Цифровой генератор синуса

 

( (i) 575640

Союз Соввтскик

Соцяалистическин

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 22,04.76 (21) 2361778/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликоваио05.10.77,Бюллетень Л" 37 (45) Дата опубликования описания 29.10.77

2 (51) М. Кл

Q 06 Г 1/02

Гасударственный наинтвт

Савата Мнннстрав СЫр па релви мзаарвтеннй н аткрытнй (53) УДК 681.3(088.8) (72) Авторы изобретения

Б. Д. Гудкович, И, И. Кельман и H. П. Рогов (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР СИНУСА

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для построения прецизионных програм»

Мируемых генераторов синусоидальных колебаний.

Известны генераторы синусоидальных колебаний, содержащие генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов и преобразователь кодов (1) (2).

В качестве преобразователей кодов используются дешифраторы совместно с накопителями информации или комбинационные коммутирующие блоки. Недостатком генераторов этого типа являются большие аппаратурные затраты.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является цифровой генератор синуса, содержащий генератор тактовых импульсов и цифро-аналоговый преобразователь f 3). Такой генератор, как и другие известные генераторы, требует использования

3У совместно с адресующим блоком. При этом,ь емкость ЗУ увеличивается о увеличением точиост и приближения формы генерируемых колебаний к синусоидальному сигналу. Кроме того необходима предварительная запись информации или программирования ЗУ. Наличие жесткой программы сокращает функциональные возможности генератора, например возможности изменения числа выборок (или шага дискретизации) в широких пределах в зависимости от точности воспроизведения сит » нала и частоты колебаний. Для регулировки начальной базы колебаний необходимо допол= щ ннтельное устройство управления схемой выборки адреса.

Мелью изобретения ывлыетсы упрошение устройства и расширение его функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что предложенный генератор содержит два элемента задержки, блок умножения и сумматор. Выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовым входам элементов р задержки. Выход первого элемента задержки подключен ко ьходу второго элемента задержки и блока умножения, выход блока умножения — к прямому, а выход второго элемента задержки — к инверсному входу сумматора, выход которого подключен ко

40 (3) Таким образом, устройства генерирует дискретные значения синусоидально"o колебания в последовательные моменты времени

tff — 011123 ..., .. входу первого элемента задержки и входу цифр>-аналогового преобразователя (ЦА).

Схема устройства представлена на чертеже.

Генератор содержит элементы задержки

1„2„3, сумматор 4, ЦАП

5 и генератор тактовых импульсов 6. устройство работает следующим образом, Сигнал U(w) (1иО,3,2...- текущий номер такта или автоматное время), поступаю- 10 щий на вход алемента цифровой задержки

1, задерживается в нем на один такт. Пери= од такта определяется генератором 6. С выхода алемента 1 сигнал () (tff - 1) поступает на элемент 2, вновь задерживаясь в нем на один такт, а также на блок умноже.ния 3 с коэффициентом умножения 2а. Сигналы 2а U (ttf- 1) и U (ttt — 2) с выходов блока умножения 3 и элемента 2 поступают соответственно на прямой и инверсный .входы сумматора 4> на выходе которого образуется сигнал 2а Ц (- 1) - 0 (tff -2) °

Этот сигнал поступает на один из входов алемента 1. Другой вход этно элемента служит для задания необходимых начальных условий U (0 ), Q (1 ). С выхода сумматора дискретные значения сигнала в цифровой форме поступают на вход ЦАП 5 и преобразуются в аналоговую форму. Синхронизация цифровой части устройства осуществляется генератором 6.

Часть схемы, выделенная на чертеже пунктирной линией, описывается линейнымразностным уравнением:

U(fff) =2а У(гн- 3) - U(ftt-2) (1 или

u(tff-2)-2си u(ttt- ) u(tff) =О (2)

Решение уравнения (2) при начальных условиях Q (g) p а.,„д

У() -Б ь н (6 +8) оair- (8 8 ) где Uo — амплитуда колебаний;

6о — начальная фаза, 8-ссоьо- аГь,л /„.a* - „. 4 дискретизации сигнала, Частота T генеРируемых колебаний определяется выражением

8 Р г 2ЬЬ а

2ft- 2А 1 где Р— частота генератора 6.

