Цифровой генератор периодических колебаний инфранизких частот Советский патент 1982 года по МПК H03B19/00 

1 Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться, в частиости для формирования периодических колебаний инфранизких частот при поверке и аттестации вольтметров, измерителей коэффициента гармоник, спектроанализаторов и других приборов и устройств инфранизког диапазона частот. Известен цифровой генератор периодических колебаний инфранизких частот, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов и делитель частоты последовательно соединенные цифро-аналоговый преобразователь, фильтр нижних частот и вЬЕХодной масштабный преобразо ватель, а также постоянное запоминающе и оперативное запоминающее устройст- во 1. Однако известный цифровой генератор периодических колебаний не обеспечивает достаточной точности 4 Рмирования заданного соотношения амплитуд составляющих спектра выходного сигнала. Цель изобретения - повышение точности формирования заданного сопротивления соотношения амплитуд сс)ставляюш1их: спектра выходного сигнала. . Поставленная цель достигается тем, что в цифровой генератор периодических колебаний инфранизких частот, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов и делитель частоты, последовательно соединенные цифро-аналоговый преобразователь, фильтр нижних частот и выходной масштабный преобразователь, а также постоянное запоминающее устройство и оперативное запоминающее устройство, между выходом делителя частоты и первым входом постоянного запоминающего устройства введены последовательно соединенные первый счетчик и накапливающий сумматор, между выходом постоянного запоминающего устройства и ттервым входом оперативного запоминающего устройства вЕйдены последовательно включенные первый умножитель частоты и сумматор, между выходом оперативного запоминающего устройства и входом цифро-аналогового преобразователя введен второй умножитель частоты, между выходом первого счетчика и вторым входом первого умножителя частоты введен первый коммутатор, другой вход которого соединен с выходом введенного первого блока пере ключателей, между выходом делителя частоты и BTOpbiM входом оперативного запоминающего устройства введены последовательно соединенные второй коммутатор, второй вход которого соединен с вы, ходом введенного второго блока переключателей, и третий коммутатор, между выходом второго умножителя частоты и BTQ рым входом второго умножителя частоты введены последовательно соединенные ква ратор, блок усреднения, блок сравнения и второй счетчик между вторым выходом первого счетчика и вторым входом блока усреднения введены последовательно соединенные триггер и ключ, при этом второй вход блока с.равнения соединен с выходом ключа, третий вход - с выходом введенного третьего блока переключателей, а второй выход блока сргшнения сое динен с вторым входом третьего коммутатора и вторым входом триггера, выход триггера соединен такнсе с третьим входом блока усреднения, выход делителя частоты соединен с вторым входсги ключа, выход оперативного запоминающего устройства соединен с вторым входом су матора, второй выход первого счетчика и выход генератора импульсов соединены соответственно с первым и вторым вхо. дами введенного формирователя импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с т эетьим входом коммутатора и третьим входом оперативного запоминающего устрюйства, а выход генератора импульсов соединен также с вторым входом накапливающего сумматора. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого цифрового генератора.. Цифровой генератор периодических колебаний инфранизких частот содержит постоянное запоминающее устройство 1, первый умножитель 2 частоты, сумматор 3,оперативное запоминающее устройство 4,второй умножитель 5 частоты, цифроаналоговый преобразователь 6, фильтр 7 нижних частот, выходной масщтабный преобразователь 8, гепе}: атор 9 импульсов, делитель 10 частоты, 11ервый счетчик 11, накапливающий сумматор 12, пе вый коммутатор l, первый блок 14 переключателей, квадратор 15, блок 16 усреднения, блок 17 сравнения, третий блок 18 пере7слючателей, второй счетчик 19, второй блок 2О переключателей, второй коммутатор 21, формирователь 22 импульсов, третий коммутатор 23, триггер 24, ключ 25. Цифровой генератор периодических колебаний инфранизких частот работа.ет следующим образом. В начальном положении в постоянном запоминающем устройстве 1 хранится N ордирзт одного периода гармонического , колебаний с постоянным щагом дискретизации по аргументу. Делитель 10 частоты, оперативное запоминающее устройство 4, блок 16 усреднения, триггер 24 и накапливающий сумматор 12 обнулены. В первом счетчике 11 установлена 1 в . младшем разряде, а остальные обнулены. Во втором счетчике 19 установлен начальный код, например, все единицы. В первом блоке 14 переключателей назначаются относительные веса гармонических составляющих, исходя иЗтребуемого спектрального состава и(или) необходимого значения коэффициента гармоник выходного сигнала. В третьем блоке 18 переключателей назначена требуемая величина среднеквадратического напряжения выходного сигнала. Во втором блоке 20 переключателей назначено требуемое значение