Преобразователь код-частота

 

Изобретение относится к вычислительной технике и позволяет повысить точность преобразователя за счет повышения чистоты спектра выходного сигнала путем управления его формой в широком диапазоне. При поступлении по тактовой шине на регистр импульсов тактовой частоты на выходах первого и второго п-разрядных комбинационных сумматоров образуются две ограниченные по величине нарастающие числовые последовательности, сдвинутые о дна относительно другой на период времени , соответствующий коду, поступающему на вторые входные шины. Крутизна первой последовательности определяется кодом на первых входных шинах. Полученные числовые последовательности далее преобразуются с помощью блоков суммирования, выполненных на поразрядных сумматорах по модулю два. Полученные дискретные функции далее аппроксимируются с последующим сложением на декодирующей резистивной матрице, на выходе которой (щина) образуется частотный сигнал трапецеидальной формы. 3 ил. с S (Л ND СО СО ьо СХ) ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1233285 д1 (ю 4 Н 03 И 1 86

С 1-, JP1+

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3797283/24-24 (22) 10.84 (46) 23.05.86. Бюл. Ф 19 (72) В.Ф.Ким и Ю.Т.Чернышев (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 966890, кл. Н 03 К 13/02, 1981.

Смолов В.Б. и др. Микроэлектронные цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации.

М.: 1976, с. 168, рис. 6-18а.

Авторское свидетельство СССР

И - 1048572, кл. Н 03 К 13/02, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД вЂ” ЧАСТОТА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и позволяет повысить точность преобразователя за счет повышения чистоты спектра выходного сигнала путем управления его формой в широком диапазоне. При поступлении по тактовой шине на регистр импульсов тактовой частоты на выходах первого и второго и-разрядных комбинационных сумматоров образуются две ограниченные по величине нарастающие числовые последовательности, сдвинутые одна относительно другой на период времени, соответствующий коду, поступающему на вторые входные шины. Крутизна первой последовательности определяется кодом на первых входных шинах.

Полученные числовые последовательности далее преобразуются с помощью блоков суммирования, выполненных на поразрядных сумматорах по модулю два.

Полученные дискретные функции далее аппроксимируются с последующим сложением на декодирующей резистивной матрице, на выходе которой (шина) образуется частотный сигнал трапецеидальной формы. 3 ил.

1 t 2

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в радиотехнике при построении цифровых синтезаторов частот с линейной характеристикой управления частотой.

Цель изобретения — повь:шение точности преобразователя эа счет обеспечения высокой чистоты спектра выходного сигнала в широком диапазоне путем управления формой выходного сигнала (формирования трапецеидального выходного сигнала).

На фиг. 1 показана структурная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 — структурная электрическая схема декодирующей матрицы; на фиг. 3 — временные диаграммы.

Преобразователь код — частота (фиг. 1) содержит первый и-разрядный комбинационный сумматор 1, п-ра.зрядный регистр 2, выходную шину 3, первые входные шины 4, тактовую шину 5, второй и †разрядн комбинационный сумматор 6, первый 7 и второй 8 блоки суммирования, выполненные каждый на (n-1) сумматорах 9,9,...,9 по модулю два, декодирующую резистивную матрицу 10, вторые входные шины 11.

Декодирующая матрица 10 (фиг. 2) содержит и 1 пар весовых входов, причем каждая весовая пара входов подключена через резисторы 12 к соответствующему узлу цепочки последовательно соединенных резисторов 13,-13„, начало и конец которой соединены с шиной нулевого потенциала.

Выходом декодирующей матрицы является точка соединения резисторов 13

hu 13„, который является выходной шиной 3.

Первые входы первого комбинационного сумматора 1 являются соответствующими первыми входными шинами 4, а вторые подключены к соответствующим выходам регистра 2, тактовый вход которого является тактовой шино"r 5, Первые входы сумматоров 9, — 9„, первого и второго блоков 7 и 8 объединены и подключены к выходам п-го разряда соответствующих комбинационных сумматоров 1 и 6, вторые входы соответственно соединены с выходами остальных (и-1) разрядов соответственно первого 1 и второго 6 комбинационных сумматоров, а выходы соответственно подключены к первым и вторым входам декодирующей резистивной мат(i I = Y,(i1 e = Y, (1-1) + "@ (21

33785 3 рицы 10, выход которой является выходной шиной 3. При этом первые входы второго комбинационного сумматора б являются соответствующим вторыми входными шинами 11, а вторые входы

It, объединены с соответствующими информационными входами регистра 5 и подключены к соответствующим выходам первого комбинационного сумматора

Преобразователь работает следующим образом.

