Цифровой генератор синусоидальных сигналов

Цифровой генератор синусоидальных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий последовательно соединенные первый блок элементов И, первый накапливаю щий сумматор, последовательно соединенные первый регистр памяти и второй блок элементов И, синхронизатор, первый, второй и третий выходы которого соответственно соединены с установочным входом первого накапливающего сзгмматора, управляющим вхог: дом первого блока элементов И и с .управляющим входом второго блока элементов Н, и блок умножения кодов, при этом прямой и ия зерсиый выходы первого иакапливаннцего сумматора подключены соответственно к первому и второму входам блока умножения кодов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения изменения по частоте выходных сигналов, в него введены последовательно соединенные второй, регистр памяти, третий блок элементов И, блок элементов ИЛИ и второй накапливающий сзт матор, выход которого соединен с информационным входом первого блока элементов И, выход второго блока элементов .И подключен к второму входу блока эле-ментов ИЛИ, управляющий вход третьего блока элементов И соединен с четвертым выходом синхронизатора, управляющий вход и управляющий выход второго накапливающего сумматора соеди ,нены соответственно с первым выходом синхронизатора и входом синхронизатора 2. Генератор по п.1,о т л и чающийся тем, что синхронизатор содержит последовательно соединенные генератор тактовых импульсов , первый и второй элементы И, счетчик и дешифратор, последовательно соединенные генератор одиночного импульса и RS-триггер, выход которого подключен к второму входу первого ОЗ элемента И, инвертор, элемент задерж«ч| ки, третий, четвертый и пятый эле менты И, первые входы третьего, чет&9 вертого и пятого элементов И объединены с входом элемента задержки и подключены к выходу первого элемента И, вторые входы третьего, четвертого и пятого элементов И соответственно подключены к первому, второму и третьему выходам дешифратора, |вход и выход инвертора соответственно подключены к выходу пятого эле (Меита И,и к второму входу второго элемента И, установочный вход счет: чика соединен с выходом генератора

„„SU„„1193763 А

COi03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н)а, H 03 В 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ н двторСкому СвидктельСтвМ второй регистр памяти, третий блок элементов И, блок элементов ИЛИ и второй накапливающий сумматор, выход которого соединен с информационным входом первого блока элементов И, выход второго блока элементов И подключен к второму входу блока эле-ментов ИЛИ, управляющий вход третьего блока элементов И соединен с четвертым выходом синхронизатора, управляющий вход и управляющий выход второго накапливающего сумматора соеди,нены соответственно с первым выходом синхронизатора и входом синхронизатора

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

hO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3658214/24-09 (22) 26.09.83 (46) 23.11.85. Бюл. У 43 (71) Минский. радиотехнический институт (72) А.А.Петровский и В.Б. Клюс (53) 621.373.42 (088.8) (56) Алешин В.Г., Алехин Ю,И. Жодзишский М.И. Конспект лекций по курсу—

Радиопередающие устройства. Синтезаторы частоты. Изд-во Московского энергетического института, 1978, с. 32-37.

Петровский А.А,, Клюс В.Б. Цифро . вой генератор синусоидальных функций для анализатора спектра; Известия вузов СССР. — Приборостроение, .1981, В 8, с. 65-68 ° ,(54)(57) 1. ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР СИН3 -"

СОИДАЛЬНЦХ СИГНАЛОВ, содержащий последовательно соединенные первый блок элементов И, первый накапливаю щий сумматор, последовательно соединенные первый регистр памяти и второй блок элементов И, синхронизатор .первый, второй и третий выходы которого соответственно соединены с установочнйм входом первого накапли", вающего сумматора, управляющим вхо;дом первого блока элементов И и с ,управляющим входом второго блока элементов И, и блок умножения кодов, при этом прямой и инверсный выходы первого накапливающего сумматора подключены соответственно к первому и второму входам блока умножения кодов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения изменения по частоте выходных сигналов, в него введены последовательно соединенные

2.. Генератор по п. l, о т л и— ч а ю шийся тем, что синхронизатор содержит последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, первый и второй элементы И, счетчик и дешифратор, последователь- шюа но соединенные генератор одиночного awsb, импульса и RS-триггер, выход которо- ©

ro подключен к второму входу первого д элемента И, инвертор, элемент задержки, третий, четвертый и пятый элементы И, первые входы третьего, четвертого и пятого элементов И объединены с входом элемента задержки и подключены к выходу первого элемента И, вторые входы третьего, четвертого и пятого элементов И соответ- ф ственно подключены к первому, вто-. рому и третьему выходам дешифратора, ;вход и выход инвертора соответствен" .но подключены к выходу пятого эле мента И,и к второму входу второго элемента И, установочный вход счет" чика соединен с выходом генератора

1193763 одиночного импульса, а второй вход та И и пятого элемента И являются

Югриггера является входом синхро- соответственно первым, вторьцч, трениэатора, выходы третьего элемента И, тьим и четвертым выходами синхрониза. елемента задержки, четвертого элемен- тора.

