Программный генератор Советский патент 1982 года по МПК H03K3/17 

(5) ПРОГРАММНЫЙ ГЕНЕРАТОР

1

Изобретение относится к радиотехнике, предназначено для получения программно управляемых от цифровой вычислительной машины (ЦВМ) модулированных высокочастотных колебаний, низкочастотных сигналов и постоянных напряжений, и может быть использовано в автоматических информационноизмерительных системах, в автоматизированных системах контроля различно- ,о го радиоэлектронного оборудования, в автоматических системах управления и связи.

По основному авт. св. № 873388, известен программный генератор, со- is держащий низкочастотный задающий блок, выполненный из усилителя низкой частоты и подключенный между .его входом и выходом фазирующей RC-цепи типа моста Вина, составлен- 20 ной из первого и второго преобразователей код-емкость i и первого

:и второго преобразователей код-со противление, аттенюатора высокочастотных колебаний, аттенюатора сигналов синусоидальной формы, первого и второго аттенюаторов импульсов, прямоугольной формы, первого и второго аттенюаторов импульсов пилообразной формы, подключенного своим входом к выходу преобразователя код-сопротивление, аттенюатора сигналов синусоидальной формы, фазовращатель, выполненный в составе последовательно соединенных друг с другом квадратурного расщепителя фазы, коммутатора квадрантов, двух преобразователей код-напряжение, и суммирующего каскада, первый и второй формирователи импульсов прямоугольной формы типа меандр, подключенные своими входами соответственно к выходу преобразователя код-сопротивление аттенюатора сигналов .синусоидальной формы и к выходу суммирующего каскада фазовращателя, а своими выходами - к входам Iпреобразователей код-сопротивление первого и второго аттенюаторов импульсов прямоугольной формы и к входам первой и второй дифференцирующих цепей, первый и второй форми рователи импульсов пилообразной фор мы, подключенные своими входами к выходам первой и второй дифференцирующих цепей, а своими выходами к входам преобразователей кодсопротивление первого и второго аттенюаторов импульсов пилообразной формы, сумматор импульсов, соединенный своими первым и вторым входами с выходами преобразователей - код-сопротивление первого и второго аттенюаторов импульсов прямоугольной формы, первый и второй ограничители полярности, соединенные своими входами с первь м и вторы выходами сумматора импульсов , пер-п вую и вторую фильтрующие цепи, соединенные своими входами с выходами первого и второго ограничителей полярности, первый коммутатор выхода, соединенный своими входами с выходами преобразователей код-сопр тивление аттенюатора сигналов сину соидальной формы, первого аттенюато ра импульсов прямоугольной формы, первого аттенюатора импульсов пилообразной формы - с первым выходом сумматора импульсов - с выходом первого ограничителя полярности - с выходом первой фильтрующей цепи, второй коммутатор выхода , соединенный своими входами с выходами преобразователей код-сопротивление второ го аттенюатора импульсов прямоугольной формы, второго аттенюатора импульсов пилообразной формы - с выхо дом суммирующего каскада фазовращателя - с вторым выходом сумматора импульсов - с выходом второго ограничителя полярности - с выходом вто рой фильтрующей цепи, и регистр пам ти, подключенный одними из своих вы ходов к управляющим входам преобразователей код-емкость, код-сопро тивление, код-на пряжение, коммутатора квадрантов и коммутаторов выхода, третий преобразователь код емкость, преобразователь код-инду тивность, усилитель высокой частот блок модуляции и усиления мощности, первый и второй управляемые переклю чатели, вход и выход третьего преоб разователя код-емкость соединены с входом и выходом преобразователя код-индуктивность, средний отвод которого заземлен;, и подключены к входу и выходу усилителя высокой частоты, выход которого соединен с высокочастотным входом блока модуляции и усиления мощности, подключенного своим выходом к входу преобразователя код-сопротивление аттенюатора высокочастотных колебаний, соединенного своим выходом с первым входом первого управляемого переключателя, соединенного вторым входом с выходом усилителя низкой частоты, а своим выходом - с входом преобразователя код-сопротивление, аттенюатора сигналов синусоидальной формы, выход второго управляемого переключателя соединен с модулирующим входом блока модуляции и усиления мощности, а его первый и второй входы соединены с выходами первого и второ|го коммутаторов выхода, в свою очередь, управляющие входы ретье.о преобразователя код-емкость, преобразователя код-индуктивность первого и второго управляемых переключателей соединены с одними выходами регистра памяти fl. Однако в известном устройстве отсутствует возможность полного охвата частот генерируемых колебаний и может быть получено лишь ограниченное число частот, следующих через определенно выбранный интервал. Цель изобретения - непрерывная пег рестройка частоты с возможностью выбора и установки любого заданного значения во всем диапазоне час:от. Для этого в программный генератор, содержащий низкочастотный задающий блок, выполненный из усилителя низкой частоты и подключенный между его входом и выходом фазирующей RC-цепи типа моста Вина, составленной из первого и второго преобразователей код-емкость, и первого и второго преобразователей код-сопротивление, аттенюатора высокочастотных колебаний, аттенюатора сигналов синусоидальной формы, первого и второго аттенюаторов импульсов прямоугольной формы, первого и второго аттенюаторов импульсов пилообразной формы, подключенного своим входом к выходу преобразо вателя код-сопротивление аттенюатора сигналов синусоидальной формы, фазовращатель, выполненный в составе последовательно соединенных друг с другом квадратурного расщепителя фазы коммутатора квадрантов, двух

