Цифровой многофазный генератор Советский патент 1992 года по МПК H03K3/64 H03B27/00 

-Фиг. 1.

Изобретение относится к радиотехнике и технике связи и может быть использовано в синхронизаторе частоты.

Целью изобретения является расширение диапазона генерируемых колебаний в. сторону высоких частот и увеличения диапазона изменения сдвига фаз выходных сигналов с сохранением точности. , На фиг.1 представлена структурная электрическая сГхёма цифрового многофаз- ного генератора; на фиг. 2 - диаграммы. поясняющие генератора.

Цифровой многофазный генератор содержит накапливающий сумматор 1, опорный генератор 2 импульсов, мультиплексор 3, блок 4 установки сдвига фаз, Р умножителей бкода, формирователь 7 синхррнизиру- ющих импульсов, регистр 11 кода установки частоты, Р-1 сумматоров-вычитателей 12, Р дополнительных регистров 13 памяти, N фа- зосдвигающих каналов, содержащих последовательно соединенные блок 14 сдвига фазы, преобразователь 5 кодов, регистр 8 памяти, цифроаналоговый преобразователь 9 и фильтр 10 нижних частот, причем выход регистра 11 кода частоту подсоединен к входам Р умножителей 6 кода, выход первого умножителя 6 кода подсоединен к информационному входу накапливающего сумматора 1, выходы остальных умножите- лей б кода подключены к первому входу соответствующего сумматора-вычитателя 12, выход накапливающего сумматора 1 подключен к информационному входу первого дополнительного регистра 13 памяти и вторым входам Р-1 сумматоров-вычитателей 12, выходы которых соединены через дополнительные рэгистры 13 памяти с соответствующими информационными входами мультиплексора 3, выход которого подклю- чен к первому входу соответствующего блока 14 сдвига фазы в каждом из N каналов устройства, второй вход которых под- ключей к соответствующим выходам блока 4 установки фаз, выход опорного генера- тора 2 подключен к входу формирователя 7 синхронизирующих импульсов, первый выход которого соединен с входом управления мультиплексора 3, а второй выход - с входом синхронизации накапливающего сумматора 1 и тактовыми входами дополнительных регистров 13 памяти, выходы фильтров 10 нижних частот являются N выходами устройства.

Формирователь 7 синхронизирующих импульсов представляет собой двоичный счетчик-делитель частоты fo на постоянный коэффициент Р. Блок 4 установки сдвига фазы может быть выполнен в виде регистра хранения или логического устройства (набор тумблеров и т.п.), задающего , ровни логических О и 1. Блок 14 сдвига фазы представляет собой многоразрядный двоичный сумматор кодов.

Цифровой многофазный генератор работает следующим образом.

Код К установки генерируемой частоты с выхода регистра 11 кода частоты поступает на входы умножителей 6 кода. Первый умножитель 6 кода формирует код частоты, равный РК, где Р - число информационных входов мультиплексоров 3, который посту- пает на информационный вход накапли вающего сумматора 1. Последующие Р-1 умножителей 6 кода формируют соответственно коды чисел: К, 2К, ЗК(Р-1)К, которые поступают на первые входы соответствующих Р-1 сумматоров-вычитателей 12 Накапливающий сумматор«1 с тактовой частотой тт .fo/P. где f0 - частота опорного генератора, производит накопление кода РК, в результате чего на его выходе в каждый тактовый момент времени tT ГГТ i/fr, где - 0,1,2... - целые числа, формируется код числа, пропорциональный фазе генерируемого колебания, который поступает на вторые входы Р-1 сумматоров-вычитателей 12 В результате чего на выходах сумматоров-вычитателей 12 входной код накапливающего сумматора 1 увеличивается соответственно на величину К,2К,ЗК, ,(Р-1)К. Таким образом, на выходе накапливающего сумматора 1 и выходах сумматоров-вычитателей 12 в тактовые моменты времени ti формируется Р кодов чисел, пропорциональных фазе генерируемого колебания. Выход накапливающего1 сумматора 1 и выходы сумматоров-вычитателей 12 подключены к соответствующим информационным входам дополнительных регистров 13 памяти, которые по тактовым импульсам с частотой ft fo/P переписывают информацию с входа на выход, которая затем поступает на соответствующие информационные входы мультиплксора 3, выполняющего операцию коммутации сигналов из Р в один. Мультиплексор 3 с частотой синхронизации fo в последовательности, заданной блоком 7 синхронизации, пропускает на выход входные коды таким образом, что за время Тт РТ0 (время одного такта работы накапливающего сумматора 1) на его выходе формируются последовательно в порядке возрастания коды Р чисел: О, К, 2К ЗК, , (Р-1)К в первый такт

работы; РК, (РЛ), (Р+2)К. (Р+3)(2Р-1)К во

второй такт работы; 2РК, (2Р+1)К, (2Р+2)К. (2Р+3)К(ЗР-1)К в третий такт работы накапливающего сумматора 1, те. на выходе мультиплексора 3 в моменты времени to

1Т0 происходит изменение кода фазы формируемого выходного сигнала на величину, равную коду частоты К, в то время как на выходе накапливающего сумматора 1 информация изменяется на величину РК и 5 только в моменты времени ti ITT, Ттm ToP.

