Цифровой синтезатор частот Советский патент 1984 года по МПК H03L7/18 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для генерации сетки частот в приемопередакщей и контрольно-измерительной аппаратуре.

Известен цифровой синтезатор частот, построенный по однокольцевой схеме импульсно-фазовой автоподстройки частоты и содержащий управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, цифровой частотно-фазовый детектор и фильтр нижних частот, а также опорный генератор, выход которого соединен с другим входом цифрового частотно-фазового детектора С1 .

Однако быстрездействие такого цифрового синтезатора частот недостаточно высокое и определяется динамикой кольца фазовой автоподстройки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и частотно-фазовый детектор, последовательно соединенные опорный генератор и делитель частот с фиксированньм коэффициентом деления, выход которого подключен к другому входу частотно-фазового детектора, последовательно соединенные первый генератор тока, первый токовый ключ и фильтр нижних частот выход которого подключен к входу управляемого генератора, и последовательно соединенные второй генератор тока и второй токовый ключ, выход которого также подключен к входу фильтра нижних частот 2.

Однако быстродействие цифрового синтезатора частот при смене выходных частот определяется динамикой кольца фазовой автоподстройки и недостаточно велико.

Цель изобретения - повышение быстродействия,

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и частотно-фазовый детектор, последовательно соединенные опорный генератор и делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, выход которого подключен к другому входу часто но-фазового детектора, последовательно соединенные первый генерато тока, первый токовый ключ и фильтр нижних частот, выход которого подключен к входу управляемого генератора и последовательно соединенные

генератор тока и второй токовый клю выход которого также подключен к входу фильтра нижних частот, между первым выходом частотно-фазового детектора и управляющим входом первого токового ключа введены последовательно соединенные первый блок стробирования, первый D-триггер и первый элемент И, а между вторым выходом частотно-фазового детектора и управлявшим входом второго токового ключа введены последовательно соединенные второй блок стробирования, второй Г - триггер и второй элемент И, а также введены первый и:второй одновибраторы, при этом первый одновибратор включен.между выходом первого Dтриггера и D-входом второго -триггера, а второй одновибратор включен между выходом второго . -триггера иС-входом первого D-триггера, выход делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления соединен с вторым входом второго блока стробирования и R -входом первого Б-триггера, выход делителя.частоты с переменнЕЛМ коэффициентом деления подключен к второму входу первого блока стробирования и к R-входу второго D-триггера, первый и второй выходы частотно-фазового детектора соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, а выходы первого и второго блоков стробирования подключены соответственно к установочным входам делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления и делителя частоты с переменным коэффициентом деления.

При этом блок стробирования состоит из последовательно соединенных элемента задержки, элемента ИЛИНЕ и элемента И, другой вход элемента ИЛИ-НЕ Обьединен с входом элемента задержки и является первым входом блока стробирования, а другой вход и выход элемента И являются соответственно вторым входом и выходом блока стробирования.

На чертеже изображена структурная электрическая схема цифрового синтезатора частот.

