Цифровой генератор частоты Советский патент 1986 года по МПК G06F1/02 

« 1

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано для получения набора сигналов с различными Частотами необходимого при обработке данных, при спектральном анализе, измерениях и т.д.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем генерации сигналов произвольных частот.

Многочастотный сигнал - набор функций .вида sin 21Ti;-t, Если перейти от синусоидальных функций к прямоугольным, то описать их можно так Ff(t) 1,.есйи 2k i 2 iti;(tH2k+t)lt- и

О, если (21с + 1) 2 Mi;(t)2(.

fi(t)

F;(t)H

KMii K

(1)

Fi(tl 0 + )

где k 0,1,2... - целое число.Пред- ,что f;4 представляет собой двоичное число с целой и дробной частью,например 1001101, 10011.Тогда целая часть этого числа есть k а первая цифра после запятой (вес которой равен 1/2) дает значение функ дин F; (t). Задача генерирования функций F;(t) в таком случае сводится к получению произведений f;t (гдеi п г дискрет по времени, п 0,1,2... - целое число) и анализу определенного разряда полученного произведения.

Для получения произведений может быть использована следующая схема: предположим, что ij выражается 8-раз рядным двоичным числом,а t - 16-разрядным числом,которое разбивается на два восьмиразрядных блока,обозначаемые А и а:

i; (8 разр.) I А (8 раз.) а (8 разр.)

II

f;a (16 разр.)

(2)

i; Я (16 разр).8 разр. III i;(A4a1 (24 разр.)

Числа А и о Moryt принимать по 256 значений каждое: от 0000 0000 до 1111 1111. Следовательно, для каждого { существуют 256 значений произведений i; а или ij А (II ступень схемы расчетов). Эти 256 произведе280952

НИИ можно записать в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ),. объем памяти при зтом равен 256-16 4096 бит

5 На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого цифрового генератора частоты.

Генератор состоит из генератора 1 тактовых импульсов, первого счетчика

10 2, второго счетчика 3, коммутатора 4, блока 5 постоянной памяти, блоков 6 и 7 оперативной памяти, сумматора 8, элемента И 9, регистров 10 и 11. Генератор работает следующим об15 разом.

Тактовые импульсы с генератора 1 тактовых импульсов поступают на первый счетчик 2, который делит частоту в 2 пп раз, где т- число частотных

20 компонент. Младшие разряды первого Счетчика 2 (в которых цифровой код принимает m значений) используются для адресации блоков памяти 5-7.Старший разряд первого счетчика 2 (цифро25 вой код на котором принимает два значения О и 1) используется для организаций двух циклов р аботы устройства. На первом цикле коммутатор 4 подключает младшие разряды второго

30 счетчика 3 (q) к второй группе адресных входов блока 5 постоянной памяти, блок памяти при этом включается на запись. По мере того как в ; счетчике 2 на младших разрядах пере- jr бираются m значений кода, с блока 5 постоянной памяти снимаются числа а i; ( i 0,1,...,m-1) и записываются в блок 6 памяти. На втором цикле коммутатор 4 подключает старшие раз40 ряды (А) счетчика 3 к второй группе адресных входов блока 5 постоянной памяти, блок 6 памяти при этом включается на считьшание. По мере того как в счетчике 2 на младших разрядах

45 перебираются т значений кода, с блока 5 постоянной памяти снимаются числа

М- а с блока памяти 6 - числа

of; и суммируются со сдвигом (например, на 8 разрядов, как это показано в примере). Один из разрядов сумматора 8 (какой именно будет показано ниже) подключен к информационному

входу первого регистра 10. На втором цикле элемент И 9 открывается, такто- вые импульсы с генератора 1 тактовых импульсов проходят через элемент И 9 и поступают на тактовый вход регистра 10. В течение m тактовых импульсов (столько длится каждый из циклов в регистр 10 последовательно записываются значения чисел (1 или О) на выбранном разряде сумматора 8 для сигналов т. частот. Задним фронтом окончания второго цикла производится параллельная перезапись из первого регистра 10 во второй регистр 11 и заносится -единица во второй счетчик 3.

Таким образом, на m входах регистра 11 (обозначены 12) с частотой fp i-j(f / 2 rn обновляются данные о значении m функции Р, (t) (О или 1). Каждая такая функция будет состоять из последовательности единиц в течение С; тактов частоты 1р а затем последовательности нулей также в течение 6,- тактов. Предположим, что выбран в качестве информативного 5+1-й разряд сумматора 8. Тогда из условий (I) смена числа на этом разряде произойдет в случае, если

i; С; превысит 2

2%

числа ijE; 2, Если период сигнала, частота которого задана цифровым кодом f; равен

т.е. условие смены откуда ; ,

2е; -28 J1

тактов частоты

,5

р,

Т.е.

4те; 4m2Р тактчастота у;

i l iroiKT ir.

