Умножитель частоты следования импульсов
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для умножения частоты в аппаратах воспроизведения магнитной записи, в измерительных приборах. Сущность изобретения: умножитель содержит два блока 1,2 умножения, коммутатор 3, блок 6 синхронизации, блок 7 управления, два блока 8,9 анализа, счетчик 10 импульсов, два 11,12 индикатора, элемент 13 задержки, два элемента И 14, 15, элемент И - НЕ 16, два элемента ИЛИ 17, 18, элемент ИЛИ - НЕ 19, генератор 20 импульсов, входную шину 4, выходную шину 5 с соответствующими связями. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для умножения частоты в аппаратах воспроизведения магнитной записи, а также в качестве измерительного прибора, следящего за изменением входной частоты в различных радиотехнических устройствах.
Известен цифровой умножитель частоты [1] , содержащий формирователь импульсов, блок управления, три вентиля, два делителя частоты, счетный триггер, два счетчика, два регистра памяти, три блока переноса, элемент И, элемент ИЛИ, параллельный сумматор, триггер задержки и генератор импульсов эталонной частоты с их функциональными связями. Данный умножитель характеризуется недостаточно высокой точностью и низкой помехозащищенностью, а также он неконтролепригоден. Известен также умножитель частоты следования импульсов [2], содержащий генератор импульсов, делитель частоты, два счетчика импульсов, три элемента ИЛИ, два элемента задержки, регистр, формирователь импульсов, входную и выходную шины, блок управления, триггер и три элемента И с их функциональными связями. Данный умножитель повышает точность работы за счет снижения количества сбойных ситуаций, но не устраняет их совсем, а также обладает малой контролепригодностью и помехозащищенностью. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является умножитель частоты следования импульсов [3], содержащий два умножителя частоты, выполненные каждый из делителя частоты, фазового детектора, управляющего элемента и управляемого генератора с их связями, два делителя с переменным коэффициентом деления, два блока управления коэффициентом деления, два элемента И-НЕ, RS-триггер и коммутатор с их функциональными связями. Данный умножитель расширяет частотный диапазон, но имеет недостаточные помехозащищенность и контролепригодность. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности и контролепригодности, что в конечном итоге позволяет получить более высокий технический результат, а именно устранить недостоверные участки и оперативно ввести корректировки в результаты обработки. Поставленная задача решается тем, что в умножитель частоты следования импульсов, содержащий первый и второй блоки умножения, коммутатор, первый и второй выходы которого подключены к первым входам первого и второго блоков умножения соответственно, а также входную и выходную шины, введены блок синхронизации, блок управления, первый и второй блоки анализа, счетчик импульсов, первый и второй индикаторы, элемент задержки, первый и второй элементы И, элемент И-НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, генератор импульсов, выход которого подключен к первым входам блока синхронизации и коммутатора, второй, третий и четвертый входы которого подключены к первому, второму и третьему выходам блока синхронизации соответственно, причем третий выход блока синхронизации подключен к входам элемента задержки и блока управления, первый выход которого подключен к второму входу блока синхронизации, а второй выход - к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу элемента задержки и управляющему входу счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, а второй вход - к счетному входу счетчика импульсов и выходу второго элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к первым выходам первого и второго блоков умножения соответственно, группа информационных выходов первого и второго блоков умножения подключена к группе информационных входов первого и второго блоков анализа соответственно, а вторые выходы первого и второго блоков умножения подключены к пеpвым входам первого и второго блоков анализа соответственно, первые выходы которых подключены к пятому и шестому входам коммутатора соответственно, первый выход которого подключен к второму входу второго блока умножения, второй выход - к второму входу первого блока умножения, третий выход - к третьим входам первого и второго блоков умножения и второму входу второго блока анализа, а четвертый выход - к четвертым входам первого и второго блоков умножения и второму входу первого блока анализа, второй выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к второму выходу второго блока анализа, первый выход которого подключен к первому входу элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к первому выходу первого блока анализа, входы первого и второго индикаторов подключены к выходам элементов ИЛИ-НЕ и И-НЕ соответственно, входная шина подключена к третьему входу блока синхронизации, а выходная - к выходу первого элемента И. Сущность умножителя поясняется