Цифровой синтезатор частот Советский патент 1985 года по МПК H03L7/18 

Изобретение относится к радиотехнике, и может быть использовано, например, для генерации сетки частот в приемопередающей и контрольно-измерительной аппаратуре.

По основному авт. св. № 1077057 известен цифровой синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления и частотнофазовый детектор, последовательно, соединенные опорный генератор и делитель частоты с фиксированным коэффициентом деления, выход которого подключен к другому входу частотно-фазового детектора, последова- тельно соединенные первый генератор тока, первьш 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 филь- ра нижних частот, между 1:срзым выходом частотно-фазового детектора и управляющим входом первого токового ключа введены последовательно соединенные первый блок стробиррвания, первый D-триггер и первый элемент И, а между вторым выходом частотно-фазового детектора и управляющим входом второго токового ключа введены 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 D-BXOдом второго D-триггера, а второй одновибратор включен между выходом второго Dтриггера и D-входом первого D-триггера, выход делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления соединен с вторым входом второго блока стробирования и Rвходом первого D-триггера, выход делителя частоты с переменным 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 ИЛИ-НЕ и элемента И, другой вход элемента ИЛИ-НЕ объединен с входом элемента задержки и является первым входом блока стробирования, а другие вход и выход элё мента И являются соответственно вторым, входом и выходом блока стробирования (1. Однако известный цифровой синтезатор частот имеет недостаточное быстродействие

из-за того, что при переключении с частоты на частоту импульс на выходе блока стробирования формируется только при достаточно большой разности фаз л if импульсов с выхода делителей с переменным и фиксированным коэффициентами деления, превыщаю щей величину задержки дС на элементе задержки. Т. е. воздействие на токовый ключ и сброс делителей в начальное состояние осуществляется не во всем диапазоне расстроек, что снижает быстродействие.

Цель изобретения - повыщение быстродействия.

Цель достигается тем, что в цифровом синтезаторе частот, содержащем 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 частотнофазового 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, между первым выходом частотно-фазового детектора и управляющим входом первого токового

0 ключа введены последовательно соединенные первый блок стробирования, первый D TpHrгер и первый элемент И, а между вторым выходом частотно-фазового детектора и управляющим входом второго токового ключа введены последовательно соединенные вто5рой 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 D-входом второго D-триг0гера, а второй одновибратор включен между выходом второго D-триггера и D-входом первого b-триггера, выход делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления соединен с вторым входом второго блока стробирования и R-входом первого D-триг5гера, выход делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к второму входу первого блока стробирования и к R-входу второго D-триггера, первый и, второй выходы частотно-фазового детектора

