Цифровой генератор синусоидальных сигналов Советский патент 1985 года по МПК H03B19/00 

ю

о to

о

и Изобретение относится к радиотехинке и может быть использовано в качестве источника гармонического сигнала, а также в вычислительной технике для получения кодов, изменяю щихся по синусоидальному закону. Цель изобретения - расширение диа пазона частот генерируемого сигнала. На фиг.1 изображена структурная схема предложенного цифрового генератора синусоидальных сигналов,на фиг.2 - схема реверсивного счетчика с управляемым числом разрядов; на фиг.З - схема преобразователя кода; на фиг.4 и 5 - эпюры, поясняющие принцип действия предложенного цифрового генератора синусоидальных сигналов. Цифровой генератор синусоидальных сигналов содержит генератор 1 импульсов, преобразователь 2 код - час тота, блок 3 установки частоты, реверсивный счетчик 4 с управляемым числом разрядов, и преобразователь 5 кода, содержащий элементы И з фор мирователь 6 синусоидального сигнала. Формирователь 6 содержит дешифратор 7, цифроаналоговый преобразователь 8, фильтр 9. Реверсивный счетчик 4 фиг.21 содержит ЗК-триггер 10, элемент 2 х X 2И-ИЛИ 11, элемент 2И-НЕ 12, дешиф ратор импульсов Перенос 13, дешифратор импульсов Заем переноса,14, элемент 2ИЛИ 15, триггер 16 знака реверса, элемент И 17. , Цифровой генератор синусоидальных сигналов работает следующим образом. Стабильные по Частоте следования импульсы с выхода генератора 1 посту пают на вход преобразователя 2, частота следования импульсов на выходе которого изменяется по линейному закону в зависимости от значения дво ичного кода, поступающего на входы с блока 3. Выходные импульсы преобразователя 2 непрерьшно тактируют реве сивный счетчик 4 с управляемым число разрядов от О до заполнения единицами и затем обратно. Число разрядов реверсивного счетчика 4 в зависимости от управляющего кода может изме-.. няться от 1 до 4К. Управляющий код в виде логических потенциалов поступает на одни из входов элементов 2И-НЕ 12, включенных между выходами элементов 2 X 2И-ИЛИ П и 3 К-триг геров 10 последующих реверсивных разрядов. Изменение состояния ЗК-три гера 10 последующего реверсивного разряда происходит либо под воздействием импульса, поступающего с предыдущего разряда через элемент 2И-НЕ 12, при наличии разрешающего потенциала на его управляющем входе, т.е. уровня логической 1, либо под воз действием тактовых импульсов, поступающих на вход синхронизации ЗК-триггера 10 при наличии запрещающего логического уровня на его управляющем входе, т.е. уровня логического О. Такое зшравление разрядностью реверсивного счетчика 4 обеспечивает изменение частоты следо вания импульсов на выходе его разряда в 2 раза меньше частоты следования импульсов, поступающих через элемент 2И-НЕ 12, либо в 2 раза меньше частоты следования тактовых импульсов , поступающих на вход синхронизации. Код соответствующей структу ры для управления разрядностью реверсивного счетчика 4 формируется следующим образом. Число К старших разрядов двоичного кода управления частотой,на выходе преобразователя 2 поступает на вход преобразователя 5 кода, как следует из функциональной схемы, приведенной на фиг.З, образует на его выходах код такой структуры, что появление логичес- кой 1 в одном или нескольких старших разрядах кода управления преобразователем 2 образует на соответствующих выходах преобразователя 5 кода и на соответствующих входах управления разрядностью реверсивного счетчика 4 уровня логического О, включая последний, на вход которого поступил уровень логической 1, и уровня логической 1 на всех последующих старших разрядах кода управления разрядностью реверсивного счетчика 4. Таким образом, с увеличением значения двоичного кода на управляющем входе преобразователя 2 частота следования импульсов на его выходе увеличивается, увеличивается число логических на управляющем входе реверсивного счетчика 4, вследствие чего уменьшается его разрядность (число младших разрядов) и время заполнения информационной емкости реверсивного счетчика 4 импульсами, поступающими на вход синхронизации. Это приводит к повышению частоты синусоидального сигнала на выходе устройства и, наоборот. с уменьшением значения