Способ цифрового формирования частоты Советский патент 1993 года по МПК H03B19/00 

Изобретение относится к области цифровой установки частоты сигнала и может использоваться в технике генерирования частоты.

целью изобретения является обеспечение многоступенчатого с мелким шагом изменения частоты.

На фиг. 1 представлено устройство, например, реализации способа цифрового формирования частоты; на фиг. 2 - график изменения частоты при изменении частоты управляющего сигнала на величину Дт.

Устройство (фиг. 1) содержит первый и второй преобразователи частоты la, 1Ь. опорный кварцевый генератор 2, вычислители За, ЗЬ, блок 4 согласования, третий преобразователь 5 частоты, синхронный электродвигатель (СЭД) 6, первый и второй переключатели 7, 8, счетчик 9.

Формирование частоты происходит следующим образом.

Для установки частоты управляющего сигнала в течение следующих друг за другом периодов X по меньшей мере две частоты управляющего сигнала f0, fn, которые получают путем целочисленного деления опорной частоты опорного генератора 2, смешивают следующим образом: в каждой серии из X периодов част периодов п0 имз- ют частоту f0, а другая часть периодов щ, имеет частоту fn. причем X n Of0 + n ifn . Средняя частота fcr за X периодов равна тст - (n ofo f0 + n ifn fn)

Таким образом средняя частота s может быть получена путем соответствующего установления количества периодов с частотами f0 и fn, т.е. n Of0 и n ifn . Частоты fo и fn отличаются друг от друга благодаря тому, что при целочисленном делении опорной частоты коэффициент деления изменяется по меньшей мере на 1, причем значения заданы соотношением f0 fCT fn.

(Л

С

оо

GO 00 00° VI СП

со

Таким образом можно добиться любой точной установки промежуточных частот. В соответствии с п. 2 формулы изобретения изменение частоты управляющего сигнала A f завершается в течение целочисленного числа периодов X2, которое разделено на следующие друг за другом группы периодов Xi-Xx, например, на группы периодов Xi,X2, до Хю. Каждая группа периодов содержит соответственно X периодов уже описанного выше вида, причем в каждой группе периодов X одна часть периодов n Of0 имеет исходную частоту fo, а другая часть периодов л ifn соответствует новой частоте fn, fn fo ± Af. Таким образом, постоянно справедливо равенство

Х(от X до X } П ofo + П lfn

Количество периодов с новой и исходной частотами изменяется теперь от группы к группе периодов, т.е. от Xi до Хх, таким образом, что количество периодов с новой частотой n 2fn увеличивается от Xi до Хх по меньшей мере на один период, в то время как количество периодов с исходной частотой пг0 убывает от Xi до Хх по меньшей мере на один период. Таким образом, после установления числа периодов X2 в каждой группе периодов Х-|-Хх от группы к группе периодов по меньшей мере на один период больше устанавливается новая частота fn и по меньшей мере на один период меньше устанавливается частота f0. При управлении синхронным электродвигателем б это означает, что он в течение первой группы периодов Xi нагружается только для отдельного периода новой частотой вращающегося поля fn.

Для всех других периодов в группе периодов Xi остается первоначальная частота fo. В следующей группе периодов Ха количество периодов nfn с новой частотой fn увеличивается на 1, так что синхронный электродвигатель 6 нагружается новой частотой fn управляющего сигнала в течение двух периодов. После прохождения каждой второй группы периодов X число периодов ri2fn увеличивается на 1, так что после прохождения X периодов получается новая частота вращающегося поля. С помощью этого способа периодического приближения х новой частоте fn достигается уменьшенное на коэффициент X изменение частоты управляющего сигнала, которое сказывается таким же образом, как и увеличенный на коэффициент X эталон частоты. Предусмотрено установление числа периодов X2 в зависимости от необходимой частоты управляющего сигнала fst. Целесообразным оказалось число периодов X2 - К fst . При этом К является коэффициентом пропорциональности. При управлении частотой вращения коэффициент К необходимо

устанавливать пропорционально исходной частоте вращения. Таким образом число периодов X тем больше, чём больше частота управляющего сигнала fst; Оно возрастает с увеличивающимся изменением частоты управляющего сигнала Af и линеаризируется как бы по способу изменения частоты управляющего сигнала при изменении коэффициента деления делителя частоты. Изменение опорной частоты не требуется.

Имеет место управление скоростью вращения синхронного электродвигателя. При реализации вначале снимается заданная для выходного числа оборотов синхронного двигателя частота управляющего

сигнала fst. Из нее с помощью коэффициен- , та пропорциональности К вычисляется сумма X2, где X2 К fst, X - сумма для вычислителей За- ЗЬ, внутри которой переключатели 7, 8 изменяют свое положение.

Заданная частота управляющего частота управляющего сигнала fst соответствует требуемой выходной частоте. Синхронный двигатель попеременно работаете частотой fo и частотой управляющего сигнала fn. Pa- бота осуществляется таким образом, что для X JO на фиг. 2 X2 100/ сначала для первого X 10 все периоды имеют частоту колебаний fo. Для следующих периодов Ха 10 на 9 периодов подключается сигнал

с частотой колебаний на выходе f0 и для одного периода - с частотой fn. Для следующих 10 периодов, Хз 10, синхронный электродвигатель работает 8 периодов с частотой f0 и два периода с частотой fn. Для

Х4 - 10-7 периодов с f0 и 3 периода с fn. Во всех следующих периодах Xs Хю изменяется число периодов с частотой колебаний fo и fn в каждом случае, на 1 так что для Хю 10 только один период имеет частоту f0 и 9

периодов - частоту управляющего сигнала fn. Затем синхронный электродвигатель работает только с частотой управляющего сигнала fn, это означает/что достигнута новая скорость вращения. При показанном на фиг.

