Цифровой генератор инфранизкой частоты

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 538480

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву N 511681 (22) Заявлено 27.06.72 (21) 1801859/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.12.76. Бюллетень № 45 (45) Дата опубликования описания11.05.77 (51) М. Кл.о

Н 03 К 4/02

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК

621.373 (088.8) (72) Авторы изобретения

Д. А. Попов, С. К. Крылов и К. В. Капелько (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР ИНФРАНИЗКОЙ

ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может найти широкое применение в системах автоматического контроля повышенной точности.

Известен цифровой генератор инфранизкой частоты по авт. св. Р 511681.

Однако известный генератор имеет большой коэффициент несинусоидальных искажений и вследствие этого низкую точность формирования выходного сигнала.

Целью изобретения является уменьшение искажений выходного сигнала.

Для этого в цифровой генератор инфранизкой частоты по авт. св. N 511681 введены элемент И, входы которого подключены к выходам счетчика, триггер, вход которого соединен с выходом элемента И, ключ, один вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а другой вход соединен с выходом триггера, второй счетчик, второй управляемый делитель напряжения и второй переключатель полярности, выход которого подключен параллельно нагрузке, его сигнальные входы соединены последовательно с входом управляемого делителя напряжения по делимому напряжению, а управляющий вход подключен к выходу последнего разряда второго счетчика, остальные выходы которого соединены с входами управляемого делителя напряжения.

На чертеже приведена структурная электричес5 кая схема генератора.

Цифровой генератор инфранизкой частоты содержит генератор тактовых импульсов 1, два двоичных счетчика 2 — 1 и 2 — 2 (собранные, например, на

10 триггерах), два управляемых делителя напряжения

3 — 1 и 3 — 2 параллельного типа с двоично — взвешенными номиналами резисторов 3 — 1/(n — 1), 3 — 1/ (т1 — 2), 3 — 1/О, номинальные сопротивления

KoTophIx равны р Я Я $ 2, 11, н 5-2/(и-Igg

?5 3 — 2/(П вЂ” 2),... 3 — 2/О, номинальные сопротивления которых равны тем же значениям, что н у резисторов делителя 3 — 1, ключи 4 — 1, 4 — П, 5 — 1, 5 — тт, два переключателя полярности 6 — 1 и 6 — 2 с управляющими входами 7 — 1 и 7 — 2 и сигнальными входа20 ми 8 — 1 и 8 — 2. Кроме того, генератор содержит элемент И 9, триггер 10, ключ 11 и два источника опорного напряжения 12 — 1 и 12 — 2.

Счетчики 2 — 1 и 2 — 2, управляемые делители напряжения 3 — 1 и 3 — 2 вместе с переключателями

25 полярности 6 — 1 и 6 — 2 образуют устройства 13 — 1 и

538480

20

30

50

= 2 C09k

А 11

К йз 2

13 — 2, предназначенные для формирования сигналов.

Существенным отличием предложенного цифрового генератора инфранизкой частоты от известных является то, что входы элемента И 9 подсоединены к выходам разрядов счетчика 2 — 1 таким образом,что появление сигнала на выходе элемента

И 9 соответствует заполнению 1/3 емкости счетчика без учета триггера старшего (г1 1) =разряда или 1/6 емкости с учетом этого триггера. Такое соединение можно выполнить, если входы элемента И 9 подключить со всеми нечетными, разрядами счетчика

2 — 1 - (последний (n + 1) - триггер не учитывается) при четном числе f) разрядов счетчика или со всеми четными разрядами при нечетном числе разрядов счетчика или со всеми четными разрядами при нечетном числе разрядов счетчика 2 — 1. На чертеже показаны связи в случае четного числа. По существу в данном цифровом генераторе инфранизких частот используются два устройства (только генератор тактовых импульсоз является общим), причем запуск второго устройства происходит со сдвигом по фазе на 1/6 периода (или на 1/3 полупериода) за счет запускающего блока, состоящего из элемента

И 9, триггера 10 и ключа 11.

Выходы устройств 13 — 1 и 13 — 2 соединены параллельно и к ним подключена нагрузка 14, причем по принципу действия данный цифровой генератор инфранизкой частоты является генератором тока, поэтому сопротивление нагрузки 14 должны быть много меньше выходного сопротивления устройства, а следовательно, выходные сигналы устройств 13 — 1 и 13 — 2 будут суммироваться на нагрузке 14.

Генератор работает следующим образом.

По запуску генератора тактовых импульсов 1 начинает работать устройство 13 — 1, формируя на нагрузке 14 участок параболы. При заполнении 1/3 емкости счетчика 2-1 открывается элемент И 9 и срабатывает триггер 10, открывая ключ 11. С этого момента начинает работать устройство 13 — 2, формирующее точно такой же сигнал, как и устройство 13 — 1, но сдвинутый по фазе на 600.

Таким образом на нагрузке 14 происходит суммирование двух одинаковых периодических сигналов, сдвинутых по фазе.

При разложении суммарного сигнала по гармоническим составляющим амплитуды гармоник будут равны где Uo — напряжение источника опорного напряжения

A — постоянный коэффициент, k — номер гар моники, h(P — угол, сдвига фаз между сигналами (в нашем случаеЬфЛ ) .

Из выражения 1 следует, что все гармоники, кратные трем, из выходного напряжения исчезнут, так как П Й 1Г

COSk — =COS3(2n-1) — = Co&(2n-1) О

6 6 2

Поскольку при разложении в ряд периодической кривой, состоящей из участков параболы, присутствуют только нечетные гармоники, то в нашем случае кривая напряжения на резисторе 14 будет содержать только 1, 5, 7, 11, гармоники. Коэффициент несинусоидальных искажений 1с„„с учетом только 5-й гармоники будет равен kHH =0,8%, а с учетом

5 и 7 гармоник k„„=0,85%.

Учитывая, что амплитуды гармоник убывают пропорционально третьей степени своего номера, можно считать что следующие 11, 13. 17, гармоники не могут сколь — нибудь заметно увеличить кс эффгщиент kHH

Таким образом, коэффициент kHH äëÿ выходного напряжения предложенного цифрового генератора инфранизкой частоты можно считать равным 0,86%.

Такая величина допустима для ряда весьма точных измерений.

Несмотря на некоторое усложнение схемы цифрового генератора инфранизкой частоты, он все же проще, чем в случае непосредственного формирования синусоиды с такой же степенью точности.

Кроме того, применение двух устройств для формирования выходного сигнала уменьшает случайные инструментальные погрешности и, следовательно, повышает точность формирования.

Фор мула из обр етения

Цифровой генератор инфранизкой частоты по авт. св. Р 511681, о т л и чающий ся тем, что, с целью уменьшения искажений выходного сигнала, в него введены элемент И, входы которого подключены к выходам счетчика, триггер, вход которого соединен с выходом элемента И, ключ, один вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а другой вход соединен с выходом триггера, второй счетчик, второй управляемый делитель напряжения и второй переключатель полярности, выход которого подключен параллельно нагрузке, его сигнальные входы соединены последовательно с входом управляемого делителя напряжения по делимому напряжению, а управляющий вход подключен к выходу последнего разряда второго счетчика, остальные выходы которого соединены с входами управляемого делителя напряжения.

538480

Составитель В. Назарова

Текред О. Луговая

Корректор Н. Ковалева

Редактор А. Зиньковский

Заказ 5729/33

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Тираж 1024 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5