Цифровой следящий умножитель частоты
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обработки сигналов частотных датчиков и при синхронизации сигналов в бесфильтровых анализаторах спектра. Цифровой следящий умножитель частоты содержит формирователь 1 импульсов, фазовый детектор 2, управляемые делители частоты 3, 4 и 5, элемент 6 задержки, управляемый элемент 7 задержки, счетчик 8 импульсов, регистр 9, дифференциатор 10, управляемый генератор 11 тактовых импульсов, входную шину 12, шину 13 установки коэффициента умножения и выходную шину 14, соединенные между собой функционально. 1 ил.
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обработки сигналов частотных датчиков и при синхронизации сигналов в бесфильтровых анализаторах спектра.
Известен следящий умножитель частоты, содержащий формирователь импульсов, регистр, генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов и три управляемых делителя частоты (УДЧ), в котором вход формирователя импульсов соединен с входом умножителя, а выход с входом записи регистра и входом обнуления счетчика импульсов, счетный вход первого УДЧ соединен с выходом генератора тактовых импульсов, управляющий вход с выходом регистра и управляющим входом второго УДЧ, а выход со счетными входами второго и третьего УДЧ, выход второго УДЧ соединен с выходом умножителя, управляющий вход третьего УДЧ соединен с входом задания коэффициента умножения умножителя, а выход со счетным входом счетчика импульсов, выход которого соединен с информационным входом регистра [1] Недостатком этого умножителя является большая погрешность дискретизации, обусловленная слабым заполнением счетчика импульсов при больших частотах входного сигнала. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой следящий умножитель частоты, содержащий управляемый генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов, счетчик импульсов, регистр, фазовый детектор и три УДЧ, в котором вход формирователя импульсов соединен с входом умножителя, а выход с первым входом фазового детектора, входом записи регистра и входом обнуления счетчика импульсов, второй вход фазового детектора соединен с выходом второго УДЧ, а выход с управляющим входом генератора тактовых импульсов, выход которого соединен со счетными входами первого и третьего УДЧ, управляющий вход третьего УДЧ соединен с шиной задания коэффициента умножения умножителя и управляющим входом второго УДЧ, а выход со счетным входом счетчика импульсов, выход которого соединен с информационным входом регистра, управляющий вход первого УДЧ соединен с выходом регистра, а выход с выходом умножителя и счетным входом второго УДЧ [2] Недостатком этого умножителя частоты является относительно низкая точность умножения, обусловленная колебательным характером выходной частоты в установившемся режиме. В известный цифровой следящий умножитель частоты, содержащий управляемый генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов, счетчик импульсов, регистр, фазовый детектор и три УДЧ, в котором вход формирователя импульсов соединен с входом умножителя, а выход с первым входом фазового детектора и входом записи регистра, второй вход фазового детектора соединен с выходом первого УДЧ, установочный вход которого соединен с входом установки коэффициента умножения умножителя и установочным входом третьего УДЧ, выход управляемого генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами второго и третьего УДЧ, счетный вход счетчика импульсов соединен с выходом третьего УДЧ, а выход с информационным входом регистра, установочный вход втоpого УДЧ соединен с выходом регистра, а выход с выходом умножителя, введены элементы задержки, управляемый элемент задержки и дифференциатор, вход элемента задержки соединен с выходом формирователя импульсов, а выход со входом обнуления счетчика импульсов, выход фазового детектора соединен с управляющим входом управляемого элемента задержки и входом дифференциатора, выход которого соединен с управляющим входом генератора тактовых импульсов, информационный вход управляемого элемента задержки соединен с выходом второго УДЧ, а выход с тактовым входом первого УДЧ. На чертеже приведена структурная схема умножителя частоты. Цифровой следящий умножитель частоты содержит формирователь 1 импульсов, фазовый детектор 2, УДЧ 3, 4 и 5, элемент 6 задержки, управляемый элемент 7 задержки, счетчик 8 импульсов, регистр 9, дифференциатор 10, управляемый генератор 11 тактовых импульсов, входную шину 12, шину 13 установки коэффициента умножения и выходную шину 14. Вход формирователя 1 соединен с шиной 12, а выход со входом элемента 6, первым входом детектора 2 и входом записи регистра 9. Второй вход детектора 2 соединен с выходом УДЧ 3, а выход со входом дифференциатора 10 и управляющим входом элемента 7. Информационный вход элемента 7 соединен с выходом УДЧ 4 и шиной 14, а выход с тактовым входом УДЧ 3, установочный вход которого соединен с шиной 13 и установочным входом УДЧ 5. Счетный вход счетчика 8 соединен с выходом УДЧ 5, вход обнуления с выходом элемента 6, а выход с информационным входом регистра 9, выход которого соединен с установочным входом УДЧ 4. Управляющий вход генератора 11 соединен с выходом дифференциатора 10, а выход с тактовыми входами УДЧ 4 и 5. Умножитель частоты работает следующим образом. Входной сигнал с частотой Fвх и периодом следования Tвх=![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/319/3193583.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8776.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/319/3193584.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/319/3193585.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8776.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/729.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/729.gif)
Обратная связь через элемент 7 обеспечивает совпадение импульсных последовательностей с частотами Fвх на входах детектора 2 по фазе. В прототипе осуществляется фазовая автоподстройка частоты генератора тактовых импульсов, поэтому в установившемся режиме выходная частота носит колебательный характер, что приводит к погрешности умножения частоты. В предлагаемом же умножителе осуществляется частотная автоподстройка частота генератора 11, поэтому в установившемся режиме здесь обеспечивается строгое выполнение равенства (3) и присущая прототипу погрешность из-за колебательного характера выходной частоты и установившемся режиме отсутствует. Следовательно, точность предлагаемого умножителя выше, чем у прототипа.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1