Цифровой синтезатор частот содержит управляемый генератор i, делитель 2 частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД), частотнофазовый детектор (ЧФД) 3, опорньзй генератор 4, делитель 5 частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД), первый блок стробирования б второй блок стробирования 7, первыйВ-триггер 8, второй Р-триггер 9 первый одновибратор 10, второй одновибратор 11, первый элемент И 12, второй элемент И 13, первый токовый ключ 14, второй токовый ключ 1 первый reHeipaTop 16 тока, второй г первый генератор 16 тока, второй генератор 17 тока, фильтр нижних частот (ФНЧ) 18, элемент задержки элемент ИЛИ-НЕ 20 и элемент И 21. Цифровой синтезатор частот рабо тает следукадим образом. В режиме синхронизма на выходах ЧФД 3 формируются короткие импульI сы, практически совпадающие друг с другом во времени. Эти импульсы проходят соответственно через первый элемент И 12 на первый токовый ключ 14, а через второй элемент И на второй токовый ключ 15. Токовые ключи 14 и 15 открьшаются на корот кое время и осуществляют почти одновременный заряд-разряд емкости ФНЧ 18 так, что управляющее напряжение на выходе ФНЧ 18 почти не меняется. Одновременно импульсы с выходов ЧФД 3 поступают на первые входы первого и второго бло ков стробирования 6 и 7. В первом блоке стробирования 6 элемент заде ки 19 осуществляет задержку импуль са на величину uf , большую длите ности импульсов с ДПКД 2. Поскольку импульсы на входах элемента ИЛИ НЕ 20 не совпадают во времени, то на его выходе сохраняется уровень О, который поступает на один из входов элемента И 21 и запрещает прохождение импульсов с ДПКД 2 на С-вход первогоD -триггера 8. При этом на R-вход этого триггера пост пают импульсы ДФКД 5, которые уста навливают D -триггер 8 в состояние l. Этот потенциал не препятствует прохождению импульсов с ЧФД 3 через первый элемент И 12 на управ ляющий вход первого токового ключа 14. При переключении с одной частот на другую импульсы с выходов ДПКД и ДПКД 5 не совпадают друг с другом во времени. В результате на од ном из выходов ЧФД 3 формируются импульсы с длительностью, равной разности фаз этих сигналов, а на другом выходе - обычные короткие импульсы. Импульсы с длительностью равной разности фаз, поступают на входы элемента ИЛИ-НЕ 20 первого блока стробирования 6. Если разность фаз большая и превыаает величину задержки 4 г на элементе задержки 19, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 20 формируется импульс, равный по длительности t, dot-4l который разрешает прохождение через элемент И 21 короткого импульс с ДПКД 2. Этот импульс поступает на С-вход первогоD-триггера 8 и на вход сброса ДФКД 5, устанавливая его в начальное состояние счета. Т.е. в ДПКД 2 и ДФКД 5 одновременно начинается счет импульсов соответственно от управляемого генератора 1 и опорного генератора 4. Импульс, поступивший на С-вход первого D -триггера 8, опрокидывает его, поскольку запрещакадие потенциалы на Р-входе с выхода второго одновибратора 11 действуют обычно несколько периодов регулирования, т.е. время блокировки от одновибраторов короткое и устанавливается заранее. В результате срабатывания первого Т -триггера 8 на его выходе фог 1ируется отрицательный импульс, который проходит через первый элемент И 12 на управляющей вход первого токового ключа 14 и складывается по времени с импульсом на выходе ЧФД 3 так, что управляющее воздействие на первый токовый ключ 14 продолжается весь период регулирования. Первый токовый ключ 14 включается непрерывно до тех пор, пока рассогласование по частоте и фазе не уменьшится до величины меньшей или равной At. После этого первыйD-триггер 8 отключается и в системе автоподстройки происходит обычное регулирование. Если после прохождения состояния равновесия произошло небольшое перерегулирование, то второй D -триггер 9 не сможет включиться, так как он на некоторое время заблокирован по С-входу запрещающим потенциалом с выхода первого одновибратора 10. Включение первого одновибратора 10 происходит отрицательным импульсом с выхода первого Б-триггера 8 при его срабатывании от короткого импульса по С-входу. Аналогично происходит работа цифрового синтезатора частот, если период импульсов с ДПКД 2 меньше периода импульсов с ДФКД 5. Только в этом случае происходит сброс ДПКД 2 с помощью И1ипульсов с ДФКД 5, прошедших через второй блок - стробирования 7. I Выигрыш по быстродействию предлагаемого цифрювого синтезатора частот составляет 2-4 раза и определяется параметрами Koj. фазовой автоподстройки, значениями начального и конечного коэффициентов деления ДПКД 2, периодом следования импульсов с выхода ДФКД 5, постоянной времени ФНЧ. 18.

1. ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ, содержащий последовательно соеп диненные управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и частотно-фазовый детектор, последовательно соединенный опорный генератор и делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, выход которого подключен к другому входу частотно-фазового детектора, последовательно соединенные первый генератор тока, первый токовый ключ и фильтр нижних частот, выход которого подключен к входу управляемого генератора, и последовательно соединенные второй генератор тока и второй токовый ключ, выход которого также подключен к входу фильтра нижних частот, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, между первым выходом частотно-фазового детектора и управлякщим входом первого токового ключа введены последовательно соединенные первый блок стробирования, первый D-триггер и первый элемент И, а между вторым выходом частотно-фазового детектора и управляющим входом второго токового ключа последовательно соединенные второй блок стробирования, второй D-триггер и второй элемент И, а также введены первый и второй одновибраторы, при этом первый одновибратор включен между выходом первого D -триггера и -входом второго D-триггера, а второй одновибратор включен между выходом второго D -триггера и D-входом первого D-триггера, выход делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления соединен с вторым входом второго блока стробирования и В-входом первогоD-триггера, выход делителя частоты а переменным коэффициентом деления подклю§ чен к второму входу первого блока стробирования и к D-входу второго сл D-триггера, первый и второй выходы частотно-фазового дет-ектора соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, а выходы первого и второго блоков стробирования подключены соответственно к установочным входам делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления и делителя 4J частоты с переменным коэффициентом деления. о 2. Синтезатор по п. 1, отлиСП чающий ся тем, что блок 1стробирования состоит из последовательно соединенных элемента задержки, элемента ИЛИ-НЕ и элемента И, другой вход элемента ИЛИ-НЕ объединен с входом элемента задержки и является первым входом блока стробирования, а другой вход и выход элемента И являются соответственно вторьюл входом и выходом блока стробирования.