электрическими функциональными схемами (фиг.1-6) и временными диаграммами (фиг.7-9), иллюстрирующими его работу. Умножитель (фиг. 1) содержит первый и второй блоки 1 и 2 умножения, коммутатор 3, первый и второй выходы которого подключены к первым входам и второго блоков 1 и 2 умножения соответственно, а также входную и выходную шины 4 и 5, блок 6 синхронизации, блок 7 управления, первый и второй блоки 8 и 9 анализа, счетчик 10 импульсов, первый и второй индикаторы 11 и 12, элемент 13 задержки, первый и второй элементы И 14 и 15, элемент И-НЕ 16, первый и второй элементы ИЛИ 17 и 18, элемент ИЛИ-НЕ 19, генератор 20 импульсов, выход которого подключен к первым входам блока 6 синхронизации и коммутатора 3. Второй, третий и четвертый входы последнего подключены к первому, второму и третьему выходам блока 6 синхронизации соответственно, третий выход блока 6 синхронизации подключен к входам элемента 13 задержки и блока 7 управления, первый выход которого подключен к второму входу блока 6 синхронизации, а второй выход - к первому входу первого элемента И 14. Второй вход элемента И 14 подключен к выходу первого элемента ИЛИ 17, первый вход которого подключен к выходу элемента 13 задержки и управляющему входу счетчика 10 импульсов. Выход счетчика 10 подключен к первому входу второго элемента И 15, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ 17, а второй вход - к счетному входу счетчика 10 импульсов и выходу второго элемента ИЛИ 18, первый и второй входы которого подключены к первым выходам первого и второго блоков 1 и 2 умножения соответственно. Группа информационных выходов первого и второго блоков 1 и 2 умножения подключена к группе информационных входов первого и второго блоков 8 и 9 анализа соответственно, а вторые выходы первого и второго блоков 1 и 2 умножения подключены к первым входам первого и второго блоков 8 и 9 анализа соответственно, первые выходы которых подключены к пятому и шестому входам коммутатора 3 соответственно. Первый выход коммутатора 3 подключен к второму входу второго блока 2 умножения, второй выход - к второму входу первого блока 1 умножения, третий выход - к третьим входам первого и второго блоков 1 и 2 умножения и второму входу второго блока 9 анализа, а четвертый выход - к четвертым входам первого и второго блоков 1 и 2 умножения и второму входу первого блока 8 анализа, второй выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ 19. Второй вход элемента ИЛИ-НЕ 19 подключен к второму выходу второго блока 9 анализа, первый выход которого подключен к первому входу элемента И-НЕ 16, второй вход которого подключен к первому выходу первого блока 8 анализа. Входы первого и второго индикаторов 11 и 12 подключены к выходам элементов ИЛИ-НЕ 19 и И-НЕ 16 соответственно. Входная шина 4 подключена к третьему входу блока 6 синхронизации, а выходная шина 5 - к выходу первого элемента И 14. Каждый из блоков 1 (2) умножения (фиг.2) содержит первый, второй и третий счетчики 21, 22 и 23 импульсов, схему 24 сравнения, делитель 25 частоты, первый и второй элементы 26 и 27 задержки, первый, второй и третий элементы ИЛИ 28, 29 и 30. Первый вход первого элемента ИЛИ 28 подключен к четвертому входу блока 1 (2) умножения, а выход - к управляющему входу первого счетчика 21 импульсов, счетный вход которого подключен к второму входу блока 1 (2) умножения, а выход переполнения - к второму входу первого элемента ИЛИ 28 и первому входу второго элемента ИЛИ 29. Выход последнего подключен к счетному входу второго счетчика 22 импульсов, вход сброса которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ 28. Информационные выходы первого счетчика 21 импульсов подключены к первой группе информационных входов схемы 24 сравнения, вторая группа информационных входов которой подключена к информационным выходам третьего счетчика 23 импульсов. Управляющий вход счетчика 23 подключен к третьему входу блока 1 (2) умножения и входу первого элемента 26 задержки, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ 30. Второй вход элемента ИЛИ 30 подключен к счетному входу третьего счетчика 23 импульсов, выходу делителя 25 частоты и входу второго элемента 27 задержки, выход которого подключен к управляющему входу схемы 24 сравнения, выход которой подключен к второму входу второго элемента ИЛИ 29. Выход третьего элемента ИЛИ 30 подключен к управляющему входу делителя 25 частоты, информационные входы которого подключены к информационным выходам второго счетчика 22 импульсов и группе информационных выходов блока 1 (2) умножения, счетный вход - к первому входу блока 1 (2) умножения, а выход - к первому выходу блока 1 (2) умножения, второй выход которого подключен к входу переполнения второго счетчика 22 импульсов. Каждый из блоков 8 (9) анализа (фиг.3) содержит первый и второй D-триггеры 31 и 32, дешифратор 33, группа информационных входов которого подключена к группе информационных входов блока 8 (9) анализа, а выход - к С-входу первого D-триггера 31, выход которого подключен к второму выходу блока 8 (9) анализа. С-вход второго D-триггера 32 подключен к первому