Цифровой синтезатор частоты Советский патент 1989 года по МПК H03L7/18 H03K23/66 

§

(Л

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться для генерации сетки частот в измерительных устройствах и в приемных и передающих устройствах. Цель изобретения - повышение быстродействия при изменении выходной частоты. Это достигается за счет использования грубой ускоренной автоподстройки частоты управляемого выходного генератора 18 за несколько циклов работы делителей 2 и 3 с последующим автоматическим переходом в режим фазовой автопостройки частоты генератора 18. Синтезатор содержит задающий генератор 1, триггеры 4 - 6, счетчики 7 и 9 импульсов, дешифратор 8, преобразователь 10 код-напряжение, вентили 11-17. 2 ил.

ел

о

00

о 0i/ 1

тор содержит задакш ш генератор 1, К) код триггеры 4-6, счетчики 7 и 9 импуль-- 2 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для генера1Щи сетки частот в изм еритель - Hbtx устройствах, а также в приемных и передающих устройствах.

Цель изобретения - повышение быст родействия при изменении выходной частоты.

На фиг.1 приведена электрическая структурная схема цифрового синтеза- тора частоты; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства в установившемся режиме.

Цифровой синтезатор частоты содержит задающий генератор 1, первый

и второй делители 2 и 3 частоты, с

первого по третий триггеры 4-6, счетчик 7 импульсов, дешифратор 8, реверсивный счетчик 9 импульсов, 11ифроана- логовый преобразователь 10, с первого по седьмой вентили 11-17 (вентили

11,12,14,16 и 17 - элементы И-НЕ, вентили 13 и 15 - элементы ИЛИ-НЕ), перестраиваемьш генератор 18, шину

19 управления и выходную шину 20.

Выход (инверсный) первого триггера

4 соединен с первыми входами первого

11и четвертого 14 вентилей, выход (инверсный) второго триггера 5 соединен с первым входом второго вентиля

12и вторым входом четвертого венти- дя 14, Выход первого вентиля 11 соединен с первым входом седьмого вентиля 17 и входом суммирования реверсивного счетчика 9 импульсов, вход вычитания которого соединен с выходом второго вентиля 12 и вторым входом седьмого вентиля 17, выход которого соединен с счетным входом счетчика 7 импульсов, вход сброса которого соединен с S-входами первого 4 и второг 5 триггеров и выходом пятого вентиля 15, первый вход которого соединен с первым входом дешифратора В, с выходом четвертого вентиля 14 и с вторым входом третьего вентиля 13. Второй вход пятого вентиля 15 соедине} с

R-входами первого, второго и третьег триггеров 4-6 с шиной 19 управления и входом стробирования дешифратора В

напряжение, вентили 11-17.

0

5

0

5

0 з

5

входы которого с второго по п-й соединены с соответствующими выходами счетчика 7 импульсов, причем п-и выход счетчика 7 импульсов соединен с его же входом разрешения счета и тактовым входом третьего триггера 6, прямой выход которого соединен с первым входом третьего вентиля 13, выход которого соединен с входами записи первого 2 и второго 3 делителей частоты. Инверсный выход третьего триггера 6 соединен с первым входом шестого вентиля 16, выход которого соединен с вторыми входами первого 11 и второго 12 вентилей, второй вход - с первым выходом задающего генератора 1 , второй выход которого соединен с тактовым входом второго делителя 3 частоты, третий выход - с третьими входами первого 11 и второго 12венти-- лей. Выходы реверсивного счетчика 9 импульсов через цифроаналоговый пре- образователь 10 соединен с входом перестраиваемого генератора 18, вьсход которого соединен с тактовым входом первого делителя 2 частоты и выходной шиной 20, Тактовые входы первого 4 и второго 5 триггеров соединены с выходами соответственно второго 3 и первого 2 делителей частоты. В-входы с первого по третий триггеров 4-6 соединены с общей шиной.

Устройство работает в двух режимах: в режиме грубой частотной автоподстройки и режиме фазовой автопод- стройки частоты генератора 18. .

В первом режиме устройство работает либс при его включении, либо при переключении устройства на другую {. частоту. Во второй режим работы устройство автоматически переходит после . завершения первого режима Задание частоты осуществляется подачей на установочные входы депителей 2 и 3 (с переменным коэффициентом деления) двоичных кодов, а также импульса на шину 19, При этом на инверсных выходах триггеров 4-6 устанавливаются уровни логической единицы, а а выходе вентиля 14 формируется отрицательный

515

импульс, в результате этого на выход вентиля 13 формируется положительный импульс, устанавливающий делители 2 3 в исходное состояние, при которо