0 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 часто5ты с переменным коэффициентом деления, при этом блок стробирования 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 другие вход и выход элемента И являются соответственно вторым входом и выходом блока стробирования, введены третий и четвертый одновибраторы, выход первого D-триггера соединен с первым входом первого элемента И через дополнительно введенный первый элемент ИЛИ, выход второго D-триггера соединен с первым входом второго элемента И через дополнительно введенной второй элемент ИЛИ, при этом вход третьего одновибратора объединен с R-входом первого D-триггера, а выход третьего одновибратора соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, вход четвертого одновибратора объединен с R-входом второго D-триггера, а выход четвертого одновибратора соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого цифрового синтезатора частоты. Цифровой синтезатор частоты содержит управляемый генератор 1, делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) 2, частотно-фазовый детектор (ЧФД) 3, опорный генератор 4, делитель с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) 5, первый блок 6 стробирования, второй блок 7 стробирования, первый D-триггер 8, второй D-триггер 9, первый одновибратор 10, второй одновибратор 11, третий одновибратбр 12, четвертый одновибратор 13, первый элемент ИЛИ 14, второй элемент ИЛИ 15, первый элемент И 16, второй эле-. мент И 17, первый токовый ключ 18, второй токовый ключ 19, первый генератор 20 тока, второй генератор 21 тока, фильтр 22 нижних частот (ФНЧ), элемент 23 задержки, элемент ИЛИ-НЕ 24 и элемент И 25. Цифровой синтезатор частот . работает следующим образом. В режиме синхронизма на выходе ЧФД 3 формируются короткие импульсы, практически совпадающие друг с другом во времени. Эти импульсы проходят соответственно через первый элемент И 16 на первый токовый ключ 18, а через второй элемент И 17 - на второй токовый ключ 19. Токовые ключи 18 и 19 открываются на короткое время и осуществляют почти одновременный заряд - разряд емкости ФНЧ 22 так, что упт равляющее напряжение на выходе ФНЧ 22 почти не меняется. Одновременно импульсы с выходов ЧФД 3 поступают на первые входы первого и второго блоков 6 и 7 стробирования. Поскольку разность фаз д -ф им.пульсов на входах ЧФД 3 в режиме синхронизма меньще величины задержки в блоках 6 и 7 стробирования, то на С-входах D-триггеров 8 и 9 нет строб-импульсов с выходов блоков 6 и 7 стробирования. При этом на вход третьего одновибратора 12 и R-вход первого D-триггера 8 поступают импульсы с ДФКД 5, которые устанавливают первый D-триггер 8 в состояние «Лог. 1. Этот потенциал препятствует прохождению расширенных по длительности импульсов с выхода третьего одновибратора 12 через первый вход ггервого элемента ИЛИ 14 на второй вход первого элемента И 16. Одновременно потенциал «Лог. 1 на выходе первого элемента ИЛИ 14 разрешает прохождение импульсов с ЧФД 3 через первый элемент И 16 на управляющий вход первого токового ключа 18. При переключении на другую частоту импульсы с выходов ДПКД 2 и ДФКД 5 не совпадают друг с другом во времени. В . результате на одном 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 ИЛИНЕ 24 непосредственно и через элемент 23 задержки. Если разность фаз превышает величину задержки л С элемента задержки 23, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 24 формируется импульс, равный по длительности t 4(p-дЯГ, который разрещает прохождение через элемент И 25 короткого импульса с ДПКД 2. Этот импульс поступает на С-вход первого D-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 запрещающие потенциалы на D-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 Dтриггера 8 на его выходе формируется отрицательный импульс, который разрешает прохождение отрицательного импульса с выхода третьего одновибратора 12 через первый элемент ИЛИ 14. Третий одновибратор 12 расширяет импульсы с ДФКД 5 до определенной величи.ны, которая выбирается из следующих соображений. Наименьшая разность фаз на выходе ЧФД 3, при которой с выхода первого блока 6 стробирования проходит стробимпульс, требует для ее отработки в кольце авторегулирования воздействия на управляющий вход первого токового ключа 18 импульса с длительностью, больщей, чем разность фаз на некоторую дополнительную величину t. но меньшей, чем оставшаяся часть периода регулирования. Величина дополнительного во времени воздействия 1д создается на выходе первого элемента ИЛИ 14 как разность между длительностью отрицательного импульса на выходе первого D-триггера 8 и оставшейся длительностью положительного импульса на выходе третьего одновибратора 12. Поскольку последний срабатывает от импульса с ДФКД 5, а первый D-триггер 8 - от импульса с ДПКД 2, то, че-м больше разность фаз, тем больше разностный импульс на выходе первого элемента ИЛИ 14, который проходит через первый элемент И 16 на управляющий вход первого токового ключа 18 и складывается во времени с импульсом на выходе ЧФД 3. При максимальной разности фаз управляющее воздействие продолжается весь период рргулирования. С уменьшением рассогласования по частоте и фазе первый D-триггер 8 отключается, и в системе автоподстройки происходит обычное регулирование. Если после прохождения состояния равновесия произойдет небольшое перерегулирование, то второй D-триггер 9 не сможет включиться, так как он на некоторое время заблокирован по D-входу запрещающим потенциалом с выхода первого одновибратора 10. Включение первого одновибратора 10 происходит отрицательным импульсом с выхода первого D-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 импульсов с ДФКД 5, прошедших через второй блок 7 стробирования. Таким образом, в предлагаемом цифровом синтезаторе частот после выделения строб-импульса с блоках 6 и 7 стробирования сформированное воздействие на управляющие входы токовых ключей 18 и 19 может изменяться в зависимости от начальной разности фаз от минимально возможного до максимального, равного всему периоду регулирования. При этом значительно снижается возможность перерегулирования.

ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ по авт. св. № 1077057, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены третий и четвертый одновибраторы, выход первого D-триггера соединен с первым входом первого элемента И через дополнительно введенный первый элемент ИЛИ, выход второго D-триггера соединен с первым входом второго элемента И через дополнительно введенный второй элемент ИЛИ, при этом вход третьего одновибратора объединен с R-входом первого D-триггера, а выход третьего одновибратора соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, вход четвертого одновибратора объединен с R-входом второго D-триггера, а выход четвертого одновибратора соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ. (Л 4 О5 00