Таким образом, тактовая частота tV накапливающего сумматора 1 в Р раз ниже тактовой частоты f0 работы накапливающего сумматора известного устройства. 10

С выхода мультиплексора 3 код, пропорциональный фазе генерируемого колебания, одновременно поступает на первые входы блоков 14 сдвига фазы всех N каналов устройства. В блоках 14 сдвига фазы, кото- 15 рые представляют собой обычные суммато- ры-вычитатели, коды фазы корректируются на соответствующую величину фазового сдвига,задаваемую блоком 4 установки сдвига фаз.20

Преобразователи 5 кода представляют собой фазосинусные преобразователи и осуществляют переход от отсчетов кода фазы к отсчетам кода амплитуды генерируемых колебаний. Информация о коде 25 амплитуды с частотой f0 опорного генератора записывается в регистры 8 (связь выхода формирователя 7 с регистрами 8 не показана) С помощью цифроаналоговых преобразователей 9 и фильтров 10 нижних частот 30 формируются синусоидальные сигналы заданной частоты и заданной фазы во всех N каналах многофазного генератора.

Для установки необходимой частоты сигналов на выходах цифрового многофаз- 35 ного генератора в регистр t1 кода установки частоты заносится код соответствующего числа К.

Значения кодов чисел Mi (i 1.2....N), соответствующих, сдвигам фаз в каналах ус- 40 тройства, устанавливаются на выходах блока 4 установки сдвига фаз, причем в предлагаемом устройстве не требуется выЈ

.полнения условия Ј Mi Ммакс. т.е. фазо- 45

вые сдвиги в каждом из N каналов устройства могут изменяться от 0 до 360°.

Частота выходного колебания на выхо- 50 де каждого канала цифрового многофазного генератора определяется отношением

fc - for К / Ммакс - ft РК / Ммакс. (1)

. где for - частота опорного генератора; К - код частоты:

Ммакс емкость накапливающего сумматора;

Р - число каналов мультиплексора.

В известном устройстве частота выход ного сигнала определяется по формуле

for К / Ммакс N,

(2)

где N - число каналов генератора.

Таким образом, из приведенных соотношений (1) и (2) видно, что выходная частота предлагаемого устройства выше выходной частоты известного устройства в N раз и не зависит от числа каналов генератора. Кроме того, выходная частота извест- його устройства ограничена конечным значением тактовой частоты работы накапливающего сумматора 1, которое определяется быстродействием накапливающего сумматора. В предлагаемом устройстве при работе накапливающего сумматора на той же частоте выходная частота увеличивается в Р раз

Фазы выходных сигналов в каждом канале предлагаемого устройства могут изменяться от 0 до 360 , в то время как в известном устройстве изменение фазы в каналах ограничено соотношением

У М| Мыакс ИЛИ У (fH

1

360°

25 0

5

0

5

0

5

Формула изобретения Цифровой многофазный генератор, содержащий накапливающий сумматор, опорный генератор импульсов, мультиплексор, блок установки сдвига фаз.преобразователь кодов, формирователь синхронизирующих импульсов, регистр кода установки частоты, N фазосдвигающих каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные регистр памяти, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, причем выход опорного генератора подключен к входу формирователя синхронизирующих импульсов, первый выход которого соединен с входом управления мультиплексора, отличающийся тем, что. с целью расширения диапазона генерируемых колебаний в сторону высоких частот и увеличения диапазона изменения сдвига фаз выходных сигналов в любом из N каналов устройства с сохранением точности установки фазы, в него введены Р умножителей кода. Р-1 сумматоров-вычитателей.,Р допол-, нительных регистров памяти, N блоков сдвига фазы и N-1 преобразователей кодов, причем выход регистра кодов установки частоты подключен к входам Р умножителей кода, выход первого умножителя кода подсоединен к информационному входу накапливающего сумматора, выходы остальных

Р-1 умножителей кода подсоединены к соответствующим первым бходам Р-1 сумма- торов-вычитателей, выход накапливающего сумматора подключен к информационному входу первого дополнительного регистра памяти и вторыл аходам ,P-J суммато- ров-вычитат ел ёй, выходы которых подсоединены к информационным входам соответствующих дополнительных Р-1 регистров памяти, выходы всех дополнительных регистров памяти подключены к соответствующим информационным входам мультиплексора, выход которого подключен к

первому входу блоков сдвига фазы в каждом из N фазосдвигающих каналов устройства, второй вход которых подсоединен к соответствующим выходам блока установки сдвига фаз, а выход - к входу преобразователя кодов соответствующего канала, выход каждого из которых соединен с информационным входом регистра памяти этого же канала, тактовый вход накапливающего сумматора и тактовые входы дополнительных регистров памяти объединены и подключены к второму выходу формирователя синхронизирующих импульсов.

Изобретение может быть использовано в синхронизаторах частоты. Генератор содержит накапливающий сумматор 1, опорный генератор 2 импульсов, мультиплексор 3, блок установки Сдвига фаз 4. Р умножителей хода б, формирователь 7 синхронизирующих импульсов, регистр 11 кода установки частоты, Р-1 су мматороэ-вычитателей 12, Р дополнительных регистров 13 памяти, фазос- двигающих каналов, содержащих блок 14 Сдвига фазы, преобразователь 5 кодов, регистр 8 памяти, цифроаналоговый преобразователь 9 и фильтр 10 нижних частот. 2 ил.