Цифровой генератор периодических колебаний инфранизких частот

 

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ8У

< >9?0631 (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено 05.11.80 (2l) 3002845/18-09 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 30.10.82. Бюллетень №40 (5I)M. Кл.

Н 03 В 19/00

3Ьсударотесииь|й комитет во делам изобретений и открытий

РЦ УДК 621.373.. 42 (088.8) 1

Дата опубликования описания 10.11.82

Г. Г. Живилов, В. A. Прянишников, Н. M. метанини С. Н. Строкач

1;"

I (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР ПЕРИОДИЧЕСКИХ

КОЛЕБАНИЙ ИНФРАНИЗКИХ ЧАСТОТ

Однако известный цифровой генератор периодических колебаний не обеспечивает

20 достаточной точности формирования заданного соотношения амплитуд составляющих спектра выходного сигнапа.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться, в частности для формирования периодических колебаний инфранизких частот при поверке и аттестации вольтметров, измерителей коэффициента гармоник, спектроанализаторов и других приборов и устройств инфранизкого 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 выходной масштабный преобразователь, а также постоянное запоминающее 15 и оперативное запоминающее устройстЕ(ель изобретения - повышение точности формирования заданного сспротивпения соотношения амплитуд составляющих 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 первым входом оперативного запоминающего устройства введены последовательно включенные первый умножитель частоты и сумма-. тор, между выходом оперативного запоми9 f063 наюшего 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 переключателей, между выходом делителя частоты и вторым 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 вто- )5 рым входом второго умножителя частоты введены последовательно соединенные квадратор, 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 сравнения соединен с выходом ключа, третий вход — c выходом введенного третьего блока переключателей, а второй выход блока сравнения соединен с вторым входом третьего коммутатора и вторым входом триггера, выход триггера соединен также с третьим входом блока усреднения, выход делителя частоты соединен с вторым входом ключа, выход оперативного запоминаюшего устройства соединен с вторым входом сум матора, второй выход первого счетчика и выход генератора импульсов соединены

35 соответственно с первым и вторым входами введенного формирователя импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьим входом коммутатора и третьим входом опе40 ративного запоминаюшего устройства, а выход генератора импульсов соединен также с вторым входом накапливающего сумматора.

На чертеже представлена структурная 45 электрическая схема предлагаемого цифрового генератора.

Цифровой генератор периодических колебаний инфранизких частот содержит постоянное запоминаюшее устройство 1, первый умножитель 2 частоты, сумматор

3, оперативнбе запоминаюшее устройство

4, второй умножитель 5 частоты, цифроаналоговый преобразователь 6, фильтр 7 нижних частот, выходной масштабный преобразователь 8, генератор 9 импульсов, делитель 10 частоты, первый счетчик 11, накапливающий сумл1атор 12, первый коммутатор 13, первый блок 14

1 4 переключателей, квадратор 15, блок 16 усреднения, блок 17 сравнения, третий блок 18 переключателей, второй счетчик

l9, второй блок 20 переключателей, второй коммутатор 21, формирователь 22 импульсов, третий коммутатор 23, триггер 24, ключ 25.

Цифровой генератор периодических колебаний инфранизких частот работает следующим образом.

В начальном положении в постоянном запоминаюшем устройстве 1 хранится N ординат одного периода гармонического колебания с постоянным шагом дискретизации по аргументу, Делитель 10 частоты, оперативное запоминаюшее устройство 4, блок 16 усреднения, триггер 24 и накапливаюший сумматор 12 обнулены. В первом счетчике 11 установлена. "l" 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 составляюших, исходя из требуемого 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 простейшем случае блоки 14, 18 и 20 переключателей могут быть выполнены в виде набора стандартных кодовых переключателей, формируюших требуемые коды.

С приходом тактовых импульсов с гет нератора импульсов 9 в накапливающем сумматоре 12 с каждым импульсом к его содецжимому прибавляется "1". Адрес, формируемый в накапливаюшем сумматоре 12, вызывает содержимое соответствующей и -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 соответствуюшей ячейки оперативного запоминаишего устройства 4, синхронизируемого тактовымми импульсами считывания, поступаюшими с первого выхода формирователя 22 импульсов через третий коммутатор 23.

