закрываетс  ключ6 и сбрасываетс  в нулевое состо ние расределитель 19, закрыва  тем самым ключ 14. На счетчике 4 будет записан двоичный коц N, определ ющий измеренную величи1|у периода входных импульсов

N.-. . пТ.

На Ьыходе дешифратора 17 по витс  положительный пооенциал, котрый через соответствующий, элемент ИЛИ 20 откроет ключ 14. В результа . те этого импульсы с периодом /УС через ключ 14, многовходовой элеме ИЛИ 15 и вентиль 16 поступ т на выход- умножител .

Соотношение между частотами ) выходных и Fg входных импульсов, равное р

вьш Тй FBX NT

Tfg,x Т

будет соответствовать установленно5 му коэффициенту умножени . При достаточно малом времени сброса элементов схемы в нулевое состо ние и установки на распределителе 19 требуемого кода врем  Тч установки коэффициента умножени  будет практически равно

Т + Tgj ,

где TOJH - случайное врем  ожидани  прихода входного импульса после сброса триггеров 2 и 3 в нулевое состо ние TQJJ Т g

Использование в умножителе частоты в качестве генератора калиброванных частот многозвенной линии задержки

при достаточно простой схеме- позвол ет получить в заданном диапазоне больш.ое количество близлежащих калиброванных частот. Так, например, в рассматриваемом в описании варианте -умножител  частоты можно получить

О различных частот в пределах от l/t до 1/60С , в то же врем  при использовании автономного генератора частоты 1/t делител  на двоичном счетчике-можно получить только б

различных частот в пределах l/C/ 1/2, l/4t , 1/8С- и т.д.

В итоге значительно повышаетс  точность предлагаемого умножител . Например, дл  -входной частоты Fg

l/30t при заданном коэффициенте умножени  п 3 в рассматриваемом умножителе можно получить точное значение выходной частоты Fgyy l/lOt в то же врем  при использовании вышеуказанного генератора пол-учаетс  приближенное значение выходной частоты,равное 1/8.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Умножитель частоты, содержащий регистр сдвига импульсов калиброванной частоты, вход которого подключен через вентиль к входной шине, элемент задержки, дешифратор, распределитель , коммутатор и многовходовый элемент ИЛИ, каждый вход которого подключен к выходу соответствующего ключа, отличающий с  тем, что, с целью повышени  точности 5 умножени  частоты, в него введены измеритель периода следовани  входных импульсов , дополнительный регистр сдвига импульсов калиброванной частоты, дополнительный многовхоQ довый элемент ИЛИ, дополнительный .коммутатор, триггер управлени ,- элементы ИЛИ и дополни-гельный вентиль, при этом выход вентил  через элемент задержки соединен с одним из входов

   2 триггера управлени , выход которого I