Цифровой синтезатор частот прямого действия Советский патент 1987 года по МПК H03K23/66 

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к цифровым синтезаторам частот, выполненным только на основе цифровых структур, может быть использовано в частотно- преобразующих узлах аппаратуры времени и образцовых частот, средств уп- равления шаговым приводом и средств измерений.

Цель изобретения - повышение точ- ности и расширение частотного диапазона (при одновременном сохранении фазовой стабильности) .

На чертеже приведена электрическая структурная схема устрой&тва.

Цифровой синтезатор частот прямого действия содержит сумматор 1 (накапливающего типа), информационный вход которого соединен с шиной 2 кода синтезируемой частоты, вход запи- си - с выходом образцового генератора 3, выход - с информационным входо регистра 4 хранения, входы первого операнда умножителя 5 кодов соединены с шиной 6 кода кванта погрешности, входы второго операнда - с выходом регистра 4 хранения, вход записи которого соединен с выходом переноса сумматора 1 и через блок 7 фиксированной задержки - с входом блока 8 управляемой задержки, выход которого соединен с выходной шиной 9, управляющий вход - с выходом умножителя 5 кодов.

Сумматор 1 имеет п двоичных раз- рядов, т.е. его переполнение наступает при достижении суммой занесенных чисел значения 2. Образцовый генератор 3 работает на частоте Jfo 2 где символ означает снятие размерности с числа. Например, безразмерное число, равное значению частоты f . Значение синтезируемой частоты F; находится в пределах 0«:., где F: - целое. Задерж- ка блока 7 фиксированной задержки выбрана так, что с с + 2 +Tg , где С , Cg., о . - соответственно время занесения кода в регистр 4 хранения, время образования в умножителе 5 кодов ко- да произведения и время срабатывания блока 8 управляемой задержки по цепям управления.

На шину 6 кода кванта поЕрешнос- ти постоянно подан код, соответствую щий значению кванта погрешности

1

-Г : т

iFiCf.

единиц времени.

которое выражено в тех же единицах, что и величины задержки, блока 8 управляемой задержки, например в наносекундах или пикосекундах. Максимальная задержка блока 8 выбрана так,

й вмакс - о где Т 1/f - перио следования выходных импульсов образцового генератора 3. Звенья блока 8 управляемой задержки выбрань в соответствии с двоичной системой счисления, например, 2°; 2 ; 2,. .. ,, где К выбрано из условия 2 3 . где Тд измеряется также в наносекундах.

Устройство работает следующим образом.

После включения генератора 3 в сумматор 1 с частотой i заносятся коды числа Fj. Так продолжается до возникновения на выходе переноса сумматора 1 импульса, который задерживается на время с блоком 7, которое достаточно, чтобы код остатка R, образованного в сумматоре 1 при его переполнении, переписался в регистр было образовано произведение ft t R- бп единиц времени в умножителе 5 и звенья блока 8 были включены для получения компенсирующей задержки бмакс которая и вносится при прохождении второго импульса блока 8 на шину 9.

Если отношение К; есть целое число, т.е. целым является отношение емкости 2 сумматора к заносимому коду IFJ, то при каждом переполнении значение остатка R не изменяется (в частном случае равно нулю) Поэтому блоки- 7, 8 вносят одно и то же значение зад.ержки. В этом случае на шине 9 имеем строго периодическую последовательность импульсов.

Если fp и FJ не кратны, то при каждом переполнении значение остатка R различно и находится -в пределах

.

Поскольку занесение кодов F в сумматор 1 происходит импульсами с периодом Тд, то любая доля числа в сумматоре 1 соответствует

такой же доле bt/T времени Т , т.е. J)

R ut

foi:

откуда

RT;

bt R c единиц времени, J 0 L

где

- квант погрешности,

выраженный в единицах времени.

Из последнего выражения видно, чт код остатка R, образующегося в сумм торе 1 при его переполнении, есть нормированное значение погрешности временного положения импульса переполнения относительно его положения в идеально периодической (гипотетической) последовательности R . At/ t/n квантов погрешности. Отсюда ясно, что для компенсации западывания любого импульса необходимо ввести опережение на bt R, единиц времени. Для этого число (любое R должно быть пересчитано в единицы времени в умножителе 5 и введено в блок 8, где устанавливается задержка ut. Таким образом, теоретическое значение наиболшей нестабильности временного положения выходных импульсов не превьша ет значения кванта , т.е. задерж- ка звена блока 8 с минимальной задержкой.

Мгновенная нестабильность фазы синтезируемой последовательности не превышает значения

/

.акг --г- радиан i

Когда предельная точность компенсации не требуется, то квант за- держки блока 8 можно выбрать соответствующим весу более старшего разряда кода остатка R. В этом случае разрядность регистра 4 и разрядность умножителя 5 по входу от регистра 4 также ограничена со стороны младших разрядов сумматора 1, а нестабильРедактор Н.Рыбченко Заказ 1641/55

Составитель А.Соколов

Техред М.Ходанич Корректор Н.Король

Тираж 902Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

O

0

г 5

n

5 0

ность фазы находится в пределах О &tf«; a j,F 21 радиан . Например, при FjirlO кГц, сГицц 10 НС получим uif « s;o- 1СГ радиан.

При выборе числа звеньев задержки блока 8 и числа разрядов с выхода v. сумматора 1, выходной код которых используется для вычисления кода lut управления звеньями блока 8, следует иметь в виду, что каждый дополнительный разряд уменьшает нестабильность фазы в два раза.

Фор мула изобретения

Цифровой синтезатор частот прямого действия, содержащий образцовый генератор, сумматор, выход переноса которого соединен с входом блока фиксированной задержки, блок управляемой задержки, выход которого соединен с выходной шиной, и шину кода синтезируемой частоты, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, в него введены умножитель кодов, регистр хранения и шина кода кванта погрешности, которая соединена с входом первого операнда умножителя кодов, вход второго операнда которого соединен с выходом регистра хранения, выход - с управляющим входом блока управляемой задержки, вход которого соединен с выходом блока фиксированной задержки, вход которого соединен с входом записи регистра хранения, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, информационный вход которого соединен с шиной кода синтезируемой частоты, вход записи - с выходом образцового генератора.

Изобретение может быть использовано в частотно-преобразующих узлах аппаратуры времени и образцовых частот. Цель изобретения - повьшение точности и расширение частотного диапазона. Синтезатор содержит сумматор 1, образцовый генератор 3, блок 7 фиксированной задержки, блок В управляемой задержки и шины 2 и 9 кода синтезируемой частоты и выходную. Для достижения поставленной цели в устройство введены регистр 4 хранения, умножитель 5 кодов, шина 6 ко- да кванта погрешности и образованы новые функциональные связи. 1 ил. § (Л со о «vj ел 00 О5