Делитель частоты

Делитель частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ содержащий счетные триггеры, элементы И, элементы И-НЕ и элемент пропускания, входы которого соединены с выходами элетлентов-И-НЕ, первые входы когорых соединены с управляющими входами делителя частоты, второй вход каждого элемента И-НЕ соединен с инверсным выходом соответствующего .счетного триггера, счетный вход каж-; ;дого счетного триггера, кроме пер«-« вого и второго, соединен с первым входом соответствуняцего элемента И, выход которого соединен с третьим входом элемента И-НЕ, а второй вход элемента И соединен с выходом предыдущего элемента И, отличающи и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен элементСовпсшения, выход которого является выходом делителя частоты, первый вход элемента совпадения соединен с выходом элемента пропускания, а второй вход элемента совпадения является входом делителя частоты и соединен со счетным входом первого счетного триггера, прямой выход которого соединен с третьим входом И первого элемента И-НЕ и вторым входс г первого элемента И, а счетный вход каждого счетного триггера соединен с прямьм выходом предыдущего счетного триггера, а О) 4 4

СООЭ СОВЕТСКИХ

Ю

РЕСПУБЛИК

3QB Н 03 К 23 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автовсноьп сеидатвъствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3383498/18-21 (22) 14.01.82 (46) 23.05.83. Бюл. 9 19 (72) В.A.Ãðèãîðîâ (53) 621.374 ° 44(088.8) (56) 1. патент США В 3600686, кл. 328-38, 1976.

2. Эллиотт. Быстродействующий двоичный делитель частоты. ТИИЭР, 1971, т.59, 9 8 с.147, фиг:3 (прототип). (54) {57) ДВЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий счетные триггеры,. элементы И, .элементы И-НК и элемент пропускания, входы которого соединены с выходами элементов -И-НЕ, первые входы которых соединены с управляющими входами делителя частоты, второй вход каждого элемента И-НЕ соединен с инверсным выходом соответствующего ,счетного триггера, счетный вход каж;дого счетного триггера, кроме пер;SU„„4 А вого и второго, соединен с первым входом соответствующего элемента И, выход которого соединен с третьим входом элемента И-НЕ, а второй вход элемента И соединен с выходом предыдущего элемента И, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен элемент совпадения, выход которого является выходом делителя частоты, первый вход элемента совпадения соединен с выходом элемента пропускания, а второй вход элемента совпадения является входом делителя частоты и соединен со счетным входом первого счетного триггера, прямой выход ко.— торого соединен с третьим входом первого элемента И-НЕ и вторым входовГ первого элемента И, а счетный вход каждого счетного триггера соединен с прямым выходом предыцущего счет ного триггера. 1019644

Изобретение относится к вычислительной технике, его основное назначение - работа в синтезаторах частоты, следящих устройствах автоматики.

Известен делитель частоты, содержащий двоичный счетчик на триггерах, умножитель скважности двоичных сигналов на вентилях И 2, блок программируемых вентилей и выходной вентиль

И-HE при этом источник сигнала делимой частоты соединен со счетным i0 входом первого триггера, один из входов первого вентиля умножителя соединен с прямьм выходом первого триггера, один иэ входов нрограммнруемого вентиля является управляющим, а дру- 15 гой.вход данного вентиля соецинен со счетным входом второго триггера 1 ).

Недостатком этого делителя частоты является относительно низкое быстродействие. 20

Известен также делитель частоты, .содержащий счетные триггеры, элементы И, элементы И-НЕ и элемент пропускания, входы которого соединены с выходами элементов И-НЕ, первые входы .которых соединены с управляю-. щими входами делителя частоты, второй вход каждого элемента И-НЕ соединен с инверсным выходом соответствующего счетного триггера, счетный вход каждого счетного триггера, кроме nepaoro и второго, соединен с пер» вым входом соответствующего элемента,И, выход. которого соединен с третьим.входом элемента И-НЕ, а второй вход элемента И соединен с выходом .предыдущего элемента И 2З.

Недостатком такого делителя частоты является относительно низкое быстродействие.

Цель изобретения — повыцюние 40 быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в делитель частоты, содержащий счетные триггеры, элементы И, элементы И-НЕ и элемент пропускания, 45 входы которого соединены с выходами элементов И-НЕ, первые входы которых соединены с управляющими вхо.дами делителя частоты, второй вход каждого элемента И-НЕ соединен с инверсным выходом соответствуыщего счетного триггера, счетный вход каж" дого счетного триггера, кроме пер вого и второго, соединен с первым входом соответствующего элемента H выход которого соединен с третьим входом элемента И-НЕ, а второй вход элемента И соединен с выходом пре- дыдущего.элемента И, введен элемент совпадения, выход которого является выходом делителя частоты, первый вход элемента совпадения соединен с выходом элемента пропускания, а второй вход элемента совпадения является входом делителя частоты-и соединен со счетным входом первого 65 счетного триггера, прямой выход которого соединен с.третьим входом первого элемента И-НЕ и вторым входом первого элемента И, а счетный вход каждого счетного триггера соединен с прямым выходом предыдущего счетного Триггера.

