книги / Методы и устройства цифрового измерения низких и инфранизких частот

Таким образом, частота следования выходных импульсов умно­ жителя равна умноженной в Ку раз частоте следования импульсов

умножаемой частоты в предыдущем периоде. Эта частота, как сви­ детельствует выражение (2.37), не зависит от медленных измене­ ний частоты генератора ГТЧ, а определяется только длитель­ ностью предыдущего периода умножаемой частоты.

Двухтактный умножитель с управляемым делителем частоты,

в котором УДЧ является обычным счетчиком с предварительной установкой, представлен на рис. 2-19. Как и умножитель по схеме 2-18, описываемый умножитель содержит управляющие счетчики УСч, и УСч2; делитель УДЧ\ блок БАУ; группы схем совпадения ГСС, и ГСС2; генератор Г\ делитель ДЧ; входное формирующее устройство Ф; ключи К\ и Къ Следует остановиться только на не­

которых особенностях работы умножителя (рис. 2-19), а также оценить предельные его возможности.

Все счетчики и делители частоты устройства — двоичные. Блок БАУ состоит из триггера Та,. ключей К2 и /С4 и узла сброса (УС).

На счетный вход триггера Те, поступают сформированные Ф им­ пульсы умножаемой частоты, которые опрокидывают триггер Тг,, и поочередно на время одного периода попарно закрывают или

открывают ключи К,, /С4 или Къ Кз-

Пропорциональность коэффициента деления УДЧ длительно­ сти предыдущего периода Тх обеспечивается следующим образом. Пусть, например, до поступления умножаемой частоты ключи К\ и Кг были закрыты, а ключи /Сг и Кз — открыты. Первый импульс умножаемой частоты опрокидывает Теi и запускает узел сброса УС. Последний вырабатывает импульс, устанавливающий все триг­ геры УСч, в единичные положения (а не в нулевые, как на рис. 2-18). После опрокидывания Тг, открываются ключи Кь Кг. и закрываются ключи /С2 и Кз- На вход УСч поступают импульсы с выхода ДЧ с частотой следования }т1Кд- Первый из них вызы­ вает переполнение счетчика УСч. До конца периода в УСч, ока­ жется введенным число

С окончанием периода Тх, вновь опрокидывается триггер Та,, триг­ геры УСчг устанавливаются в единичные положения, открываются ключи К\, Кь, закрываются ключи Къ Кз. а единичные выходы

триггеров УСч, через ГСС, подсоединяются схемами ИЛИ к уста­ новочным входам триггеров УДЧ. На вход УДЧ постоянно посту­ пают импульсы ГТЧ с частотой следования fr• Каждый раз при переполнении УДЧ перепад напряжения с его выхода через ключ Кз подается на импульсные входы группы Г С С вызывая подачу

В этом случае получим следующее неравенство, связывающее коэффициент умножения /Су, умножаемую частоту ./* и частоту fT:

K'yfxClr. (2.51)

При частоте следования импульсов /г, равной 1 млн. гц и /х= 1 гц, определим, что максимальное значение Ку должно быть меньше 1000. При наличии составляющих Ôi и б2 погрешности 0П макси­ мальная величина Ку будет меньше полученного значения.

Делители частоты с цифровой обратной связью [4] позволяют расширить частотный диапазон и увеличить коэффициент умно­ жения.

В таких делителях к тактовой частоте fT прибавляется или вычитается частота импульсов обратной связи /о с> получаемых пу­

тем их выборки с помощью ключей этого же делителя. Для дели-

Рнс. 2-20. Схема делителя частоты с положительной обратной связью.

теля частоты с положительной обратной связью (ПОС) (рис. 2-20) справедливы следующие соотношения:

где }т — частота следования тактовых импульсов, подаваемых на вход ДЧОС; /вхп — частота следования импульсов, подаваемых на счетный вход триггера младшего разряда; Кпос — коэффициент

положительной обратной связи. Частоты /Вхп и /г связаны между собой таким соотношением:

Аналогичные соотношения справедливы для делителя частоты с отрицательной обратной связью (ООС) (рис. 2-21).