частоты первой гармоники выходного сигнала. В простейщем случае блоки 14, 18 и 20 переключателей могут быть. выполнены в виде набора стандартных кодовых переключателей, формирующих требуемые коды. С приходом тактовых импульсов с генератора импульсов 9 в накапливающем сумматоре 12 с каждым импульсом к его содержимому прибавляется 1. Адрес, формируемый в накапливающем -сумматоре 12, вь1зывает содержимое соответствующей п -разрядной ячейки постоянного запоминающего устройства 1. Этот код поступает на первый вход первого умножителя 2, на второй вход которого поступает код весового коэффициента первой гармоники из первого блока 14 переключателей через первый коммутатор 13. Результаты перемножения поступают на первый вход сумматора 3, на второй- вход которого поступает содержимое соответствующей ячейки оперативного запоминающего уст- ройства 4, синхронизируемого тактовымми импульсами считывания, поступающими с первого выхода формирователя 22 импульсов через третий коммутатор 23.. 567 По тактовым импульсам записи (с второго выхода формирователя 22 импульсов) результаты суммирования записываются ту же самую ячейку оперативного запоми нающего устройстБГ- 4, После прохождения N импульсов в последнем будут зап саны все N ординат одного периода первой гармоники. На этом заканчивается первый цикл работы. Затем к содержимому первого счетчика 11 прибавляется 1, благодаря чему первый коммутатор 13 пропускает ко весового коэффициента второй гармоники а к содержимому накапливающего сумматора 12 (после каждогЪ цикла в N тактов последний обнулен) с каждым импульсом прибавляется /2. Это означает что из постоянного запоминающего устройства 1 последовательно считывается каждая вторая ячейка, причем за период времени, равный N /, из постоянного запоминающего устройства 1 будут считаны два периода второй гармоники. Затем, аналогично изложенному, после умножения на свой весовой коэффициент вто рая гармоника сложена с первой гармони кой и полученный суммарный сигнал хранится в оперативном запоминающем устройстве 4. Далее работа продолжается циклически, причем количество циклов оп ределяется количеством гармоник Е , которое фиксировано и постоянно Таким об разом, после е циклов в оперативном запоминающем устройстве 4 сформируется сигнал с заданным спектрально-весовым составом. При выборе числа ординат М необходимо предусмотреть, чтобы оно было кра но каждому номеру используемых гармоник. После S циклов работы первый счетчик 11 по первому выходу блокирует второй выход формирователя 22 импульсов, запрещая запись в оперативное запоминающее устройство 4 и переключает триггер 24 в единичное состояние. В результате этого разрешается работа блоку 16 усреднения. Ординаты синтезированного сигнала умножаются во втором .умножителе 5 на начальный коэффициент (код второго счетчика 19), квадрируются в квадраторе 15 -и усредняются, (на периоде первой гармоники) в блоке 16 усреднения. После усреднения N ординат импульс с первого выхода делителя 10 частоты через ключ 25 тактирует блок 17 сравнения, а затем обнуляет блок 16 усрелнения. 1 Наличие выходного масштабного преобразователя 8 позволяет значительно ограничить диапазон изменения весового коэ41фициента, поступающего из счетчика 19, например значениями К (0,1-1). Начальное значение этого коэффициента следует устанавливать таким образом, чтобы всегда его регулирование (для прос- тоть) осуществлялось в одном направлении, например при К 0,1 его значение при регулировании нужно будет всегда увеличивать. Блок 17 сравнения по первому выходу увеличивает содержимое второго счетчика 19 на единицу младшего разряда в том случае, когда код требуемого средневадратического значения больше вычисленного в блоке 16 усреднения значения. Затем начинается новый цикл определения средневадратического зиачений, протекающий аналогично. При равенстве кодов на блоке 17 сравнения, последний вырабатывает команду (на втором выходе) на обнуление триггера 24, благодаря чему останавливается работа блока 16 усреднения, блока 17 сравнения н второго счетчика 19 и переключает третий коммутатор 23 на частоту вывода, поступающую с второго блока переключателей 20 через второй коммутатор 21. В результате проведенных операций ординаты цифрового синтезированного сигнала с заданным спектрально-весовым составом поступают через цифро-аналоговый преобразователь 6 и фильтр 7 нижних частот на .выходной масштабный преобразо ватель 8. За счет задания требуемого средневадратического значения сигнала и его автоматического поддержания и контроля в цифровой форме обеспечивается по- . выщение точности формирОЕ ания заданного соотношения амплитуд составляющих спектра выходного сигнала. Формула изобретения Цифровой генератор периодических колебаний инфранизких частот, содержащий последовательно соединенные г енератор импульсов и делитель частоты, последовательно соединенные цифро-аналоговый преобразователь, фильтр нижних частот и вы- ходной масштабный преобразователь, а также постоянное запоминающее устройство и оперативное запоминающее устройство, отличающийся тем, что, -С целью повышения точности формирования заданного соотношения амплитуд составляюших спектра выходного-сигнала, между