37 в @ где А = ф N / n - амплитуда сину2.

4 соиди;

Изобретение относится к радиотехнике.и может использоваться в цифровых системах формирования синусоидальных сигналов с изменяющейся во времени частотой. 5

Цель изобретения - обеспечение изменения по частоте выходных сигналов.

На фиг.l представлена структурная электрическая схема цифрового генератора синусоидальных сигналов; на фиг.2 — структурная схема синхронизатора.

Цифровой генератор синусоидальных сигналов содержит первый блок зле= ментов И 1, первый накапливающий сумматор 2, блок 3 умножения кодов, первый регистр 4 памяти, второй блок элементов И 5, второй регистр 6 памяти, третий блок элементов И 7, 2 второй накапливающий сумматор 8, блок элементов ИЛИ 9, синхронизаТор 10. Цри этом синхронизатор содержит генератор,.ll тактовых импульсов, первый элемент И 12, второй элемент

И 13, счетчик 14, дешифратор 15, генератор 16 одиночного импульса, RS-триггер 17 элемент 18 задержки, ийвертор 19, третий элемент И 20, четвертый элемент И 21 и пятый элемент И 22.

Цифровой генератор синусоидальных, сигналов .работает следующим образом.

В основу работы цифрового генера- тора оинусоидальных сигналов положен алгоритм, основанный на соотношении

y(7i-x), — Sinx для О С с

= Ъ. lr или:в дискретном виде (-1)" (n-КМ(Ы-(n-KM)3 ASong nb+. (11 дпя любого .п йй — период дискретизации;

ri = 0,1,2 — текущий номер вырабатываемой дискреты;

М вЂ” емкость первого накапливающего

° сумматора 2 беэ знакового разряда;

К вЂ” число переполнений первого накапливающего сумма,тора 2, Аргумент синусоиды А =и ла6 и его приращение постоянны и пропорциональны частоте ы генерируемой синусоиды.

Для и-го отсчета синусоиды аргумент А „равен

An A niÄ + о °

Для получения синусоиды с изменяющейся частотой во времени вместо постоянной частоты юь нужно подтавлять значения частоты и)„, изменяющейся при переходе от.одного отсчета к другому

Aio=A„„+>An=Я„„+ы„ь . (3)

Для равномерного изменения частоты формируемой синусоиды значения м„ задаются следующим образом

1 Иь- i h М, (4) где, ЬФ - изменение .частоты эа время ht, т.е. скорость сканирования синусоиды по частоте.

На основании (4) приращение аргумента dA будет определяться следующим образом иА„=ьб„„+ьЯ, аÀìë . (Ц

Из соотношений (3) и (5) определяются формулы изменения аргумента формируемой синусоиды, положенные

1193763 ра синусов основу цифрового генерато идальных сигналов

А. =" II- 4Ап (6)

ЬА„= 4 А„„+4 А °

При этом начальные условия следующие

А "о, lo N4t

4A„= )

10

Количество формируемых отсчетов синусоиды пропорционально емкости первого накапливающего сумматора 2.

При этом, чем больше скорость изменения частоты 4ы синусоиды, тем меньше можно получить отсчетов при фиксированной емкости первого накап-. >0 ливающего сумматора 2.

Минимальное значение 4ы за период дискретизации определяется из равенства

4 1 11

dA =1 и соответственно равны

2JI

4 мин = 10 н ми 41 М

Максимальная частота син определяется иэ соотношения и равна усоиды 30

dA„= М

По сигналу с первого выхода син хронизатбра 10 обнуляются первый и второй накапливающие сумматоры 2 и 8 и по сигналу с второго выхода синхронизатора 10 к содержимому первого 40 накапливающего сумматора 2 добавляется содержимое второго накапливающего сумматора 8. Таким образом формируется начальное значение аргумента Яр«-0-.