5 9706

По тактовым импульсам записи (с второго выхода формирователя 22 импульсов) результаты суммирования записываются в ту же самую ячейку оперативного запоминающего устройсти 4. После прохожде5 ния М импульсов в последнем будут записаны все М ординат одного периода первой гармоники. На этом заканчивается первый цикл работы.

tO

Затем к содержимому первого счетчика 11 прибавляется "1", благодаря чему первый коммутатор 13 пропускает код весового коэффициента второй гармоники, а к содержимому накапливающего сумма- 15 тора 12 (после каждого 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 М tf, из постоянного запоминающего устройства 1 будут считаны два периода второй гармоники. Затем, аналогично изложенному, после ум- д ножения на свой весовой коэффициент вторая гармоника сложена с первой гармоникой и полученный суммарный сигнал хранится в оперативном запоминающем устройстве 4. Далее работа продолжается циклически, причем количество циклов определяется количеством гармонйк 3, которое фиксировано и постоянно Таким образом, после 8 циклов в оперативном запоминающем устройстве 4 сформируется сигнал с заданным спектрально-весовым составом.

При выборе числа ординат N необходимо предусмотреть, чтобы оно было кратно каждому номеру используемых гармо- 4О ник.

После 0 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 вто50

poM.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 усреднения.

31 6

Наличие выходного масштабного преобразователя 8 позволяет значительно ограничить диапазон изменения весового коэффициента, поступающего из счетчика 19, например значениями К = (0,1-1).

Начальное значение этого коэффициен та следует устанавливать таким образом, чтобы всегда его регулирование (для простоты) 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 значения, 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 и вторсго 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 преобразователь 8. За счет задания требуемого средневадратического значения сигнала и его автоматического поддержания и контроля в цифровой форме обеспечивается по-, вышение точности формирования заданного соотношения амплитуд составляющих спектра выходного сигнала, Формула изобретения

Цифровой генератор периодических колебаний инфранизкнх частот, содеркаший 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, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, .с целью повышения точности формирования заданного соотношения амплитуд составляющих спектра выходного сигнала, между

070631

13Н11ИПИ Заказ 8420/73 Тираж 959 Подписное

Фпл«лл Г!Г1П "11атгнт, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 выходом делителя частоты и первым входом постоянного запоминаюшего устройства введены последовательно соединенные первый счетчик и накапливаюший сумматор, между выходом постоянного запоминаюшего устройства и первым входом оперативного запоминаюшего устройства введены последовательно включенные первый умножитель частоты и сумматор, между выходом оперативного запоминаюшего уст-36 ройства и входом цифроаналогового преобразователя введен второй умножитель частоты, между выходом первого счетчика и. вторым входом первого умножителя частоты введен первый коммутатор, другой 15 вход которого соединен с выходом введенного первого блока переключателей, между выходом делителя частоты и вторым входом оперативного запоминаюшего устройства введены последовательно соеди- 20 ненные второй коммутатор, второй вход которого соединен с выходом введенного второго блока.переключателей, и третий коммутатор, между выходом второго умножителя частоты и вторым входом ум-2 ножителя частоты введены последовательно соединенные квадратор, блок усреднения, блок сравнения и второй счетчик, ме>кду вторым выходом первого счетчика и вторым входом блока усреднения введены ЗО последовательно соединенные три1.1тер, и кл|оч, при этом второй вход блока сравнения соединен с выходом ключа, третий вход — с выходом введенного третьего блока переключателей, а второй выход блока сравнения соединен с вторым входом третьего коммутатора H вторым входом триггера, выход триггера соединен также с третьим входом блока усреднения, выход делителя частоты соединен с вторым входом ключа, выход оперативного запоминаюшего устройства соединен с вторым входом сумматора, второй выход первого счетчика и выход генератора импульсов сбединены соответственно с первым и вторым входами введенного формирователя импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с третьим входом коммутатора и третьим входом оперативного запоминаюшего устройства, а выход генератора импульсов соединен также с вторым входом накапливаюшего сумматора. б

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Капустян A. Н., Храмов A. В. Образцовый программируемый источник переменных напряжений инфразвуковых частот.

Сб. "Метрологическое обеспечение ИИС и

-их компонентов". М., ВНИИФТРИ, 1978. с. 84-92 (прототип}.