Цифровой генератор синусоидальных сигналов Советский патент 1986 года по МПК H03B19/00 

этом на выходе блока 4 умножения кодов получаются 1-е отсчеты состав ляющих полигармонического сигнала, а на выходе НС 14 - 1-й отсчет полигармонического сигнала. Далее по сигналу с 5-го выхода С 5 содержимое РП 8 добавляется в НС 15, где образуется очередное значение

Изобретение относится к радиотехнике И может использоваться в устройствах анализа характеристик случайных процессов.

Цель изобретения - обеспечение формирования полигармонических сигналов с изменяющейся во времени частотой.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема цифрового генератора синусоидальных сигналов; на фиг. 2 - то же, синхронизатор.

Цифровой генератор синусоидальных сигналов содержит первый нака- плив ающий сумматор 1, первый блок 2 элементов И, второй накапливаюв ий сумматор 3, блок 4 умножения кодов, синхронизатор 5, первый регистр 6 памяти, второй блок 7 элементов И, второй регистр 8 памяти, третий блок 9 элементов И, третий регистр 10 памяти, четвертый блок П элементов И, третий накапливающий сумматор 12,пятый блок 13 элементов И, четвертый накапливающий 14 пятый накапливающий сумматор 15, шестой блок 16 элементов И. При этом синхронизатор содержит первый генератор 17 одиночных импульсов, второй генератор 18 одиночных юл- пульсов, RS-тр иггер 19, тактовый генератор 20, первый элемент И 21, второй элемент И 22, регистр 23 частоты, первый 24 и второй 25 счетчики, дешифратор 26 инвертор 27, первый 28, второй 29 и третий 30 элементы задержки, третий 31, четвертый 32, пятый 33 и шестой 34 элементы И.

Цифровой генератор синусоидальных сигналов работает следукицим образом.

12I5162

приращения аргумента и т.д. Последовательность сигналов с 5-го, 3-го, 2-го и 6-го выходов С 5 повторяется и на выходе устройства формируются очередные значения полигармонического сигнала до поступления с выхода С 5 сигнала Стоп. Дан пример выполнения С 5. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

В основу работы положен алгоритм, основанный на соотношении

х(тт-х) 5; бЛг sinx

для О X тг или в дискретном виде

(-l)(n-kM)M-(n-kM)A ()

для любого h ,

X тт

где tjJp гг-- - частота синусоиды;

/ТТ - амплитуда cинycoидыi At - период дискретизации; ,1,2, - текущий номер вьфаба- тьшаемой дискреты;

М - емкость второго накапливающего сумматора 3 без знакового разряда;k - число переполнений

второго накапливающее го сумматора 3.

Из (1) видно, что аргумент синусоиды равен uJo nut.

Для1л -го отсчета синусоиды аргумент А можно выразить че- рез аргумент At,-i предьщущего (п-1)-го отсчета и .его приращение cJpAt следующим образом А,Ан-1+и оАЪ. C2J

Для получения синусоиды с изменяющейся во времени частотой (вместо постоянной частоты и) необходимо подставить значения частоты «J изме- няощейся при переходе от одного отсчета к ДРУГО14У.

Для линейного закона

oJH-u),.i-Hiu), СЗ) где Ли) - изменение частоты ;за в рбмя At, т.е. скорость сканирования синусоиды.по частоте,

Аргумент функции равен

ГАн Ац-1+4Ан 1ДА„ tJ,At

СМ

На основании (3) приращение аргумента ДА, находится следующим образом

fAAf,AAj, 1 Д А AoJ. д1

Начальные условия

X ДА Ли) ut,

где начальная частота формируемой синусоиды.

Для формирования полигармонических сигналов с гармониками, отстоящими одна от другой по частоте на Su), необходимо к уравнениям (4), (5) и (6) добавить выр ажение для определения значения аргумента т-й гармоники по значениям аргумента (т-1)-й гармоники, для чего в формулы (5) и (6) вместо и) подставляют значения uj «jJ - -6 uJi

I

Lhv-1.

,

А

т.е. приращение аргумента двух ср- седних гармоник отличается на величину lO-At.

Подставив значения в уравхI

нение С 4), получаем

ГА АГ +бА, .,+5А

(8)

Соотношения (4), (5) и (8) определяют рекурентные соотношения для

вычисления аргументов гармонических составляющих формируемого полигармонического сигнала

А:: А ;- + А„

,.(9)

1лАи ДАни+& т

где начальные условия равны

(10)

где х)о ТГ/м 4t - минимальная частота формируемой синусо- иды при заданных М

ил. .