На выходе блока 3 умножения кодов 45 получаются отсчеты функции синуса.

По сигналу с третьего выхода синхронизатора 10 содержимое первого регистра 4 памяти складывается с содержимым второго накапливающего суммато- 50 ра 8. Так получается первое приращение аргумента и по сигналу с второго выхода синхронизатора 10 содержимое второго накапливающего сумматора 8 добавляется к содержимому 55 первого накапливающего сумматора 2 и получается первое значение аргумента и на выходе блока 3 умножения кодов формируется значение первого дискретного отсчета синусоиды. Далее по сигналу с, четвертого выхода синхронизатора 10 1содержимое второго регистра 6 памяти через третий блок элементов И 7 и блок элементов ИЛИ 9 складывается с содержимым второго накапливающего сумматора 8, в котором образуется очередное приращение аргумента. Это значение аргумента по сигналу с второго выхода синхронизатора 10 складывается с содержимым первого накапливающего сумматора

2 и на выходе блока 3 умножения кодов получается очередное значение синусоиды.

Этот процесс может повторяться до тех пор., пока не переполнится второй накапливающий сумматор 8, который имеет на один разряд меньше, чем первый накапливающии сумматор 2.

Дополнительный разряд первого накапливающего сумматора 2 является знаковым и используется для определения знака синуса. Так как второй накапливающий сумматор 8 имеет на один разряд меньше, чем первый накапливающий сумматор 2, то на одном переходе синусоиды всегда будет не менее двух отсчетов. Сигнал переполнения на управляющем выходе второго накапливающего сумматора 8 свидетельствует о достижении максимальной верхней частоты. Этот сигнал переполнения поступает на вход синхронизатора

10 и устанавливает, RS-триггер 17 в нуль, тем самым прекращая работу цифрового генератора синусоидальных сигналов.

Далее модно формировать новую синусоиду с другими значениями начальной частоты Юр и скорости изменения частоты 4М, либо повторить формирование той же самой синусоиды, подав с генератора одиночного импульса 16 сигнал "Пуск" на RS-триггер 17.

Если в выражении (6) МА=О, то формируемая синусоида будет иметь постоянную частоту ufр, а когда 3А имеет отрицательное значение, то сканирование синусоиды по частоте начинаетея в сторону уменьшения частоты, Введение второго накапливающего сумматора 8 обусловлено необходимостью вычисления приращения аргумента и 4„, начальное значение которого аА„ хранится в первом

5 11 регистре 4 памяти, а во втором регистре 6 памяти хранится значение изменения приращений аргумента h А.

Записывая в регистры 4 и 6 различные значения аргумента и его приращения; возможно формирование синусоиды с различными законами изменения по частоте. Если в качестве второго регистра 6 памяти использо вать оперативное запоминающеее устройство, в ячейках которого записаны различные значения приращений аргумента, то в цифровом генераторе синусоидальных функций возможно программное управление скоростью качания синусоиды и частотным диапазоном посредством изменения содержимого запоминающего устройства, В синхронизаторе 10 осуществляется формирование необходимых последовательностей управляющих сигналов.

Управляющие сигналы формируются путем дешифраций соответствующих состояний счетчика 14, на вход которого поступают импульсы с генератора

11 тактовых импульсов. На первомчетвертом выходах синхронизатора при

93763 б этом формируются последовательности тактовых импульсов с различной задержкой по отношению друг друга.

Дешифратор 15, инвертор 19, третий, четвертый, пятый элементы И 20-22 и второй элемент И 13 образуют схему демультиплексора, который коммутирует выход генератора,11 тактовых импульсов на первый, третий и четвертые

10 выходы синхронизатора 10. Сигнал

"Пуск" обнуляет счетчик 14 и после того, как счетчик 14 просчитывает три импульса, сигналы с выхода инвертора 19уЧерез второй элемент

15 И 13 запрещают работу счетчика 14.

Таким образом, предлагаемый цифровой генератор синусоидальных сигналов позволяет формировать сину20 соидальные сигналы как фиксированной, так и переменной .частоты, при этом можно программно управлять законом изменения частоты синусоидальных сигналов, скорость качания синусоиды и частотным диапазоном посредством изменения содержимого регистров памяти.

1193763

Составитель Ю. Ковалев

Техред С.Мигунова Корректор Л. Пилипенко

Редак тор В. Иванов а

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4

Заказ 7322/56 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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