4m2

Рассмотрим ограничения, налагаемые на число 5, Если 1; имеет р разрядов, то число тактов 26, должно имеуь также не менее р разрядов. Периоды cj могут отличаться друг от друга на единицу младшего разряда числа С; (погрешность дискретности) Эта погрешность дискретности не долна превышать дискретности при зада- НИИ числа i;. Отсюда 5 2р и выражение (3) примет следующий вид:

; отсюда реальная

(3)

y;-i;m2

2р42

()Цифровой генератор частоты, содержащий генератор тактовых импульсов, два счетчика, коммутатор, блок

Например, если i; задано р 8 - раз- 50 постоянной памяти, сумматор, причем выход генератора тактовых импуль- ,сов подключен к счетному входу пер-

рядным числом, f такт m В, то 1; (Гц), т.е. реальная частота будет соответствовать двоичному числу f;,

Второй счетчик 3 считает импульсы частоты ip -ifc,i /2m. Его объем должен составлять 2р разрядов: р. младших разрядов, выражающих число

вого счетчика, выход старшего разряда которого подключен к счетному 55 входу второго счетчика и управляющему входу коммутатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей

аир старших разрядов, выражающих

) А . Счетч тактов частоты i

число А . Счетчик 3 заполнится на 2

т.е. за время

)

Г.

зап.

т.г

2р + |

Для вьшепри10

5

зо

такт - - веденного примера (т 8, р 8

,кт 2МГц Т,„„ 0,5 с. в тече- ние этого времени все сигналы на выходах 12 идут без разрывов фазы.Но после заполнения счетчик 3 должен вернуться в нулевое соотояние, при этом все сигналы на выходах 12 должны снова начаться с нулевых фаз, т.е. произойдут скачки фаз. Чтобы этого не произошло в момент переполнения счетчика 3 (когда на всех его разрядах логические 1) производится запись значений фазы ijt с выходов 5 младших разрядов сумматора 8 во второй блок 7 памяти. Как только

счетчик 3 вернется в нулевое состояние, блок 7 памяти переходит в режим считывания и остаточные значения фаз i;t будут все время добавляться к числу в сумматоре. Теперь скачка по фазе не произойдет, В конце каждого периода Т второй блок 7 памяти производит запись новых граничных значений фазы i;i и таким образом, генерация сетки частот может производиться непрерывно. При необходимости в начале работы в блок 7 памяти.можно записать исходные значения фазовых сдвигов для каждого из ITI сигналов сетки частот.

Если взять в качестве информационного не 5 +1-Й, а 6+2-й разряд сумматора, то на выходах 12 можно получить сетку частот У;/2, т.е. каждая частота будет вдвое ниже. Вообще, можно установить несколько групп регистров 10 и 11 и получить набор -еток частот С, У;/. у,74 ... .

25

35

40

45

Формула изобретения

вого счетчика, выход старшего разряда которого подключен к счетному входу второго счетчика и управляющему входу коммутатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей

путем генерации сигналов произвольны частот, в него введены два блока оперативной памяти, два регистра и элемент И, причем выходы младших разрядов первого счетчика подключены к младшим разрядам адресного входа блока постоянной памяти и первого и второго блоков оперативной памяти к старшим разрядам адресного входа блока постоянной памяти подключен выход коммутатора, к первому и второму информационным входам которого подключены группы выходов младших и старших разрядов второго счетчика, первьй вход элемента И, тактовый вход первого регистра и вход разрешения записи первого блока оперативной памяти объединены и подключены к выходу старшего раз .ряда первого счетчика, второй . вход элемента И подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход элемента И - к тактовому вхоРедактор Ю. Середа

Составитель С. Курош

Техред Г.Гербер Корректор А. Ференц

:2303/49

Тираж 671 Подписное ВНИЖИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предгфиятне, г. Ужгород, ул. Проектная,4

ду второго регистра, выход которого к информационному входу первого регистра, выход которого - к выходу

генератора, выход, блока постоянной памяти - к информационному входу первого блока оперативной памяти и первому информационному входу сумматора, второй информационный вход которого подключен к выходу второго блока оперативной памяти, информационный вход которого подключен к выходу сумматора, выход k-го (k 1, ..., Г), где м - разрядность формы

представления сигнала) разряда которого подключен к входу последовательной записи второго регистра,информационный выход первого блока оперативной памяти подключен к третьему

информационному входу сумматора, выход переполнения второго счет - чика - к входу разрешения за - писи второго . блока оперативной памяти.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для получения набора сигналов С- различными частотами,необходимого при обработке данных, при спектральном анализе, измерениях и т.д. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет генерации сигналов произвольных частот. Генератор содержит генератор тактовых импульсов, два счетчика, коммутатор, блок постоянной памяти, два блока оперативной памяти, сумматор, элемент И, два регистра. Генерирование функций F; (t) сводится к получению произведений f;t (гдеt с, с - дискрет во времени, П О, 1,2,.., целое число) и анализу определенного разряда полученного произведения. 1 ил. § (Л с to to 00 со СП