преобразователей код-напряжение и суммирующего каскада, первый и второй формирователи импульсов прямоугольной формы типа меандр, подключенные своими входами соответственно к выходу преобразователя кодсопротивление аттенюатора сигналов синусоидальной формы и к выходу суммирующего каскада фазовращателя, а своими выходами - к входам преобразователей код-сопротивление первого и второго аттенюаторов импульсов прямоугольной формы и к входам первой и второй .дифференцирующих цепей, первый и вторрй формирователи импульсов пилообразной формы, подключенные своими входами к выходам первой и второй дифференцирующих цепей, а своими выходами - к входам преобразов;ателей код-сопротивление первого и второго аттенюаторов импульсов пилообразной формы, сумматор импульсов, соединенный своими первым и вторым входами с выходами преобразователей кодсопротивление .первого,и второго аттенюаторов импульсов прямоугольной формы, первый и второй ограничители полярности, соединенные своими входами с первым и вторым выходами сумматора импульсов, первую и вторую фильтрующие цепи, соединенные своими входами с выходами первого и второго ограничителей полярности, первый коммутатор выхода, соединенный своими входами с выходами преобразователей код-сопротивление аттенюатора сигналов синусоидальной формы, первого аттенюатора импульсов прямоугольной формы, первого аттенюатора импульсов пилообразной формы - с первым выходом сумматора импульсов - с выходом первого ограничителя полярности - с выходом первой фильтрующей цепи, второй коммутатор выхода, соединенный своими входами с выходами преобразователей, код-сопротивление второго аттенюатора импульсов прямоугольной формы; второго аттенюатора импульсов пилообразной формы - с выходом суму мирующего каскада фазовращателя с вторым выходом сумматора импульсов - с выходом второго ограничителя полярности - с выходом второй фильтрующей цепи, и регистр памяти, подключенный одними из своих выходов к управляющим входам преобразо1вателей код-емкость, код-сопро.тивление, код-напряжение, коммутатора квадрантов и коммутаторов выхода, третий преобразователь кодемкость, преобразователь код-индук5 тивность, усилитель высокой частоты , блок модуляции и усиления мощности, первый и второй управляемые переключатели, вход и выход третьего преобразователя код-емкость

о соединены с входом и выходом преобразователя код-индуктивность, средний отвод которого заземлен, и подключены к входу и выходу усилителя высокой частоты, выход которого соеs динен с вь1сокочастотным входом блока модуляции и усиления мощности, подключенного своим выходом к входу преобразователя код-сопротивление аттенюатора высокочастотных колеба0 НИИ, соединенного своим выходом с первым входом первого управляемого переключателя, соединенного вторым входом с выходом усилителя низкой частоты, а своим выходом - с входом