В соответствии с выражением (3) для возбуждения в генераторе синусоидальных колебаний с заданной амплитудой g и началь= о нои фазой 9о необходимо подать на элемент

1 в начальный момент времени vlf = О сиг пал У z zU>cliff 8 и в момент времени и = 1 сигнал U „=U зли (8 л 6).

Предлагаемый генератор не требует применения ЗУ большой емкости. Для возбуждения колебаний с заданными параметрами необходимо предварительное запоминание только двух значений сигнала, соответствующих начальным условиям 0(0) и U (1).

В генераторе обеспечиваются широкие функциональные возможнности управления параметрами колебаний. Частота колебаний может быть отрегулирована не только путем изменения частоты Р тактового генератора, но также путем изменения шага дискретизации 8 (или числа выборок за период колебаний) в зависимости от требуемой точности воспроизведения сигнала и частот,ного диапазона. Шаг дискретизации 8, определяемый выражениями (5), (6), зависит только от коэффициента умножения а (или коэффициента b ) блока умножения. Кроме того, в генераторе обеспечивается возможность изменения амплитуды и начальной фазы колебаний путем соответствующего выбора начальных условий.

Экспериментальная проверка подтвердила возможность практической реализации цифрового генератора с высокими техническими характеристиками. Как показали результаты эксперимента, для генератора, построенного в виде двенадцатиразрядного цифрового устройства, отклонение формы колебаний от :.инусоидальной в любой момент времени не превышает 1, 9, Полученная погрешность обусловлена погрешностью округления, возникающей в устройстве умножения при умножении целого значения функции U (Itt ) на дробный коэффициент С . При увеличении числа разряпов логических узлов генератора эта погрешность может быть снижена до любой наперед заданной величины, Для обеспечения малой пш решности дискретизации сигнала необходимо выбрать шаг дискрети;;ации ц «1. В этом случае

8+g<. " (5)

Полагая ot = 1 -Ь, b «1, величину предст..вим в виде g -Д - (6) Формула изобретения

Цифровой генератор синуса, 4 держащип генератор .гактовых импульсов и иифро-аналоговый преобразователь, о т л и ч 1 ю— ш и и с я тем, что, ш лью упрощения

575640

Ги(о); у ) Сост. ьит» i!L О, Ьа!»»»Ов е»хрен Я. (!у»i 6 о! р к»»»р! едак1 ор Jl, Ут»ехи»!в

3»оы 1(i35! 33 Tii»a», »»1»» Поиписнnî

Ц!!!И!!!! осуди!»стасiiiiDI î i.обитать (Ойрата . 1инис»!. ii

"»,1 . » »00 С(С! по д - лам изобретений»i i к!»ы» ii»i .е 30 3 i>»»"!оскь» » Ж-:.» .. » i «у»»»..к<я»» ньо., д, 4/,"0

Фi»ii»l»1:i ! !! ! !с»1»».. т,- i, У; i »!! оп, ;», !!»v »= n )»ая, - i устройства, 0HD содержит два элемента задержки, блок умножения и сумматор, выход генератора тактовых импульсов подключен ко входам элементов задержки, выход первого элемента задержки подключен ко входу второго элемента задержки и блока умножения, выход блока умножения подключен к прямому, а выход второго элемента задержки — к инверсному входу сумматора, выход которого подключен KD входу первого элемента задержки и входу цифро- пиалокi вого преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

5 1. Авторское свидетельство СССР № 399851, кл. Сг 06 Г 1/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 419896, кл. Q 06 Р 15/34, 1971.

3. Патент США М 3633017, кл. 235-156, а 07.01.70.