1 положении переключателей 7, 8 синхронный электродвигатель б управляется частотой управляющего сигнала fn, которая может сниматься с второго преобразователя частоты 1в, при этом работает второй

вычислитель 36. На фиг. 2 видно из нанесенной ступенчатой функции, что частота управляющего сигнала fn подключается к синхронному электродвигателю (СЭД) 6 как описано выше в первый.раз во втором прохождении Ха 10 (фиг. 2, второй ряд периодов) и именно только в течение одного периода (а первом прохождении СЭД б управляется в течение одного количества пе )иодо.в Xi 10 (фиг. 2, первый ряд перио- дои) исключительно частотой колебаний на выходе fo. Чтобы во втором прохождении изменилось положение переключателей 7,8 в числителе Зв устанавливается значение М 2, с тем, чтобы после первого изменения с М на М 1 в числителе Зв стало значение 1-М 0, если это значение достигнуто счетчиком 9 вырабатывается импульс, который обуславливает переключение переключателе i 7, 8. В новом положении переключателей 7,. 8 СЭД 6 управляется только частотой колебаний на выходе fo, которая снимается с первого преобразователя частоты 1а, работает первый вычислитель За, который в этим втором прохождении количества пери- одрв Ха 10 управляет СЭД б в течение 9 периодов с частотой f0. Это достигается в вычислителе. За благодаря тому, что исходя из;Ы 9 после окончания каждого периода N Изменяется на 1, так что после окончания 9 Периодов в вычислителе За получается значение 1 - N 0. При этом счетчик 9 формирует импульс для переключения пе- реключателей 7, 8 так, что СЭД 6 опять управляется частотой fп. Второе прохождение дли количества периодов Ха 10 таким образом окончено. При третьем прохождении с количеством периодов Хз 10 (фиг. 2, третий ряд периодов) вычислитель Зв начинает с значения М 3, так что при изменении М после окончания каждого периода на 1 в этрт раз после 2 периодов в вычислителе Зв становится значение 1 - М 0, переключа- 7, 8. После этого вступает в силу вычи- ислитель За в этом третьем прохождении начинает с N 8. Таким образом после окончания 7 периодов опять 1 - N 0 и переключатели 7, 8 вновь перебрасываются; Вышеописанное управление переключа- тйлями 7, 8 продолжается до 10 прохождений Хю 10. После окончания 10- го прохождения СЭД 6 нагружается с по- мощью частоты управляющего сигнала fn, таКим образом достигнута желаемая новая частота управляющего сигнала fn и с ней но)вая скорость вращения СЭД б. Представленные на фиг. 2 другие квадраты показывают, что повышение частоты управляющего сигнала на fn1. fn происходит подобным образом, как описано выше.

Коэффициент пропорциональности К выбирается в зависимости от нагрузки. Если, например, третий преобразователь частоты 5 маломощный, то для К выбирается большое его значение и тем самым большее число X , следовательно изменение от f0 до fn в зависимости от К может быть закончено за разное количество шагов изменения часX2

тоты. При значении ступенчатая функция проходит более плоско, чем представлено на фиг. 2. Если, например, частота опорного генератора 1 Ton 9 МГц, вместо частоты управляющего сигнала fn

6000 Гц установлена частота fn 5998,8 Гц, то необходимо выбирать коэффициенты преобразователей 1а и 1в соответственно 1500 и 1501, подключать преобразователи 1а. 1в необходимо таким образом, чтобы на

блок согласования 4 в течение 10 периодов семь периодов подавалась частота n0f0 с

частотой f0 600 Гц, а в течение 3 периодов nifn 3 - с частотой fn 5996 Гц, В этом

случае получим среднюю частоту управляющего сигнала для СЭД 6 fst

fst (7 600 + 3 5996) 5998.8 Гц,

т.е. получают желаемую частоту управляю- щего сигнала.

Формула изобретения 1. Способ цифрового формирования частоты, основанный на попеременном делении на разные целые числа частоты кварцевого генератора и получении попеременно следующих сигналов с частотами f0 и fn в течение X периодов, где X n0f0 + nifn,

отличающийся тем, что, с целью обеспечения многоступенчатого с мелким шагом изменения частоты, в течение X2 периодов количество периодов n0f0 одного из поделенных сигналов увеличивают по меньшей мере на один период, а количество периодов nifo другого из поделенных сигналов

уменьшают по меньшей мере на один период, при этом по истечении количества периодов, равного X2, все периоды имеют частоту fn.

2. Способ цифрового формирования частоты по п. 1,отличающийся тем, что X К fcr , где К- коэффициент пропорциональности:

fcr - усредненная частота за X2 перио

дов.

фи&1

Использование: в области цифровой установки частоты .сигнала и в технике генерирования частоты. Сущность изобретения: цифровое формирование частоты состоит в попеременном делении на разные целые числа частоты кварцевого генератора и получении попеременно следующих сигналов с частотами f0 и fn в течение х периодов, где х n0f0 + n if0, а в течение х периодов количество периодов n Of0 одного из поделенных сигналов увеличивают по меньшей мере на один период, а количество периодов n ifn другого из поделенных сигналов уменьшают по меньшей мере на один период, при этом по истечении количества периодов, равного х , все периоды имеют частоту fn. 1 з.п. ф-лы. 2 ил,

-nfO

XrW10

-fftl

Л Divisor

Фи г. 2