Цифровой синтезатор частот Советский патент 1989 года по МПК H03B19/00 

ел

СП

о: оо

05

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве задающего генератора. Цель изобретения - расширение диапазона выходных частот. Поставленная цель достигается введением в цифровой синтезатор частот умножителя 3 кодов, сумматора 6 кодов, регистра 7 памяти, делителя 10 частоты с переменным коэффициентом деления, дешифратора 11 и регистра 13 сдвига. Делитель 10 осуществляет деление выходной частоты компаратора 9 в 2^N раз и таким образом реализуется заданный выходной диапазон с произвольным перекрытием. Делитель 10 срабатывает именно от переднего фронта входного импульса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

(puff.i

нике и может быть использовано в ра- лиоприемных и радиопередаюидих устрой- стц.х в качестве задаюсцего генератора

равномерной гипотетической последовательности выходной частоты (фиг.2б) переписывается из НС 4 в регистр 5.

Целью изобретения является расши- Особенность работы любого синтезатора

10

частоты, выполненного на базе накапливающего сумматора, состоит в том, что НС выделяет ближайший импульс после гипотетического и код Л{ содер жит информацию о запаздывании реальн го импульса относительно гипотетичес кого. Физически невозможно реализова сдвиг выделенного импульса в сторону

оенче диапазона выходных частот.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема цифрового синтезатора частот; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Цифровой синтезатор частот (фиг.1) содержит генератор 1 опорной частоты, блок 2 установки кода частоты, умножитель 3 кодов, накапливающий сумматор 15 опережения, поэтому с помощью сумма- (НС) 4, первый регистр 5 памяти, сум- тора 6 вычисляется временная ошибка матор 6 кодов, второй регистр 7 памяти, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8, компаратор 9, делитель 10 частоты с переменным коэффициентом де-20 ления (ЛПКД), дешифратор 11, генератор 12 линейно изменяющегося напряжения (глин) и регистр 13 сдвига.

Генератор 12 линейно изменяющегося напряжения (фиг.1) включает управляе- 25 на тактовый вход второго регистра 7 мый генератор 1 тока (УГТ), управляе- и записывающий,в него код Р.. Этот мый ключ 15 и конденсатор 1б.

предыдущего импульса на выходе генератора 1 .

Р ; М - J ; .

Регистр 13 отсчитывает т, импульсов генератора 1 (на фиг.2 ), после чего на его первом выходе появ ляется импульс (фиг.2г), поступающий

и записывающий,в него код , j код поступает на вход ЦАП 8, на выхо де которого начинает устанавливаться напряжение, пропорциональное Р; (на 3Q фиг.2е сплошная линия). Время установления напряжения не должно превыЦифровой синтезатор частот работает следующим образом.

35

Двоичный код М выходной частоты fgji с выхода блока 2 поступает на ум- ножмтель 3 и на дешифратор 11. Дешифратор 11 осуществляет поиск старшей единицы п двоичном коде М выходной частоты и вырабатывает на своем выходе код числа п, выражающего число двоичных разрядов (начиная от старшего разряда) до первой логической единицы. Код числа п поступает на вход умножителя 3 и на вход управления 40 ДПКД 10. На выходе умножителя 3 образуется код , в старшем разряде которого всегда присутствует логическая единица.

Код 2 М поступает на разрядный вход НС , на вход сумматора 6 и на вход управления ГЛИН 12.

С частотой следования импульсов на выходе генератора 1 (фиг.2а) в

и записывающий,в него код , j код поступает на вход ЦАП 8, на выходе которого начинает устанавливаться напряжение, пропорциональное Р; (на 3Q фиг.2е сплошная линия). Время установления напряжения не должно превышать п- Т,, где TO - период следования импульсов генератора 1.

Одновременно регистр 13 отсчитывает еще т импульсов (на;фиг.2д ), и на его втором выходе появляется импульс, запускающий ГЛИН 12. До этого момента ГЛИН 12 находился в следующем состоянии. На вход управления УГТ I t поступает код , на выходе УГТ k устанавливается ток, пропорциональный данному коду:

I 1, 2

М,

45

где 1 - ток,УГТ И при минимальном

управляющем коде (логическая единица только в младшем разряде) . Для данной выходной частоты ток на

выходе УГТ 1 + постоянен, т.е. не зави- НС , имеющем емкость N, осуществляет-50 от времени. Управляемый ключ 15 ся сложение накопленного числа с чис- открыт, и конденсатор 1б разряжен, так лом М. Через k периодов выходного ко- как выход ГЛИН 12 заземлен, лебания генератора 1 происходит переполнение НС и на его выходе переноИмпульс с второго выхода регистра 13 поступает на управляющий вход упса появляется импульс (фиг.2в),посту-55 равляемого ключа 15 и на время своего Пстющий на тактовый вход регистра 5 существования закрывает его. Начинает- и на информационный вход регистра 13. ся заряд конденсатора 1б током I (на

По импульсу информация J об ошибке временного положения i-ro имравномерной гипотетической последовательности выходной частоты (фиг.2б) переписывается из НС 4 в регистр 5.