и

в них записываются двоичные коды коэффициентов деления, подаваемые на их установочные входы. После окончания импульса на шине 19 на выходе вентиля 15 появляется положительный импульс, который сбрасывает счетчик 7 в нуль и устанавливает триггеры 4 и 5 в единичное состояние, что приводит к окончанию импульсов на выходах вентилей 14 и 15. С этого момент делители 2 и 3 одновременно начинают счет опорных импульсов с выхода генератора 1 и импульсов с выхода генератора 18 соответственно. После завершения полных циклов счета делителей 2 и 3 на их выходах формируются положительные импульсы. Эти импульсы устанавливают в единичное состояние по С-входу инверсные выходы соответствующих триггеров 4 и 3. При этом открывается соответствующий вентиль 11 или 12, пропускающий на входы счетчика 9 тактовые импульсы частоты , с третьего выхода генератора 1 и через открытый вентиль 16 тактовые импульсы повышенной частоты f с второго выхода генератора 1. При этом соответственно увеличивается или уменьшается число, записанное в счетчике 9 и, следовательно, возрастает или снижается уровень напряжения на выходе преобразователя 10, что приводит к повьш)ению или понижению частоты на выходе генератора .18. Если периоды выходных импульсов делителей 2 и 3 совпадают с-точностью до одного периода тактовьсх .импульсов, поступающих с второго выхода генератора 1 , то отрицательный импульс, формируемый на выходе вентиля 14, проходит через дешифратор 8, в результате чего на выходе дешифратора 8 формируется положительный импульс, устанавливающий три1ч ер б в единичное состояние. При этом нулевой потенциал на инверсном выходе триггера 6 запрещает прохождение тактовых импульсов повышенной частоты f на входы счетчика 11, а единичный потенциал на прямом выходе триггера 6 запрещает прохождение через вентиль 13 отрицательных импульсов с выхода вентиля 14 на входы записи делителей 2 и 3 запрещая прерывание цикла работы этих делителей,

Таким образом, устройство осуществляет грубую ускоренную автоподстрой- ку частоты генератора 18 за несколько циклов работы делителей 2 и 3 и автоматически переходит во второй режим работы-фазовую автоподстройку частоты генератора 18 с минимальной начальной фазовой ошибкой.

Второй режим работы иллюстрирован диаграммами, изображенными на фиг.2. В моменты времени t, t,, 15. и t-, формируются положительные импульсы на выходе делителя 2 (фиг.26), а в

5

0

5

0

моменты t

2 -4

и

Ч на выходе

делителя 3. Эти импульсы устанавливают в единичное состояние инверсные выходы соответствующих триггеров 4 и 5 (фиг.2г,д). При этом открывается

0 соответствующий вентиль 11 или 12 (фиг. к,л), пропускающий на входы счетчика 9 тактовые импульсы частоты f, с третьего выхода генератора 1 (фиг.2 к,л), что как и в первом ре5 жиме, приводит к соответств тощему изменению напряжения на выходе преобразователя 10 (фиг.2) и частоты, на выходе генератора 18, что сокращает фазовую ощибку.

Максимально допустимая фазовая ошибка контролируется с помощью вентиля 17 и счетчика 7. При достижении фазовой опшбки допустимого значения, соответствующего половине емкости счетчика 7, на выходе его старшего разряда устанавливается единичный потенциал, запрещающий дальнейший счет импульсов этим счетчиком и уста навливающий триггер 6 в нулевой состояние, обеспечивая возможность прохождения импульсов с выхода вентиля 14 через вентиль 13 на входы записи делителей 2 .

Таким образом, устройство автома- 5 тически пере ходит в первый режим работы.

В том случае, если выходным регулирующим параметром является не частота импульсов, снимаемых с выхода 0 генератора 18, а период импульсов,

снимаемых с делителя 3, то перестройка периода может осуществляться аналогичным образом, но без подачи на шину 19 управляющего импульса. В 5 этом случае, при плавном регулировании периода, не происходит существенных скачков фазы этих импульсов даже при выходе на режим грубой автоматической подстройки.

Формула изоОретения

Цифровой синтезатор частоты, со- держап(ин задаюп1ий генератор, nepsbrfi и второй вентили, первые входы которых соединены с выxoдa и, соответственно первого и второго триггеров, выходы - с входами соответственно суммирования и вычитания реверсивно- го счетчика импульсов, выходы которого через цифроаналоговый преобразователь соединены с входом перестраиваемого генератора, выход которого соединен с выходной шиной и с тактовым входом первого делителя частоты, и третий и четвертый вентили, о т - лича ющийся тем, что, с целью повышения быстродействия при изменении выходной частоты, в него введены пятый, шестой и седьмой вентили, третий триггер, второй делитель частоты, шина управления и дешифратор, выход которого соединен с S-BXO- дом третьего триггера, D-вход которого соединен с общей шиной, прямой выход - с первым входом третьего вентиля, выход которого соединен с входами записи первого и второго делителей частоты, второй вход - с первым

входом дешифратора, с выходом четвер того вентиля, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно, первого и второго триг-

И О

15

20

25

30

герои, и с первым входом пятого вентиля, ныход которого соединен с S- входа№1 первого и второго триггеров и с входом сброса счетчика импульсов, выходы разрядов которого, начиная с второго, соединены с соответствую- шими входами дешифратора, п-и вход которого соединен с входом запрета счета счетчика импульсов и с тактовым входом третьего триггера, R-вход которого соединен с вторым входом пятого вентиля, с входом стробирова- ния дешифратора, с R-входами первого и второго триггеров, D-входы которых подключены к общей шине, и с шиной управления, инверсный выход - с первым входом шестого вентиля, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго вентилей, второй вход - с первым выходом задающего генератора, второй выход которого соединен с тактовым входом второго делителя частоты, третий выход - с третьими входами первого и второго вентилей, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами седьмого вентиля, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, при этом, выходы первого и второго делителей частоты соединены с тактовыми входами, соответственно, второго и первого триггеров.