На входных шинах 4 установлено двоичное число 0<Е(2", по тактовой шине 5 поступают импульсы с периодом следования, равным . Б этом случае на выходах комбинационного сумматора 1 в фиксированные моменты времени, определяемыми моментом прихода тактовых импульсов, устанавливаются числа, определяемые следующим рекурентным соотношением

Y (i)=Y, (i-f)+F(modN), (1) где 1 в порядковый номер тактового импульса на входе 5;

Y(a 11 состояние регистра 2, соответствующее предшествующему состоянию сумматора 1; к — емкость сумматора.

В результате этого на выходе ком— бинационного сумматора 1 (сумматор 1

30 совместно с регистром 2 образуют накопительный сумматор) образуется нарастающая числовая последовательность с крутизной, равной Г, за один такт. Но так как емкость сумматора

35 кончена и определяется величиной N, то на его выходе не может быть чисел больше или равных t4 . Следовательно, будет получена пилообразная числовая последовательность, так как при

У, (1 — 1)+I--.М имеем согласно (1)

V (i-1)+V-S, т.е. на выходах комбинационного сумматора 1 устанавливается число Y (< ) с F и снова начинается накопление по каждому такту. Сформированная таким образом числовая последовательность складывается на сумматоре 6 с некоторым двоичным числом 8 е(0,л — 11, установленном на вторых входных

5О шинах 11 преобразователя. На выходе комбинационного сумматора 6 формируется новая числовая пилообразная последовательность, числовое значение которой определяется согласно срав55 нению

1233285

В общем случае последовательности

У„(в) и Y (i ) периодические с периодом, равным T=N-,, и в течение Т укладывается ровно зубьев пилы (фиг. За). Если восстановить континуальную функцию из числовой последовательности отрезками прямых с крутизной F /, проходящими через ординаты дискретной функции от К =0 по V = й, то получим непрерывную пилообразную 10 функцию (фиг. 3a), период которой раN(, вен — а амплитуда N . Поскольку эта

Ф функция в пр еделах периода лин ей на, то сдвиг в любой момент можно опреде-15 лить из выражения

=О IF (3)

Таким образом, сложение с константой g по формуле (2) равносильно сдвигу функции К () в сторону опереже- 2О ния на интервал согласно (3) .

Из описанного можно сделать вывод, что две числовые последовательности

Y,(i) и /(i) отличаются друг от друга только фазовым сдвигом. 25

Для иллюстрации этого рассмотрим числовой пример для случая N =16, F =3, 8--4, исходя из предложения, что при

F=0 состояние регистра 2 нулевое (фиг. За), знаком "+" отмечены значения Y (в), а знаком "0" — значение

Y,(1). Как видно из фиг. За, увеличение ординаты функции на 8 соответствует сдвигу, равному ЬТ . Дальнейшее преобразование числовых последо35 вательностей происходит в блоках 7и 8.

Выход старшего п-го разряда (фиг. 1) подключен ко всем первым входам сумматоров 9„ — 9„,. Следовательно, когда на и-ом входе блока 8(7) действует .

40 нуль, (n-1)-разрядное число передается на выход беэ изменений. При действии единицы число на выходе инвертируется. Таким образом, на выходах блоков 7 и 8 формируются новые число«45 вые последовательности соответственно Х,(1) и х,(i), значение которых в любой момент определяется из соотношения У(), ри К(i) а?4/2 в L -Y(i)-1, при У () N/2.

Восстановим теперь континуальную функцию по числовой последовательности отрезками прямых, проходящих через ординаты дискретных функций Х,() и (i ) и ограниченными значениями

1 N-1

x =- — и к =- —. Причем при М(i) Ч/2

2 2 крутизна прямой должна составлять плюс F /i, a для К(1)) 4/2 — минус F /i (фиг. За) . В результате реализуется

N треугольная функция с периодом — раэF

1 махом N /2, смещенная на уровне .Ч 2

Так как преобразования чисел в блоках 7 и 8 абсолютно идентичны, то соответственно и пилообразные функции Х, (i ) и x (i } будут сдвинуты друг относительно друга на интервал определяемый из выражения (3).

