SU799146A1 - Цифровой умножитель частоты - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВОЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Claims (2)

1 Изобретение относитс  к импульсной и измерительной технике и предназначено дл  умножени  частоты сиг нала при измерении частоты низкочастотных сигналов, фазы или формы периодических, сигналов. Известен цифровой умножитель час тоты, основанный на подсчете в течение периода входного сигнала Tgx числа импульсов с выхода генератора тактовых импульсов (ГТИ), деленных на п (где п - коэффициент делени  делител  импульсов). В конце период это число заноситс  в буферный каскад и в счетчик обратного счета (сое), на счетный вход которого пос тупает тактова  частота ГТИ. На выходе сое образуютс  импульсы частотой nfgx где частота входного периодического сигнала) Более близким к предлагаемому  в л етс  умножитель частоты, содержащий формирователь импульсов, счетчик числа импульсов, буферный каска счетчик обратного счета, генератор тактовых импульсов, делитель частоты импульсов, элемент задержки и эл мент ИЛИ 2J . Обща  погрешность умножител  час тоты складываетс  здесь из погрешно ти от нестабильности частоты квантующих импульсов, погрешности вследствие квантовани  периода Tg и погрешности , возникающей из-за потери незначительной части периода умножаемой частоты на перезапись информации из счетчика числа импульсов в буферный каскад и из буферного каскада в еОС. Перва  и треть  составл ющие общей погрешности значительно меньше второй, завис щей от частоты ГТИ f и коэффициента умножени  п. Целью изобретени   вл етс  повышение точности умножени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в цифровой умножитель частоты , содержащий счетчик числа импульсов , счетный выход которого через буферный каскад подключен ко входу счетчика обратного счета, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен ко вхоЛу делител  числа импульсов и счетному входу счетчика обратного счета, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формировател  импульсов, входом элемента задержки , выход которого подключен ко входу сброса счетчика импульсов , и входом управлени  записью бу ферного каскада, а выход - со входом управлени  записью счетчика обратного счета; введены формирователь пр моугольных импульсов, вход которого соединен с выходом делител  числа импульсов, и второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом формировател  импульсов, второй вход - с выходом формировател  пр моугольных импульсов, а выход - со счетным входом счетчика числа импульсов. На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу .Устройство состоит из последовательно соединенных счетчика 1 числа импульсов, буферного каскада 2, счет чика Зобратного счета (СОС), выход которого подключен ко второму входу первого элемента ИЛИ 4, первый вход которого соединен с выходом формировател  5 импульсов, входом элемента 6 задержки, первым входом второго элемента ИЛИ 7 и входом управлени  записью буферного каскада 2. Выход генератора тактовых импульсов (ГТИ) 8 соединен со счетным входом счетчика 3 и входом делител  9 числа импульсов, выход которого подключен ко входу формировател  10 пр моуголь ных импульсов, выход которого соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ 7, выход которого подключен к счетному В-ХОДУ счетчика 1, вход установки которого соединен с выходо элемента б задержки, при этом вход управлени  записью счетчика 3 соединен с выходом первого элемента ИЛИ 4 Устройство работает следующим образом. Формирователь 5 из входного периодического сигнала (фиг. 2а) формирует короткие пр моугольные импуль сы (фиг. 2б), период повторени  которых равен периоду входного сигнала Эти импульсы поступают на вход элемента 6 задержки и первый вход второго элемента ИЛИ 7, на второй вход которого поступают пр моугольные импульсы с выхода формировател  10 пр моугольных импульсов (фиг. 2в), частота повторени  которых равна a коэффициент заполнени  равен 1/2 независимо от величины входной частоты (f-r - частота повторени  импуль сов ГТИ 8 (фиг. 2в), п - коэффициент делени  делител  9 импульсов, равный коэффициенту умножени  умножител  частоты). С выхода второго элемента ИЛИ 7 импульсы поступают на счетный вход счетчика 1. За врем , равное длительности периода Трхf в счетчик 1 поступит число импульсов fr -г В конце периода это число перезаписываетс  в буферный каскад 2 и.в счетчик 3 обратного счета (СОС). На счетный вход СОС 3 поступают импульсы с выхода ГТИ 8, в результате чего после перезаписи число N считываетс  с СОС 3 через промежуток времени, равный На выходе СОС 3 образуетс  импульс, который через элемент ИЛИ 4 поступает на вход управлени  записью СОС 3, благодар  чему перезаписываетс  информаци  из буферного каскада 2 в СОС 3. Таким образом, за период входных сигналов IPX на выходе умножител  частоты образуетс  п импульсов, так как согласно (3) Твх „ За счет усечени  N до целого числа при измерении интервала возникает погрешность квантовани , равна  в известном устройстве 2 т т .f ВХ . ВХ где с , - период повторени  импульсов , поступающих на счетный вход счетчика 1. В результате этого на выходе умножител  частоты импульсы формируютс  не в момент времени t, i ifi.i i 1,2, л n а в моменты времени i(l±E), , 2, т.е. к концу периода (дл  i п) наопленна  ошибка по времени в известном устройстве будет равна в наихудшем случае При заданных значени х Т gx и коэффициента умножени  погрешность Е уменьшаетс  путем увеличени  частоты f.. Однако f.,, имеет предел, ограничивамый быстродейсгаием СОС 3. В предлагаемом устройстве на счетный вход счетчика 1 поступают импульы с выхода второго элемента ИЛИ 7 (фиг. 2г), на первый вход которого поступают импульсы с формировател  (фиг. 26) , а на второй - с формировател  10 (фиг. 2в). Счетчик 2 работает , (считает) по передним фронта импульсов с выхода элемента ИЛИ 7. Если в конце периода Tg промежуток времени между передними фронтами по леднего импульса с формировател  10 пр моугольных импульсов и входного импульса с выхода формировател  5 равен I 27; то в счетчике 1 записываетс  еще 1, импульс (в известном устройстве сче импульсов заканчиваетс  в момент t, Таким образом, в предлагаемом изобретении погрешность измерени  интервала Tgx будет равна в наихудшем случае 2T0xfT К концу периода накопленна  ошибка по времени будет равна т.е. вдвое меньше, чем у известного устройства. Графики циклического изменени  погрешности моментов формировани  выходных импульсов приведены на фиг. 2д. Элемент 6 задержки предназначен дл  формировани  импульсов сброса счетчика 1 в конце каждого периода (после перезаписи числа, подсчитанного счетчиком 1 за период буферный каскгщ 2). Формула изобретени  Цифровой умножитель частоты, содержащий счетчик числа импульсов, выход которого через буферный каскад подключен ко входу счетчика обратного счета, генератор тактовых импульсов , выход которого подключен ко входу делител  числа импульсов и счетному входу счетчика обратного счета, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формировател  импульсов, входом элемента задержки, выходjкоторого подключен ко входу сброса счетчика числа импульсов, и входом управлени  записью буферного каскада, а выход со входом управлени  записью счетчи- ка обратного счета, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности умножени , в него введены формирователь пр моугольных импульсов, вход которого соединен с выходом делител  числа импульсов, и второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом формировател  импульсов, второй вход с выходом формировател  пр моугольных импульсов, а выход - со счетным входом счетчика числа импульсов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3970954, кл. 331-53, 1976.

2. ТИИЭР, 1975, т.63. 9, с. 116-117.

V

rihnn - П|П

тл w

i