двоичного кода на управляпощем входе преобразователя код - частота 2 частота сл дования импульсов на его выходе уме шается, уменьшается число логически О на управляющем входе реверсивного счетчика 4, вследствие чего его разря ность увеличивается, увеличивается время заполнения его информационной емкости импульсами, поступающими на вход синхронизации,что приводит к по жению частоты синусоидального сигна ла на выходе устройства. На фиг.4 представлены осциллограммы импульсов и форма напряжений при наличии уровня логической 1 на всех управляющих входах элементов 2И-НЕ 12 реверсивного счетчика 4 при числе разрядов четыре: 4а и 5а - на входе синхронизации 1К-тр геров 10 реверсивных разрядов; выходе первого разряда; 46 - на выходе второго разряда; 4г - на выходе третьего разряда; А - на вы ходе четвертого разряда; 4е. - на вы ходе цифроаналогового преобразователя 8; 4ж- на выходе фильтра 9, На фиг. 5 представлены осциллограммы импульсов и форма напряжений при наличии уровня логического О на управляющем входе первого разряда и уровня логической 1 на остальных управляющих входах реверсивного счетчика 4: 5 й - на выходе первого и второго разрядов; 5В - на выходе третьего разряда; 5 - на выходе четвертого разряда; 5 - на выходе цифроаналогового преобразователя 8; 5д- на выходе фильтра 9. , Двоичная информация реверсивного счетчика 4 поразрядно поступает на соответствующие входы дешифратора 7 функционального преобразователя). За полный цикл реверсирования проис ходит преобразование двоичной информации реверсивного счетчика 4 в значение функции в пределах изменения ее аргумента от О до 180 э Дво ичном коде, т.е. производится стзгпе чатая аппроксимация синусоиды, Ко14личество точек аппроксимации определяется числом разрядов реверсивного счетчика 4, на вход управления которых поступил уровень .логической I, следовательно изменяя дискретность изменения двоичного кода, можно изменять число точек аппроксимации синусоиды и тем самым частоту синусоидального сигнала на выходе устройства. Частота генерируемых синусоидальных сигналов на вьгкоде устройства определяется следующим выражением: вых 2(2-1) , функция управления преобразователем 2; частота следования импульсов на выходе генератора I; k - число разрядов реверсивного счетчика 4. Из сопоставления выражений для значения выходной частоты прототи- па и предлагаемого устройства следует, что расширение диапазона генерируемых: синусоидальных сигналов происходит за счет изменения в знаменателе выражения 2 числа разря- дов реверсивного счетчика 4). При этом максимальное значение выходной частоты определяется быстродействием цифроаналогового преобразователя 8 при минимальном числе разрядов реверсивного счетчика 4, а минимальное значение выходной частоты - неискаженной формой синусоидального сигнала на выходе устройства при максимальном числе разря- дов реверсивного счетчика 4, в отличие от прототипа, где максимальное значение вьгходной Чс1стоты определяется максимально возможным значе нием входной частоты с учетом быстродействия цифроаналогового преобразователя 8 при данном числе разрядов реверсивного счетчика 4, а минимальное значение выходной | частоты - неискаженной формой сигнала на выходе устройства также при данном числе разрядов.

От блока уст. К Ul синусоиды щжтопм

Фиь1

1

т

. « I

I г

« V а

51

iri

ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, преобразователь код частота и счетчик, выходы которого .поразрядно подключены к соответствующим входам формирователя синусоидального сигнала, блок установки частоты, выходы которого поразрядно подключены к соответствующим управляющим входам преобразователя код - частота, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона частот генерируемого сигнала, в него введен преобразователь кода, входы которого поразрядно подключены к соответствующим выходам блока установки частоты, при этом счетчик вьшолней в виде реверсивного счетчика с управляемым числом разрядов, управляющие входы ко- . торого поразрядно подключены к соотi ветствующим выходам преобразователя кода. (Л

11 i м I t I И i 11 f I { I п и I м м м

8 S г

IГ

9

I , г

1 И I I I П I 1 I 1 I I I И И n ri М I I J I

-i

Фиг. 5