Количество формируемых отсчетов прямо пропорционально емкости второго накапливающего сумматора 3. При этом, чем больще скорость изменения частоты AuJ, тем меньше можно получить отсчетов при фиксированной емкости второго накапливающего сумматора 3.

По сигналу с первого выхода синхронизатора 5 обнуляются первый, третий и пятый накапливающие сумматоры 1, 12 и 15, а по сигналу с третьего выхода синхронизатора 5 обнуляются второй и четвертый накапливающие

сумматоры 3, 14, и содержимое пятого накапливающего сумматора 15 через шестой блок 16 элементов И, добавляется к содержимому первого накапливающего сумматора I, а по сигналу со второго выхода синхронизатора 5 содержимое первого накапливающего сумматора I складывается с содержимым второго накапливающего сумматора 3 и таким образом формируется начальное значение аргумента нулевой гармоники А,0. По сигналу с шестого выхода синхронизатора 5, содержимое третьего накапливающего сумматора 12 заданное

число раз добавляется во второй

накапливающий сумматор 3, в котором формируются начальные значения аргументов всех гармоник А. Второй накапливающий сумматор 3 имеет

Р+1 разряд и два выхода, с выхода Q снимаются все р+1 разряды в прямом коде, при зтом старший разряд является знаковым и служит для оп ределения знака синусоиды, а младшие Р разряды являются информационными. С выхода снимается Р разрядов в инверсном коде. На выходе блока 4 умножения получаются отсчеты отдельных гармоник,I а на выходе

четвертого накапливающего сумматора 14 - начальный отсчет полигармонического сигнала. По сигналу с четвертого выхода синхронизатоpa 5 содержимое первого регистра 6 (ЛА) добавляется в пятый накапливающий сумматор 15, в котором получается значение Л А, а содержимое третьего регистра 10 (() добавляется в третий накапливающий сумматор 12, в котором получается значение «S A. Па сигналу с третьего выхода синхронизатора 5 обнуляются второй и четвертый накапливающие сумматоры 3, 14 и содержимое пятого Накапливающего сумматора 15 склдывается с содержимым первого накапливающего сумматора 1, которое затем добавляется в обнуленный второй накапливающий сумматор 3, в котором получаем первое значение аргумента нулевой гармоники А,. По сигналу с шестого выхода синхронизатора 5 к содержимому второго накапливающего сумматора 3 добавляется содержимое третьего накапливающего сумматора 12, и, таким образом, получаются первые значения аргументов всех гармоник А, а на выходе блока 4 умножения получаются первые отсчеты составляющих полигармонического сигнала. На выходе четвертого накапливающего сумматора 14 формируется первый отсче полигармонического сигнала. Далее по сигналу с пятого выхода синхронизатора 5 содержимое второго регистра 8 (А А) добавляется в пятый накапливающий сумматор 15, где образуется очередное значение приращения аргумента и т.д. Последовательность сигналов с пятого, третьего, второго и шестого выходов синхронизатора 5 повторяются и на выходе цифрового генератора синусоидальных сигналов формируются очередные значения полигармонического сигнала. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет подан сигнал Стоп с выхода второго генератора 18 одиночных импульсов в синхронизаторе 5.

Третий, четвертьй, пятьй и шестой элементы И 31-34 и дешифратор 26 образуют схему демультиплек- сора, который коммутирует вход первого счетчика 24 на соответствующие выходы синхронизатора 5 с определенным временным сдвигом на каждом из выходов. Работа синхронизатора 5 начинается по сигналу Пуск с выхода первого генератора 17 оди

ночных импульсов, который устанавливает RS-триггер 19 в единичное состояние и обнуляет второй счетчик 25. Когда второй счетчик 25 просчитает два импульса, потенциал с одного из выходов дешифратора 26 запретит поступление импульсов через второй элемент И 22 на вход второго счетчика 25. Таким образом, первьй импульс с выхода первого счетчика 24 пройдет на первый выход синхронизатора 5, а второй импульс на четвертый выход синхронизатора 5, а все последующие импульсы через шестой элемент И 34 пройдут на пятый выход синхронизатора 5. Эти же импульсы с выхода первого счетчика 24, но задержанные на четверть периода тактового генератора 20 первым элементом задержки 28, поступят на третий выход синхронизатора 5, а задержанные еще на четверть периода вторым элементом 29 задержки поступают на второй выход синхронизатора 5. Коэффициент деления первого счетчика 24 заносится в регистр 23 частоты и импульсами с выхода переноса первого счетчика 24 в него из регистра частоты 23 заносится начальное значение. Коэффициент деления определяет число гармоник в полигармоническом сигнале. Импульсы с тактового генератора 20 через первый элемент И 21 поступают на счетный вход первого счетчика 24 и задержанные на три четверти своего периода третьим элементом задержки 30 - на шестой выход синхронизатора 5.