входу блока 8 (9) анализа, первый выход которого подключен к выходу второго D-триггера 32, S-вход которого подключен к S-входу первого D-триггера 31 и второму входу блока 8 (9) анализа. D-входы первого и второго D-триггеров 31 и 32 подключены к нулевой шине. Коммутатор 3 (фиг.4) содержит первый, второй, третий и четвертый элементы И 34, 35, 36 и 37, выходы которых подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам коммутатора 3. Первый вход коммутатора подключен к первому входу первого элемента И 34 и первому входу второго элемента И 35, второй вход которого подключен к пятому входу коммутатора 3, а третий вход - к третьему входу коммутатора 3 и первому входу третьего элемента И 36. Второй вход элемента И 36 подключен к четвертому входу коммутатора 3 и первому входу четвертого элемента И 37, второй вход которого подключен к второму входу коммутатора 3 и второму входу первого элемента И 34, третий вход которого подключен к шестому входу коммутатора 3. Блок 6 синхронизации (фиг.5) содержит первый и второй триггеры 38 и 39, регистр 40 сдвига, элемент ИЛИ 41, элемент И 42, первый вход которого подключен к первому входу блока 6 синхронизации и входу синхронизации регистра 40 сдвига, а второй вход - к третьему входу блока 6 синхронизации и С-входу первого триггера 38, R-вход триггера 38 подключен к выходу элемента ИЛИ 41, а выход - к информационному входу регистра 40 сдвига, первый выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ 41, второй вход которого подключен к второму входу блока 6 синхронизации. Второй выход регистра 40 сдвига подключен к третьему входу элемента И 42, выход которого подключен к С-входу второго триггера 39. Первый и второй выходы триггера 39 подключены соответственно к первому и второму выходам блока 6 синхронизации, третий выход которого подключен к выходу элемента И 42. Блок 7 управления (фиг.6) содержит первый и второй триггеры 43 и 44, элемент И 45, элемент 46 начальной установки, выход которого подключен к R-входам первого и второго триггеров 43 и 44 и первому выходу блока 7 управления. Второй выход последнего подключен к первому выходу триггера 43, второй выход которого подключен к первому входу элемента И 45. Выход элемента И 45 подключен к С-входу триггера 44, выход которого подключен к С-входу триггера 43, а вход блока 7 управления подключен к второму входу элемента И 45. Умножитель частоты следования импульсов работает следующим образом. Входные импульсы (фиг.7а), период следования которых Твх, поступают с входной шины 4 на триггер 38, переводя его по переднему фронту в единичное состояние из исходного нулевого (фиг.7б). Первым импульсом с генератора 20 (фиг. 7в) единичное состояние переносится на первый выход регистра 40, и одновременно триггер 38 устанавливается в нулевое состояние. Таким образом, длительность импульсов на выходе регистра 40 (фиг.7г) равна периоду импульсов с генератора 20. Для устранения коротких импульсных помех во входном сигнале используется элемент И 42, на выходе которого выделяются импульсы (фиг.7д) длительностью в полпериода сигнала с генератора 20, соответствующие истинным импульсам входного сигнала и синфазные с импульсами генератора 20. За первый (после включения умножителя) период входного сигнала осуществляется автоматическая подготовка умножителя к работе. В этот период времени выходные импульсы умножителя не отражают достоверно требуемую зависимость Fвых = K




















Формула изобретения
1. УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий первый и второй блоки умножения, коммутатор, первый и второй выходы которого подключены к первым входам первого и второго блоков умножения соответственно, а также входную и выходную шины, отличающийся тем, что в него введены блок синхронизации, блок управления, первый и второй блоки анализа, счетчик импульсов, первый и второй индикаторы, элемент задержки, первый и второй элементы И, элемент И - НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, элемент ИЛИ - НЕ, гененатор импульсов, выход которого подключен к первым входам блока синхронизации и коммутатора, второй, третий и четвертый входы которого подключены к первому, второму и третьему выходам блока синхронизации соответственно, третий выход блока синхронизации подключен к входам элемента задержки и блока управления, первый выход которого подключен к второму входу блока синхронизации, а второй выход - к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу элемента задержки и управляющему входу счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, а второй вход - к счетному входу счетчика импульсов и выходу второго элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к первым выходам первого и второго блоков умножения соответственно, группа информационных выходов первого и второго блоков умножения подключена к группе информационных входов первого и второго блоков анализа соответственно, а вторые выходы первого и второго блоков умножения подключены к первым входам первого и второго блоков анализа, соответственно, первые выходы которых подключены к