На чертеже показана структурная схема делителя частоты.

Делитель частоты содержит счетные триггеры 1=1+1=п, элементы И

2=1+2=п-2, элементы И-НЕ 3=1+3=п-1, элемент 4 совпадения .ы элемент 5 пропускания, входы которого соединены с выходами элементов И-НЕ 3=1-:3=п-1, первые входы которых соединены с управляющими входами б делителя частоты, второй вход каждого элемента И-НЕ 3=1+3=п-1 соединеи с инверсным выходом соответствующего счетного триггера 1=2+1=п, счетный вход каждого счетного триггера

1=3ф1-п, кроме первого 1-1 и второго

1=2, соединен с первым входом соответствующего элемента И 2=1-.2=n-2, выход которого соединен с третьим входом элемента И-НЕ 3=,2+3 п-1, а второй вход элемента И 2 1+2п-2 соединен с выходом предыдущего элемента И. Выход элемента 4 совпадения является выходом 7 делителя частоты, / первый вход элемента 4 совпадения соединен с выходом элемента 5 пропускания, а второй вход элемента 4 совпадения является входом 8 делителя частоты и соединен со счетным входом первого счетного триггера 11, прямой выход которого соединен с третьим входом первого элемента И-НЕ

3=1 и вторьм входом первого элемента И 2=1, а счетный вход каждого счетного триггера 1=2:l=n соединен с прямым. выходом предыдущего счетного триггера.

Рассмотрим работу делителя частоты для случая п-3.

Трехразрядный делитель частоты работает следующим образом.

При подаче на вход периодического сигнала на выходе кажцого последую- щего счетного триггера возникают дво" ичные сигналы с частотами в 2,4,8 и 1б раз ниже, чем на входе. Благодаря двум последовательно соединенным элементам И на выходе первого из них образуется сигнал и в виде 4-х периодических импульсов со скважностью 4 единиц и сигнал К в виде 2-х периодических импульсов, со скважностью 8 единиц.

Однако при наборе s блоке 3 кода, например 101, на центральный вход элемента 5 пропускания периодический сигнал не пройдет из-за нулевого сигнала запрета второго элемента

И-НЕ. В то же время, на первый и третий входы элемента 5 пропускания

1019644

0; 307968

0 615936

1,231872

0,463744

0,927488

4096

1024 - l

512 1

l = 128

1 32

1 16

-64

1, 076992

0,153984

3 придут сигналы. Причем сигнал и будет. уже со скважностью в 16 единиц.

Таким образом, на выходе элемента 5 пропускания образуется уже

P=t+n =5 импульсов согласно коду 101.

Но так как частота. следования данных импульсов во времени интегральная н гораздо ниже, чем на входе устройства, то последовательность в

5 импульсов является периодическим строб-сигналом для самой входной по 30 следовательности,. т.е. на выходе элемента 4 совпадения возникает равномерно распределенный разностнйй периодический сигнал в 11 импульсов.

Эта операция тождественна уменыщрнню 15 входной частоты в 16/11 раза или что тоже самое

1<16>

Если осуществить полный набор кода .111, т.е. В m n =1, то на все входы элемента 5 пропусканкя уже придут 4-е импульса со скважностью в

4 единицы для В, 2.импульса со скважностью в 8 единиц» для в и 1 импульс со скважностьв в 16 единиц для и. В сумме будет всего 4+2+1 = 7 импульсов, которые. вычитаются элементом 4 совпадения-с образованием результирующих 9 периодических импульсов.

В этом случае понижение частоты с

16 импульсов до 9 надо рассматривать как деление ее в 16/9 раза илк что тоже самое

1<16>

Покажем, как будет выглядеть де-. . ли ель чаототы, например в 1, 374 раз а,; 35 и сама программа деления йа дайньй ico« эффкциент раз. Имеем. К, = 1,374 = 1 + 0,374

«4 к далее находим приведенный параметр К по.формуле ..

К =1+Д-1+--у1+ «уд .у е1,455604 ° . (» 1-4 1-0-374

»

Следовательно, будем иметь кодовую структуру в виде столбца

-131072»»,1»455604

+65536 е- 0,911208

1,822416

1,644832

-8192 1,289664

+4 096 О, 579328

-2048 1,158656

0i317312

+512 0,634624 256 1,269248

+128 0,538496

+1 и так далее, из которого вытекает, что источнику сигнала делимой частоты надо приписать высший в данной комбина. ции двоичный коэффициент 262144. Из левой части столбца также видно, что

1 импульс вычитается из 4-х, остаток в 3 импульса вычитается из 8, новый остаток в 5 импульсов вычитается из

64-х,следующий остаток должен вычитаться иэ 128 и так далее.ПоэтоМу общая еумма вычктаемых импульсов определяется превышением от- рицательной суммы двокчных сигналов над положительной (иначе деления не будет) и составляет всего 71355 строб-импульсов. На выходе же устройства должен возникнуть периодический остаток в виде

262144 — - — — — 71355=19078.9 импульсов.

Таким образом, отношение 262144/

190789 l,373999... и есть истинный коэффицйент деления, максимально приближеннъ|й к заданному и отличающийся от него на величину в 0,000073» .