Ключи обратной связи подключаются не к прямым, а к инверсным выходам триггеров, поскольку импульсы обратной связи должны

Таким образом, в соответствии с выражениями (2.59) и (2.60) делители частоты как с ООС, так и с ПОС позволяют получить однотипные зависимости частоты / Вх на входе триггера младшего

разряда делителя от числа Noc, содержащейся в УСч. Для получе­ ния умножаемой частоты /* пропорциональной частоте fBX, необ­ ходимо, чтобы знаменатели правых частей выражений (2.59) и (2.60) были пропорциональны ее периоду, то есть

где fK — частота следования импульсов, квантующих период Тх. Следовательно, число, содержащееся в УСч, должно быть равно разности числа NT, пропорционального периоду, и числа Nm, рав­ ного коэффициенту пересчета УСч. Так как N0C< N mi то число NT должно находиться в пределах

Квантуя период Тх, можно легко получить в счетчике с коэф­ фициентом пересчета Nm число Noc. Для этого сначала на вход счетчика, после предварительной установки его триггеров в нуле­ вое состояние, подается Nm импульсов квантующей частоты. По­ следний из этих импульсов вновь переводит счетчик в нулевое состояние- а затем на его вход поступают остальные (NT—Nm) импульсов. Поэтому в конце периода в счетчике содержится число hoc, определяемое равенством (2.62). Тактовая частота, поступая на делители с цифровой ПОС или ООС, в соответствии с выраже­ ниями (2.59), (2.60) и (2.61) дает следующие значения частот fm

И fuxib

Следовательно, при помощи делителей частоты с цифровыми обратными связями можно умножать частоту с коэффициентами умножения

Если квантование периода умножаемой частоты осуществляется импульсами тактовой частоты, то есть }к=!т, то коэффициенты умножения соответственно равны Kyo=Nm\ Kyu=2 Nm.

При необходимости получения коэффициента умножения час­ тоты, отличающегося от значений выражений (2.66) и (2.67), мо­ жет быть применен двоичный умножитель частоты. Частота f'bva

на выходе /-разрядного двоичного умножителя определяется вы­ ражением

прямоугольный импульс умножаемой частоты опрокидывает триг­ гер Тг{ и в момент опрокидывания запускает узел сброса, осуще­ ствляющий установку счетчика УСЧ1 в нулевое состояние, УИЧК\

устанавливается в положение, при котором импульсы тактовой частоты /г непосредственно проходят на его выход. После опро­ кидывания Tzi закрываются ключи Къ Кз KG и открываются клю^

чи Ки Кь KG- Через открытый в течение периода Тх умножаемой частоты ключ Ki импульсы тактовой частоты с выхода VüHKi по-

телем частоты с цифровой отрицательной обратной связью.

дают на вход УСчи Поступление первых Nm импульсов приводит к переполнению управляющего счетчика УСчi. Если умножаемая частота лежит в первом поддиапазоне, то до конца периода в УСч поступит количество импульсов, меньшее Nm. Если же длитель­ ность периода умножаемой частоты превышает величину

/г

то необходимо перейти в следующий поддиапазон. В момент вре­ мени t —Ti происходит второе переполнение УСч. Импульс его пе­ реполнения, поступая на УИЧК\, производит изменение выходной частоты последнего. В дальнейшем на выход УИЧК1 проходят импульсы, снимаемые с одного из коллекторов первого триггера

на счетный вход триггера младшего разряда ДЧОС. Частота сле­ дования импульсов на входе этого триггера, определяемая в соот­ ветствии с выражением (2.64), равна

Импульсно-потенциальные схемы совпадения # 31—И31 со схемой

ИЛИЪна выходе вместе с триггерами делителя частоты ДЧОС — это двоичный умножитель частот. Средняя частота следования им­ пульсов на выходе схемы ИЛИ, определяемая двоичным управляю­ щим кодом, такова:

Одновременно с формированием умноженной частоты по преды­ дущему периоду Тх1 происходит квантование следующего периода Тх2, которое осуществляется с помощью УИЧК2 и УСч2 аналогично

описанному ранее квантованию периода Txi. В конце второго перио­ да Тх2 после w переполнений УСч2 в нем содержится число

<2’79)

Если умножаемая частота не изменяется или изменяется так, что ее значение во втором периоде Т& лежит в том же поддиапазоне, что и в первом периоде Тхи то w —v. В общем же случае при значи­ тельном отклонении длительности последующего периода от дли­ тельности предыдущего значения w и v могут быть различными. С окончанием второго периода Т& триггер Тгj вновь опрокидыва­ ется, УСч\ устанавливается в нулевое состояние и начинается квантование третьего периода Тх3. Одновременно на схему вычи­ тания частот ДЧОС поступают импульсы с частотой следования fri2 го-1, а выборка импульсов обратной связи и подача их на схе­

му вычитания частот производится посредством управляемых ко­ дом УСч2 схем И21—Иil, схемы ИЛИ& ключа Кь схемы ИЛИ3.

Частота следования импульсов на выходе схемы ИЛИ в течение третьего периода Тх3 равна

Таким образом, частота следования импульсов в течение каж­ дого последующего периода Тх определяется длительностью пре­ дыдущего периода.

Сравнивая умножитель, в котором УДЧ является делителем частоты с цифровой обратной связью, с умножителем, содержа-