пятому и шестому входам коммутатора соответственно, первый выход которого подключен к второму входу второго блока умножения, второй выход - к второму входу первого блока умножения, третий выход - к третьим входам первого и второго блоков умножения и второму входу второго блока анализа, а четвертый выход - к четвертым входам первого и второго блоков умножения и второму входу первого блока анализа, второй выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ - НЕ, второй вход которого подключен к второму выходу второго блока анализа, первый выход которого подключен к первому входу элемента И - НЕ, второй вход которого подключен к первому выходу первого блока анализа, входы первого и второго индикаторов подключены к выходам элемента ИЛИ - НЕ и И - НЕ соответственно, входная шина подключена к третьему входу блока синхронизации, а выходная - к выходу первого элемента И. 2. Умножитель по п.1, отличающийся тем, что каждый из блоков умножения содержит первый, второй и третий счетчики импульсов, схему сравнения, делитель частоты, первый и второй элементы задержки, первый, второй и третий элементы ИЛИ, причем первый вход первого элемента ИЛИ подключен к четвертому входу блока умножения, а выход - к управляющему входу первого счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к второму входу блока умножения, а выход переполнения - к второму входу первого элемента ИЛИ и к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, вход сброса которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, информационные выходы первого счетчика импульсов подключены к первой группе информационных входов схемы сравнения, вторая группа информационных входов которой подключена к информационным выходам третьего счетчика импульсов, управляющий вход которого подключен к третьему входу блока умножения и входу первого элемента задержки, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к счетному входу третьего счетчика импульсов, выходу делителя частоты и входу второго элемента задержки, выход которого подключен к управляющему входу схемы сравнения, выход которой подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ подключен к управляющему входу делителя частоты, информационные входы которого подключены к информационным выходам второго счетчика импульсов и группе информационных выходов блока умножения, счетный вход к первому входу блока умножения, а выход - к первому выходу блока умножения, второй выход которого подключен к выходу переполнения второго счетчика импульсов. 3. Умножитель по п.1, отличающийся тем, что блок анализа содержит первый и второй D-триггеры, дешифратор, группа информационных входов которого подключена к группе информационных входов блока анализа, а выход - к C-входу первого D-триггера, выход которого подключен к второму выходу блока анализа, C-вход второго D-триггера подключен к первому входу блока анализа, первый выход которого подключен к выходу второго D-триггера, S-вход которого подключен к S-входу первого D-триггера, и второму входу блока анализа, D-входы первого и второго D-триггеров подключены к нулевой шине. 4. Умножитель по п.1, отличающийся тем, что коммутатор содержит первый - четвертый элементы И, выходы которых подключены соответственно к первому - четвертому выходам коммутатора, первый вход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, второй вход последнего подключен к пятому входу коммутатора, а третий вход - к третьему входу коммутатора и первому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к четвертому входу коммутатора и первому входу четвертого элемента И, второй вход которого подключен к вторым входам коммутатора и первого элемента И, третий вход третьего элемента И подключен к шестому входу коммутатора. 5. Умножитель по п.1, отличающийся тем, что блок синхронизации содержит первый и второй триггеры, регистр сдвига, элемент ИЛИ, элемент И, первый вход которого подключен к первому входу блока синхронизации к входу синхронизации регистра сдвига, а второй вход - к третьему входу блока синхронизации и C-входу первого триггера, R-вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а выход - к информационному входу регистра сдвига, первый выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к второму входу блока синхронизации, а второй выход регистра сдвига - к третьему входу элемента И, выход которого подключен к C-входу второго триггера, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока синхронизации, третий выход которого подключен к выходу элемента И. 6. Умножитель по п.1, отличающийся тем, что блок управления содержит первый и второй триггеры, элемент И, элемент начальной установки, выход которого подключен к R-входам первого и второго триггеров и первому выходу блока управления, второй выход которого подключен к первому выходу второго триггера, второй выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к C-входу первого триггера, выход которого подключен к C-входу второго триггера, а вход блока управления - к второму входу элемента И.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9