Причем и эту ошибку в принципе можно свести до любой заданной наперед бесконечно малой величине, если продолжить прерванное кодирование столбца и найти дополнительные двоичные

1 и 0 еще более младших разрядов.

Если же полученную до запятой. комбинацию едкниц к нулей поменять на обратнуй,то в новом столбце

65536 = 1

1 2

1 2 сумма всех двоичных единиц точно равна числу измываемых выходных вен1019644

l

+4 22, 2 +, 2о

3 2 1

Но так как всего Вводится 65536 периодических импульсов, то на выходе останется уже 65536----26568=

= 38968 равномерно распределенных импульсов, т.е. произршло деление входной частоты в

65536/38968 = 1,6817901..., раз, .детельствует о прерванном кодирова-. нии параметра К в неудобном месте.

Повысить же точность можно выше отмеченным приемом: продолжением кодирования параметра К и нахождением

1 новых комбинаций 1, и О столбца для

<0.. дополнительных программируемых элементов И-НЕ при конкретно заданном общем максимальном числе всех данных элементов И-НЕ. При этом, если всем элементам И-НЕ приписать состояние О, то входной сигнал через элемент 4 совпадения пройдет без препятствий, т.е. вычитания не будет.

Такую операцию частотного преобразования следует рассматривать как деление частоты нB 1 °

Рассмотрим еще один пример, как будет выглядеть программа для деления частоты в 1,681793 раза. Имеем

6=0,681793 и после кодирования параметра 1 +d 1,189207 = 1+/1-0,681793/1+0,681793/, получаем следующую кодовую структуру для изъятия — ввода импульсов

1/00ll00000ll0lll...

Поменяв все единицы на нуль, а все нули на единицы, получаем программу деления

О/110011111001000...

Ф а первый вентиль последний вентиль 55

Таким образом, первый и второй программируемые элементы И-НЕ следует поставить в положение 1, третий и четвертый « «в положение О, пятыйдевятый — в положение 1 и так да- 0 лее до последнего элемента И-НЕ.

При этом в данной программе погасится согласно всех единиц всего

8+64+128+256+512+1024+8192+16384=

= 26568 импульсов. тилем имп уль сов . Де йс тв и тель но, .б 553 6+4 096+1 024+51 2+1 28+3 2+1 6+8+2+1 =

71355.

Это означает, что обратная комбинация закодированного параметра К как раз и соответствует программе деления на коэффицйент К . Поскольку начало обратного столФца всегда нулевое, то его следует отнести к источнику сигнала делимой частоты.

Тогда интерпретация полученной программы будет следующей.

Две последние единицы соответствуют единичному состоянию двух последних программируемых элементов

И-НЕ. Третий нуль от конца соответствует нулевому состоянию третьему от конца программируемого элемента И-НЕ и так далее до первого программируемого элемента И-НЕ. Данную программу можно считывать и сверхувниз, т.е. в обратной комбинации первый элемент И-НЕ надо поставить +

К =

*21" (423 4. 21

11 где ) — число входящйх в структуру программируемых элементов И-НЕ, а все A принимают значения требуемых

1 или О в зависимости.от программы деления.

Из данного алгоритма вытекает, что при малом числе триггеров прямой переворот 1 и 0 до запятой на обратные значения нежелателен из-за резкого возрастания погрешности. В этом. случае программа деления будет точнее, если из двоичного числа для источника, которое всегда выглядит как 1 с последующими нулями, вычесть двоичное число в виде 1 и 0 для столбца. в единичное состояние, второй-четвертый - в нулевое состояние, пятыйединичное, шестой - нулевое и так далее. Таким образом, последнему программируемому элементу И-НЕ всегда соответствует младший разряд программы, а первому элементу И-НЕстарший разряд. Причем, если заранее известно число всех программируемых элементов И-НЕ, например ), то число всех элементов И равно на единицу меньше, т.е. j-l, а число всех счетных триггеров будет на единицу больше, т.е. j +l. Это означает, что из входного числа 2> импульсов с помощью набора кода программы будет равномерно изъято от

1-го до 21 " импульсов, т.е. точность установки коэффициента деления определяется последним разрядом или величиной I/2, а алгоритм задания или подсчета любого коэффициента определяется выражением

Несовпадение седьмого знака свиНаоборот, если всем программируемым элементам И-НЕ приписать со- стояние 1, то из всех вводимых в структуру импульсов вычтется всего один импульс и деление частоты будет уже в

2 - l/2 раза.

Все промежуточные комбинации для прок раммируемых элементов И-.НЕ дают промежуточные коэффициенты деления частоты К,всегда находящегося в пределах неравенства

1 <Кд<2

1019644

Составитель О Скворцов

Редактор В. Ла заренко Техред Л.Некарь Корректор Л. Ференц

Заказ 3726/53 Тираж 93б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

° ° по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4

В то же время изменением состояния соответствующего элемента И-НЕ можно осуществить подстройку поделенной частоты на нужное число импульсов и в нужную сторону.

Таким образомр предлагаемый де литель частоты обесцечивает высокув точность задания.коэффициента деления при относительно высоком быстродействии.