10

частоты, выполненного на базе накапливающего сумматора, состоит в том, что НС выделяет ближайший импульс после гипотетического и код Л{ содержит информацию о запаздывании реального импульса относительно гипотетического. Физически невозможно реализовать сдвиг выделенного импульса в сторону

15 опережения, поэтому с помощью сумма- тора 6 вычисляется временная ошибка 20

опережения, поэтому с помощью сумма- тора 6 вычисляется временная ошибка

на тактовый вход второго регистра 7 и записывающий,в него код Р.. Этот

предыдущего импульса на выходе генератора 1 .

Р ; М - J ; .

Регистр 13 отсчитывает т, импульсов генератора 1 (на фиг.2 ), после чего на его первом выходе появляется импульс (фиг.2г), поступающий

25 на тактовый вход второго регистра 7 и записывающий,в него код Р.. Этот

40

и записывающий,в него код , j код поступает на вход ЦАП 8, на выходе которого начинает устанавливаться напряжение, пропорциональное Р; (на 3Q фиг.2е сплошная линия). Время установления напряжения не должно превы

шать п- Т,, где TO - период следования импульсов генератора 1.

Одновременно регистр 13 отсчитывает еще т импульсов (на;фиг.2д ), и на его втором выходе появляется импульс, запускающий ГЛИН 12. До этого момента ГЛИН 12 находился в следующем состоянии. На вход управления УГТ I t поступает код , на выходе УГТ k устанавливается ток, пропорциональный данному коду:

I 1, 2

М,

где 1 - ток,УГТ И при минимальном

управляющем коде (логическая единица только в младшем разряде) . Для данной выходной частоты ток на

выходе УГТ 1 + постоянен, т.е. не зави- от времени. Управляемый ключ 15 открыт, и конденсатор 1б разряжен, так как выход ГЛИН 12 заземлен,

Импульс с второго выхода регистра 13 поступает на управляющий вход упфиг.2е пунктирная линия). В тот момент, когда напряжение на конденсаторе

l6 достигнет величины, равной напряжению на выходе 1|ЛП 8 (на фиг,2е пересечение сплошной и пунктирной ли-

ний) , на выходе компаратора 9 образу- -.. , ется перепад (фиг.2ж). Можно показать, щ и и с я тем, что, с целью расширетор, другой вход которого сопдинен с вь ходом генератора линейно изменяющегося напряжения,.а тгжже блока уста новки кода частоты, отлимаючто запаздывание временного положения этого перепада t относительно импульсов на выходе генератора 1 обратно пропорционально коду и прямо пропорционально величине временной ошибки Р., которую необходимо установить. Длр этого определим момент времени, в который напряжения на входах 9 примут равные значения;

М

компаратора

ч tl

1о2

где С

и„

,

емкость конденсатора 1б; напряжение на выходе ЦАП 8 при минимальном управляющем коде (логическая единица только в младшем разряде).

При выборе величины емкости С

IO/U.-T,

,,- - PI,

о

и в идеальном случае осуществляется полная компенсация фазовой модуляции импульсов.

При следующем переполнении НС весь цикл повторяется. Различие заключается в другой величине I и, следовательно, в другом напряжении на выходе ЦАП 8, определяемом новым чис- лом Р . . На выходе компаратора 9 формируется импульсная последовательность частотой (,) с равномерно располо)(енным передним фронтом. ДПКД 10 осуществляет деление выходной мас

тоты компаратора 9 в 2 раз, и таким образом реализуется заданный выходной диапазон с произвольным перекрытием. ДПКД 10 должен срабатывать именно от переднего фронта входного импульса.

Формула изобретения

КГ)

-.. , щ и и с я тем, что, с целью расширетор, другой вход которого сопдинен с вь ходом генератора линейно изменяющегося напряжения,.а тгжже блока установки кода частоты, отлимаю0

5

0

5

0

5

0

5

0

5 является входом запуск генератора линейно изменяющегося м..

ния диапазона выходных частот, в него введены последовательно соединенные дешифратор, умножитель кодов, сумматор кодов и второй регистр памяти, выход которого соединен с входом циф- роаналогового преобразователя, а также регистр сдвига и делитель частоты, с переменным коэффициентом деления, тактовый вход которого соединен с выходом компаратора, другой вход сумматора кодов соединен с выходом первого регистра памяти, выход блока установки кода частоты соединен с входом дешифратора и другим входом умножителя кодов, выход которого соединен также с разрядным входом накапливающего сумматора и входом управления генератора линейно изменяющегося напряжения, выход генератора опорной частоты соединен также с тактовым входом регистра сдвига, информационный вход которого соединен с выходом переноса накапливаюи1его сумматора, первый и второй выходы регистра сдвига соединены соответстпенно с тактовым входом второго регистра памяти и входом запуска генератора линейно изменяющегося напряжения, выход де- шифратора соединен с входом управления делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого является выходом цифрового синтезатора частот.

КГ)

М

0. к- I i I I 1 I- I J j. I.I I

ЧН

(рцг.2