5 преобразователя код-сопротивление аттенюатора сигналов синусоидальной формы, выход второго управляемого переключателя соединен с модулирующим входом блока модуляции и усиQ ления мощности, а его первый и второй входы соединены с выходами первого и второго коммутаторов выхода, в свою очередь, управляющие,входы третьего преобразователя код-емкость, преобразователя код-индуктивность первого и второго управляемых переключателей соединены с одними выходами регистра памяти, введен генератор импульсов, а первый и второй преобразователи код-сопротивление выполнены в виде последовательно соединенных первого управляемого ключа и первого преобразователя код-напряжение, выходы которого подключены к первому и второму преобразователям напряжение-переменное сопротивление, причем входом преобразователей код-сопротивление является вход первого управляемого ключа, третий преобразователь

код-емкость выполнен в виде последовательно соединенных второго управляемого ключа, преобразователя код-напряжение и преобразователя напряжение-переменная емкость,

причем входом преобразователя кодемкость является вход второго управляемого ключа, вь1ход генератора импульсов подключен к входам первого

и второго управляемых ключей.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит низкочастотный задающий блок 1, состоящий из первого и второго преобразователей 2 и 3 код-емкость и первого и второго преобразователей i и 5 напряжение-переменное сопротивление, усилителя- низкой частоты (УНЧ) 6, первого управляемого ключа 7 и преобразователя 8 код-напряжение, высоко частотный задающий блок 9, состоящий из усилителя 10 высокой частоты , блока 11 модуляции и усиления мощности, преобразователя 12 кодиндуктивность, преобразователя 13 код-напряжение, преобразователя напряжение-переменная емкость, второго управляемого клю.ча 15, генератор 16 импульсов, первый и второй управляемые переключатели 17 и 18, аттенюатор 19 высокочастотных колебаний, состоящий из преобразователя 20 код-сопротивление и резистора 21, аттенюатор 22 сигналов синусоидальной формы, состоящий из преобразователя 23 кодсопротивление и резистора 2k, фазовращатель 25, состоящий из квадратурного расщепителя 2б фазы, коммутатора 27 квадрантов, преобразователей 28 и 29 код-напрян ение и суммирующего каскада 30, первый и второй формирователи 31 и 32 импульсов прямоугольной формы типа меандр, первый и второй коммутаторы 33 и 3 выхода, первый и второй аттенюаторы 35 и 36 импульсов прямоугольной формы, состоящие из преобразователей 37 и 38 код-сопротивление и резисторов 39 и 40, сумматор Ц импульсов, первую и вторую дифференцирующие цепи k2 и 3, первый и второй формирователи i и импульсов пилообразной формы, первый и второй аттенюаторы 46 и 47 импульсов пилообразной формы, состоящие из преобразователей 48 и 49 код-сопротивление и резисторов 50 и 51, первый и второй ограничители 52 и 53 полярности первую и вторую фильтрующие цепи 54 55 и регистр 56 памяти.

Устройство работает следующим образом.

В регистр 5б памяти записывается подаваемый с выхода ЦВМ двоичный

КОД в виде соответствующей суммы кодов установки емкостей, индуктивностей и сопротивлений преобразователей 2, 3, 12, 20, 23, 37, 38, 48 и 49 код-емкость, код-индуктивность, код-сопротивление кодов установки уровней напряжений преобразо вателей 8, 13, 28 и 29 код-напряжение, кодов управления управляемыми ключами 7 и 15, управляемыми переключателями 17 и 18, коммутатором 27 квадрантов и коммутаторами 33 и 34 выхода. Вырабатываемые генератором 16 импульсов низкочастотные управляющие импульсы прямоугольной формы положительнойи отрицательной полярности через первый и второй управляемые ключи 7 и 15 поступают на входы преобразователей 8 и 13 коднапряжение, на выходах которых образуются плавно изменяющиеся напряжения. Эти напряжения подеются нз управляющие входы преобразователей 4 и 5 напряжение-переменное сопротивление и преобразователя 14 напряжение-переменная емкость, и осуществляют соответствующее изменение их сопротивлений и емкости.

