Цифровой генератор синусоидальных сигналов

 

Изобретение относится к радиотехнике . Расширяется диапазон генерируемых частот и повышается спектральная чистота выходного сигнала. Цифровой генератор содержит опорньш генератор 1, фазовый накопитель 2, распределитель 3 импульсов, блок постоянного запоминания (БПЗ) 4, «( } аналоговый сумматор 9, фильтр нижних частот (ФНЧ) 10 и четыре вычислителя 5,6,7,8 приращения синусоидальной функции, каждый, из которых состоит из регистра 11 памяти, вычитателя 12,накапливающего сумматора 13 и цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 14. Код К (F) синтезируемой частоты накапливается в фазовом накопителе 2, затем запоминается в БПЗ 4 и в регистры 1I памяти записываются коды значения синусоидальной функции фазы. Затем формируемые вычитателями 12 коды разности поступают в накапливающие сумматоры 13,имеющие циклический характер. Формируемые ими коды приращения значения синуса преобразуются в 11АП 14 в аналоговые величины, которые формируются в аналоговом сумматоре 9 в ступенчатый синусоидальный сигнал. После фильтрации в ФНЧ 10 на выходе цифрового генератора формируется синусоидальный сигнал соответствующей частоты. 2 нл. i W N9 tC 00 СА to 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ1<

РЕСПУБЛИК (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3686963/24-09 (22) 04.01 .84 (46) 07.04.86. Бюл.Р 13 (71) Г1арийский ордена Дружбы народов политехнический институт им. А.M.Ãîðüêîãî (72) В.В.Шумаев (53) 621.373.42(088.8) (56) Гнатек JO.P. Справочник по цифроаналоговым и аналого-цифровым преобразователям. M.: Радио и связь, 1982, с.255-260.

Авторское свидетельство СССР

Ф 666628, кл. Н 03 В 19/00, 1977. (54) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ CHI HAIIOB (57) Изобретение относится к радиотехнике. Расширяется диапазон генерируемых частот и повышается спектральная чистота выходного сигнала.

Цифровой генератор содержит опорный генератор !, фазовый накопитель 2, распределитель 3 импульсов, блок постоянного запоминания (БПЗ) 4, ÄÄSUÄÄ 1223328 аналоговый сумматор 9, фильтр нижних частот (ФНЧ) 10 и четыре вычислителя

5,6,7,8 приращения синусоидалъной функции, каждый из которых состоит из регистра ll памяти, вычитателя

12, накапливающего сумматора 13 и цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 14. Код К (F) синтезируемой частоты накапливается в фазовом накопителе 2, затем запоминается в

БПЗ 4 и в регистры ll памяти записываются коды значения синусоидальной функции фазы. Затем формируемые вычитателями 12 коды разности поступают в накапливающие сумматоры

13, имеющие циклический характер.

Формируемые ими коды приращения значения синуса преобразуются в цАП 14 в аналоговые величины, которые формируются в аналоговом сумматоре 9 в ступенчатый синусоидальный сигнал. После фильтрации в ФНЧ 10 на выходе цифрового генератора формируется синусоидальный сигнал соответствующей частоты. 2 ил.

1223328

1О

25

35

50

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокации и в системах дальней связи при построении широкодиапазонных генераторов синусоидальных колебаний с прецизионной формой кривой выходноrо сигнала.

Цель изобретения — расширение диапазона генерируемых частот и повышение спектральной чистоты выходного сигнала.

На фиг.! приведена структурная электрическая схема цифрового генератора синусоидальных сигналов; на фиг.2 — эпюры, поясняющие принцип действия генератора.

Предлагаемый генератор содержит опорный генератор 1, фазовый накопитель 2, распределитель 3 импульсов, блок 4 постоянного запоминания, первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 вычислители приращения синусоидальной функции, аналоговый сумматор 9, фильтр 10 нижних частот.

Каждый из вычислителей 5 — 8 состоит из регистра ll памяти, вычитателя 12, накапливающего сумматора 13 и цифроаналогового преобразователя (ЦЛП) 14.

Цифровой генератор синусоидальных сигналов работает следующим образом.

В исходном состоянии выходной код накапливающего сумматора 13 и регистра 11 равен нулю. С приходом первого тактового импульса с второго выхода (фиг.2ж). распределителя 3 в регистр 11 памяти с выхода блока

4 записывается код значения синусоидальной функции фазы ((), т.е. код з1п, который поступает на вход слагаемого вычитателя 12. На вход вычитаемого (т.е. число имеет отрицательный знак или поступает в дополнительном коде) поступает код значения,сннусоидальной функции фазы (Q„), т.е. код sin P,, при этом на выходе вычитателя 12 формируется код разности

К = зiп Ц вЂ” sin q,, где K„ — выходной код вычитателя 12.

Этот код разности двух последовательных значений синусоидальной функции поступает на вход второго слагаемого накапливающего сумматора

13, на входе второго слагаемого которого имеется код нуля. С приходом первого тактового импульса с четвертого выхода распределителя 3 на записывающий вход накапливающего сумматора 13 íà. его выходе формируется код

K

sin q,= дг, где К, — выходной код накапливающего сумматора 13; .dr — приращение второго вычислителя 6.

Так как sin (p sin q, (фиг.2q) на возрастающей ветви синусоиды, то и йг ) 0 (фиг.2а,6).