Если содержимое второго регистра 8 uA равно нулю, то формируется полигармонический сигнал частот составляюгдах которого постоянна, а если во второй регистр 8 занесена величинаUА в дополнительном коде, то частота полигармонического сигнала не возрастает, а убьшает.

Формула изобретени

1. Цифровой генератор синусоидальных сигналов, содержащий последовательно соединенные первый накапливающий сумматор, первый блок элементов И и Второй накапливакнций сумматор, последовательно соединенные первый регистр памяти и второй блок элементов И, последовательно соединенные второй регистр памяти и третий блок элементов И, блок умножения кодов, первый и второй входы которого подключены соответственно к прямому и инверсному выходам второго накапливающего сумматора, и синхронизатор, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с установочным входом первого накапливающего сумматора, управляющим входом первого блока элементов И, установочным входом второго накапливающего сумматора, управляющим входом второго блока элементов И и управляющим входом третьего блока элементов И. отличающий- с я тем, что, .с целью обеспечения формирования полигармонических сигналов с изменяющейся во времени частотой, в него введены последователно соединенные третий регистр памяти, четвертый блок элементов И, третий накапливающий сумматор и пятый блок элементов И, четвертый накапливающий сумматор, а между выходом второго блока элементов И и входом первого накапливающего сумматора введены последовательно соединенные пятый накапливающий сумматор и шестой блок элементов И, при этом выход блока умножения кодов соединен с входом четвертого накапливающего сз мматора, установочный вход которого объединен с управляющим входом шестого блока элементов И и подключен к третьему выходу синронизатора, установочные входы третьего и пятого накапливающих сумматоров объединены и подключены к первому выходу синхронизатора, шестой выход синхронизатора соединен с управляпощим входом пятого блока элементов И, выход которого подключен к второму входу второго накапливающего сумматора, выход третьего блока элементов И соединен с вторым входом пятого накапливающего сумматора, а управляющий вход четвертого блока элементов И подключен к седьмому выходу синхронизатора.

2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что синхронизатор содержит последовательно соединенные первый генератор одиночных импульсов, RS-триггер, первый элемент И, первый счетчик, второй элемент И, второй счетчик и дешифратор, последовательно соединенные первый элемент задержки и второй элемент задержки, а также третий элемент задержки, инвертор, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, второй генератор одиночных импульсов, тактовый генератор и регистр частоты, поразрядные выходы которого подключены к соответствующим информационным входам первого счетчика, первый вход третьего элемента И объединен с первым входом четвертого элемента И, с первым входом пятого элемента И, с первым входом шестого элемента И, входом первого элемента задержки

и установочным входом первого счетчика и подключен к выходу первого счетчика, вторые входы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И подключены, к соответствующим

выходам деши }фатора, вход и выход . инвертора соединены соответственно с вторым входом шестого элемента И и с вторьм зкодам второго элемента И, выход второго генератора одиночных И4пульсов подключен к R -входу RS-триггера, выход тактового генератора соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подсоединен к входу третьего элемента

задержки, выход первого генератора одиночных №шульсов подключен к установочному входу второго счетчика, при этом выходы третьего элемента И, второго элемента задержки, первого

элемента задержки, пятого элемента И, шестого элемента И, третьего элемента задержки и четвертого элемента И являются соответственно первьм вторым, треТИМ, пятым, четвертым, шестым н седьмьо4 выходами синхронизатора.

Фиг. 2

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах анализа х-к случайных процессов. Обеспечивается формирование полигармонических сигналов с изменяющейся во времени частотой. Устройство содержит пять накапливающих сумматоров (НС) 1,3,12,14, 15, шесть блоков 2,7,9,11,13 и 16 элементов И, блок 4 умножения кодов, синхронизатор (С) 5 и три регистра памяти (РП) 6,8, 10. По сигналам с 1-го, 3-го и 2-го выходов С 5 с помощью НС 1,3,12,14, 15 и блока 16 элементов И формируется начальное значение аргумента нулевой гармоники , а по сигналу с 6-го выхода С 5 с помощью НС 3 и 12 формируются начальные значения аргументов всех гармоник АО, при этом на выходе блока 4 умножения кодов получаются отсчеты отдельных гармоник, а на выходе НС 14 - начальный отсчет полигармонического сигнала. По сигналам с 4-го и 3-го выходов С 5 с помощью РП 6 и НС 1,3,14,15 формируется первое значение аргумента нулевой гармоники А°, а по сигналам с 4-го и 6-го выходов С 5 с помощью РП 10 и НС 3,12 формируются 1-е значения аргументов всех гармоник А, при выгаУ внлввг