По сигналу, поступающему от ЦВМ и записываемому в регистр 5б памяти одни из выходов которого соединены с управляющими входами управляемых ключей 7 и 15, производится отключение запускающих импульсов от входов преобразователей 8 и 13 код-напряже ние, вследствие чего осуществляется быстродействующая остановка качания частоты в любой точке частотного диапазона с сохранением выбранной частоты на протяжении длительного интервала времени. В результате в низкочастотном задающем блоке 1 возбуждаются качающиеся в заданном диапазоне по частоте и останавливаемые в любой точке частотного диапазона определенной амплитуды низкочастотные синусоидальные колебания, которые подаются на второй вход первого управляемого переключателя 17.

Одновременно в высокочастотном задающем блоке 9 возбуждаются качающиеся в заданном диапазоне по частоте и останавливаемые в любой точке «Частотного диапазона определенной амплитуды высокочастотные .синусоидальные колебания, которые подаются на выходное гнездо Вых. 1 и на вход преобразователя 20 код-сопротивление аттенюатора 19 высокочастотных колебаний, подключенного сво им выходом к выходному гнезду Вых. 2 и к первому входу первого управляемого переключателя 17. Качающиеся по частоте высокочастотные колебания, снимаемые с гнезд Вых.1 и Вых, 2, промодулированы низкоча тотными сигналами, поступающими с выхода второго управляемого переклю чателя 18, С выходных гнезд Вых.1 и Вых.2 могут быть получены также немодулированные высокочастотные колебания. В этом случае управляемы переключателем 18 по сигналу, посту пающему с выхода ЦВМ и записываемому в регистр 5б памяти, производитс отключение поступающих на его входы модулирующих сигналов. С выхода пер вого управляемого переключате/Тя 17 качающиеся по частоте низкочастотные или высокочастотные колебания подаются на вход преобразователя 23 код-сопротивление аттенюатора 22 сигналов синусоидальной формы. На выходе преобразователя 23 код«сопротивление снимается установлен ной амплитуды качающийся по частоте синусоидальной формы сигнал, который поступает на вход квадратурного расщепителя 26 фазы фазовращателя 25, а также на вход первого формирователя 31 импульсов прямоугольной формы типа меандр и на один из входов первого коммутатора 33 выхода. На выходе суммирующего каскада 30 фазовращателя 25 снимается другой качающийся по частоте синусоидальной формы сигнал, сдвинутый относительно первого сигнала на определенный фазовый угол. Этот сигнал подается на вход второго формирователя 32 импульсов прямоугольной формы типа меандр и на из входов второго коммутатора 3 выхода.. С выходов формирователей 31 и 32 качающиеся по частоте, сдвинутые по фазе импульсы прямоугольной формы типа меандр через первый и второй аттенюаторы 35 и 36 импульсов прямоугольной формы подаются на первый и второй входы сумматора 41 импульсов и на одни из входов первого и второго коммутаторов 33 и З выхода. Кроме того, эти импульсы через первую и вторую дифференцирующие цепи k2 и , преобразующие их в остроконечные импульсы положительной полярности (импульсы отрицательнои полярности закорачиваются параллельно подключенными полупроводниковыми диодами), подаются на входы первого и второго формирователей k и 5 импульсов пилообразной формы. С выходов формирователей и 45 качающиеся по частоте, сдвинутые по фазе импульсы пилообразной формы, после прохождения через первый и второй аттенюаторы k6 и 47 импульсЬв пилообразной формы, поступают на одни из входов первого и второго коммутаторов 33 и З выхода и на выходные гнезда Вых. 5 и Вых. 6. На перв.ом и втором выходах сумматора k импульсов образуются качающиеся по частоте, сдвинутые по фазе импульсы ступенчатой формы различной длительности и полярности, которые поступают на одни из входов первого и второго коммутаторов 33 и 3 выхода и одновременно поступают на входы первого и второго ограничителей 52 и 53 полярности, на выходе которых сдвинутые по фазе импульсы ступенчатой формы преобразуются в сдвинутые по фазе импульсы прямоугольной формы различной длительности у.