Заключительным этапом формирования является аппроксимация дискретных функций с последующим их сложением, которые реализуются на декодирующей матрице 10. Особенность построения матрицы 10 (фиг. 2) заключается в том, что резисторы 12 выбираются равными 4, резисторы 13, и 13 равными 2R и резисторы 13 — 13Ä . равными к. Если величина К выбрана значительно вьппе внутреннего сопротивления выходов блоков 7 и 8, то в этом случае весовая доля каждого разряда соответствует двоичному представлению выходного напряжения преобразователя (как в известных устройствах). Таким образом, в результате ! аппроксимации и сложения двух пилообразных функций образуется трапецеидальная функция (фиг. 3 ), у которой длительность плоской вершины полностью определяется сдвигом между двумя образующими треугольными функциями. Подбором длительности плоской вершины или изменением величины 6 можно варьировать уровнем спектральных компонентов для достижения требуемой спектральной чистоты сигнала.

Так, например, при длительности плоской вершины трапеции, равной шестой части периода колебаний, в спектре трапецеидальной функции отсутствуют„ кроме нечетных гармоник, также 3 9 и 15 и т.д. гармоники, а все следующие гармоники имеют уровень по отношению к основной в К меньше, где К— порядковый номер гармоники. Это в свою очередь является подтверждением улучшения спектральных характеристик выходного сигнала, что повышает точность преобразователя.

Для исключения неискаженной передачи с формированного сигнала на выходе декодирующей матрицы 10 может быть включен выходной блок (усилитель} с большим входным сопротивлением, 12ЗЗ2В которое выбирается значительно больше R, чтобы не шунтировать выход де.кодирующей матрицы 10. В некоторых случаях возникает необходимость фильт5 рации сигнала, тогда выходной блок может выполнять функции фильтра.

Таким образом, на выходе преобразователя формируется дискретный трапецеидальный сигнал с апнроксимиро- 10 ванной ступенчатой функцией (см. фиг. 38). Уровень частотных составляющих спектра такого сигнала зависит от величины 0 . Если исходить иэ упомянутого условия подавления гармоник, 15 то необходимо величину О выбирать равной и /6. Поскольку величина N определяется целой степенью числа 2, то 0 при этом состоит иэ целой и дробной частей. Между тем, значение 2О может подаваться на входные шины 11 только в виде целого числа, что приводит к возникновению формирований плоской части трапецеидальной функции.

Эта погрешность уменьшается по мере 25 увеличения емкости N накопительного сумматора.

Формула изобретения

Преобразователь код " частота, щ содержащий первый п-разрядный комбинационный сумматор, первые входы которого являются соответствующими первыми входными шинами, а вторые — подключены к соответствующим выходам регистра, тактовый вход которого является тактовой шиной, и второй и-разрядный комбинационный сумматор, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены декодирующая резистивная матрица и первый и второй блоки суммирования, выполненные каждый на и-1 сумматорах по модулю два, первые входы которых в каждом блоке суммирования объединены и подключены к выходам и-го разряда соответственно первого и второго п-разрядных комбинационных сумматоров, вторые входы соответственно соединены с выходами остальных (n-1) разрядов соответственно первого и второго и-разрядных комбинационных сумматоров, а выходы соответственно подключены к первЫм и вторым входам декодирующей реэистивной матрицы, выход которой является выходной шиной, при этом первые входы второго п-разрядного комбинационного сумматора являются соответствующими вторыми входными шинами,, а вторые входы объединены с соответствующими информационными входами регистра и подключены к соответствующим выходам первого и-разрядного комбинационного сумматора.

123328 5 фиг.1!

233285

Ф-1 г

2 4 б

В 10 12 14 1б 1В 20 22

Прои:зводстненно-полиграфическое предприятие, г. Ужг npng, ун. Пр ктнан, Ху дtP с//

0 2 1 b В 10 12 14 1б 1В 20 22 24

Фиг 3

Составитель В.Войтов

Редактор А.Сабо Техред Q.Ñoïêo Корректор " - ° Сирохман

Заказ 2782/51 Тираж 816 Подпис н пе

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 сУ

1 к=-—