Затем с приходом второго тактового импульса с второго выхода (фиг. M) распределителя 3 в регистр

11 памяти с выхода блока 4 записывается код значения синусоидальной функции фазы (Щ ), т.е. код sin q ( г который поступает на вход слагаемого вычитателя !2, на вход вычитаемого которого поступает код значения сиI нусоидальной функции фазы („), ! т.е. код sin p при этом на выходе вычитателя 1? формируется код разности

К = $1п (f sin(p е

Этот код разности последовательных значений синусоидальной функции поступает на вход второго слагаемого накапливающего сумматора 13 на входе второго слагаемого которого имеется код К 5 = г. С приходом. второго тактового импульса с четвертого выхода распределителя 3 на записывающий вход накапливающего сумматора 13 на его выходе формиру- . ется код

К = К +(sin(у -sin P )

f лг+ dr

Так как sin ф (sin q, (фиг,2g) на

I спадающей ветви синусоиды, то дг ( 0 (фиг.2ц, ь), т.е. код разности

К, поступает на накапливающий сумматор 13 со знаком минус (или в дополнительном коде). Таким образом, значение кода на выходе накапливающего сумматора 13 в данный момент ( уменьшается на величину д r (фиг. 20, О) т e° . KI> C K,ц и K„ = K . ьг приходом последующих тактовых импульсов с второго и четвертого выходов распределителя 3 соответственно на записывающие входы ре12233 гистра 11 и накапливающего сумматора 13 происходит уменьшение значения кода на выходе накапливающего сумматора 13, так как на спадающей ветви (фиг.2) синусоиды значение э1п всегда меньше значения sin q, (предыдущей точки). На возрастающей ветви синусоиды, когда значение

sin g всегда больше значения sin q, значение кода на выходе накаплива- 10 ющего сумматора 13 увеличивается.

Таким образом, значение кода на выходе накапливающего сумматора

13 имеет циклический характер — на возрастающей ветви синусоиды значение кода увеличивается, на спадающей ветви синусоиды значение кода уменьшается. Чтобы не было переполнения накапливающего сумматора 13 максимальным значением кода разряд- 20 ность последнего выбирается равной разрядности применяемых ЦАП 14, так как значение максимального кода всегда меньше максимального значения кода синтезируемого сигнала (фиг.2а, 2

5). Аналогично работают и вычислители 5 - 8.

При этом фазовый накопитель 2 представляет собой разрядный накапливающий сумматор, который, например, 30 может быть построен по известной схеме, включающей сумматор и буферный регистр с обратной связью выходных разрядов последнего на соответствующие входные разряды одного из слагаемых сумматора, на вход второго слагаемого которого поступает код

К (F) (число) синтезируемой частоты, а импульс с выхода опорного генератора 1 поступает на записыва- 40 ющие входы буферных регистров.

Таким образом, на выходе каждого из накапливающих сумматоров 13 последовательно каждый такт опорной частоты формируется код приращения значения синуса согласно алгоритму

И

gU .: (sin fq<,g -sin fqnL-<).

И п О

Эти коды приращений поступают на разрядные входы ЦАП 14 каждого вычислителя 5 — 8, которые преобразуют их в аналоговые величины (фиг.2о, ) °

С выхода IJAII 14 сигналы приращении зйЗчений функции поступают на входы аналогового сумматора 9, который на своем выходе формирует ступенчать;,. синусоидальный сигнал (фиг.20).

После фильтрации полученного сиг28 4 нала фильтром 10 на выходе формируется синусоидальный сигнал соответствующей частоты.

Формула изобретения

Цифровой генератор синусоидальных сигналов, содержащий последовательно соединенные опорный генератор, распределитель импульсов, последовательно соединенные аналоговый сумматор и фильтр нижних частот, отличающийся тем,что, с целью расширения диапазона генерируемых частот и повышения спектральной чистоты выходного сигнала, в него введены фазовый накопитель, блок постоянного запоминания, первый, второй, третий и четвертый вычислители приращения синусоидальной функц и, каждый из которых состоит из последовательно соединенных регистра памяти, вход которого является входом каждого из вычислителей приращения синусоидальной функции, вычитателя, накапливающего сумматора и цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом каждого из вычислителей приращения синусоидальной функции, при этом тактирующий вход фазового накопителя подключен к выходу опорного генератора, выходы фазового накопителя соединены с соответствующими адресными входами блока постоянного запоминания, выходы которого соединены с соответствующими входами первого, второго, третьего и четвертого вычислителей приращения синусоидальной функции, тактирующие входы регистра памяти и накаливающего сумматора каждого из вычислителей приращения синусоидальной фунюции подсоединены к соответствующим выходам распределителя импульсов, выход каждого из вычислителей соединен с соответствующим ".ходом аналогового сумматора, вторая группа входов вычитателя первого вычислителя приращения синусоидальной функции соединена с соответствующими выходами регистра памяти четвертого вычислителя приращения синусоидальной функции, вторая группа входов вычит геля второго вычислителя приращения синусоидальной функции со-,. единена с соответствующими выходами регистра памяти первого вычислителя приращения синусоидальной функции, 1223328

24 1Р24123412141ГХ41854 125412Я4 12

d1Ю 33

@us. Р

Составитель В.Рудай

Редактор А.Шишкина Техред О.Сопко

Корректор М.Демчик

Заказ 1722/57 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Прсзекчная,4 вторая группа входов вычитателя третьего вычислителя приращения синусоидальной функции соединена с соответствующими выходами регистра памяти второго вычислителя приращения синусоидальной функции, вторая группа входов вычитателя четвертого вычислителя приращения синусоидальной функции соединена с соответствующими выходами регистра памяти третьего вычислителя приращения синусоидальной функции.