полярности. С выхода первого ограничителя 52 полярности качающиеся по частоте прямоугольные импульсы положительной полярности подаются на вход первой фильтрующей цепи и на один из входов первого коммутатора 33 выхода а с выхода второго ограничителя 53 полярности качающиеся по частоте прямоугольные импульсы отрицательной полярности подаются на вход втооой фильтрующей цепи 55 и на один из входов второго коммутатора выхода. Образующееся на выходе первой фильтрующей цепи 5 постоянное напряжение положительной полярности подается на один из входов первого коммутатора 33 выхода, а образующееся на выходе второй фильтрующей цепи 55 постоянное напряжение отрицательной полярности подается на один из входов второго коммутатора З выхода. С выходов первого и второго коммутаторов 33 и З выхода сигналы поступают на первый и второй входы второго управляемого переключателя 18 и одновременно на выходные гнезда Вых. 3 и Вых., Таким образом, в соответствии с записываемым в регистр 56 памяти от ЦВМ цифровым кодом с выходных гнезд Вых. 1 и Вых. 2 снимаются качающиеся в заданном диапазоне по частоте модулированные и немодулированные высокочастотные колебания. На выходах первого и второго коммутаторов 33 и З выхода с выходных гнезд Вых. 3 и Вых. 4 снимаются качающиеся в заданном диапазоне по частоте установленной амплитуды низкочастотные и высокочастотные сигна ы в следующем сочетании: либо сдвинутые по фазе сигналы синусоидальной формы, либо сдвинутые по фазе импульсы прямоугольной формы типа меандр, либо сдвинутые по фазе импульсы ступенчатой формы различной длительности и полярности, либо сдвинутые по фазе импульсы прямоугольной формы различной длительности и полярности, либо сдвинутые по фазе импульсы пилообразной формы, либо любая комбинация из двух вырабатываемых генератором сигналов различной формы. Кроме того, с выход иых гнезд Вых. 3 и Вых. снимается постоянное напряжение различной величины и полярности. В случае использования импульсов пилообразной формы для запуска разверток двухлучевого осциллографа и одновременной выдачи двух контрольных сигналов с выходных гнезд Вых. 3 и Вых. 4 в генераторе :предусмотрены дополнительные выходы сигналов пилообразной формы Вых. 5 и Вых. 6. Плавное качание частоты выходных сигналов, снимаемых с любого из выходных гнезд, по сигналу, поступающему от ЦВМ и записываемому в регистр памяти 56, может быть остановлено в любой точке частотного диапазона ,. в этом случае с выходных гнезд генератора получают сигналы определенной выбранной частоты, значение которой может быть сохранено на протяжении длительного интервала времени. Применение предложенного программного генератора в автоматических ин формационно-измерительных системах, в автоматизированных системах контроля различного радиоэлектронного оборудования, в автоматических системах управления и связи позволяет усовершенствовать и упростить эти системы за счет полного охвата всех частот генерируемых колебаний с возможностью выбора и установки любого заданного значения во всем диапазоне главной перестройки частоты и значительного уменьшения числа используемых элементов, что при реализации устройства приводит к существенному техническому и экономическому эффекту. Формула изобретения Программный генератор по авт. св. № 873388, отличающийся тем, что, с целью непрерывной перестройки частоты с возможностью вы бора и установки любого заданного значения во всем Диапазоне частот, введен генератор импульсов, а первый и второй преобразователи кодсопротивление выполнены в виде последовательно соединенных первого управляемого ключа и преобразователя код-напряжение, выходы которого подключены к первому и второму преобразователям напряжение-переменное сопротивление, причем входом преобразователей код-сопротивление является вход первого управляемого ключа, третий преобразователь кодемкость выполнен в виде последовательно соединенных второго управляемого ключа, преобразователя коднапряжение и преобразователя напряжение-переменная емкость, причем входом преобразователя код-емкость является вход.второго управляемого ключа, выход генератора импульсов подключен к входам первого и второго управляемых ключей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР tf 873388, кл. Н 03 К 3/017, 1980 (прототип).