Цифровой синтезатор синусоидальнокосинусоидальных сигналов

Цифровой синтезатор синусоидальнокосинусоидальных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетсиии

Социапистичесиии

Республик (>ii 7347О6 (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 21.03.78 (2 I ) 2464696/18-24 с присоединением заявки Ж (23) Приоритет (51)M. Кл.

С 06 Р -15/34

Всуаирстивииый кемитет

СССР по авиам извбрвтеиий и втирытий

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень Ж 18

Ъ (53) УДК 681.14 (088.8) Дата опубликования описания 18.0580 (72) Авторы изобретения

А. И. Степашкин и Л. А. Эмнх

Рязанский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) БИФРОВОИ СИНТЕЗАТОР СИНУСОИДАЛЬНО

КОСИНУСОИДАЛЬН 6iX СИГНАЛОВ

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано в цифровых специальных анализаторах параллельного действия, в синтезаторах речевого сигнала, в генераторах весовых функций адаптивных цифровых фильтров.

Известен цифровой генератор синусс идально-кос инусоидальных функций, содержащий счетчик, память, сумматор и элементы И glj

1О

Однако он имеет большую погрешность (47) и низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому изобретению

15 является синтезатор, содержаший первый счетчик, соединенный с первым входом накапливающего сумматора, подключенного прямым выходом к первому входу первой вентильной схемы, соединенной .выходом с одним из входов матричного блока умножения, другой вход которого соединен с выходом .второй вентильной схемы, первый вход которой подключен

2 к инверсному выходу сумматора выход блока умножения соединен с выходом первого регистра памяти p2).

Указанное устройство, обладая высоким быстродействием, прн генерирования синусовцально косянусондал ьных сигналов, имеет низкую точность.

Цель изобретения — повышение точ- ности.

Поставленная цель достигается тем, что в синтезатор, содержаший первый счетчик, выход которого соединен с первым входом сумматора, прямой выход которого соединен с первыми входами элементов И первой группы, выходы эле» ментов И первой группы по1тключены к первому входу матричного блока умножения, второй вход которого подключен к выходам элементов И второй группы, первые входы которых подключейы к инверсному выходу сумматора, выход матричного блока умножения соединен со входом первого регистра памяти, введены второй счетчик, второй и третий ре=> «;(- ) о )(-птур }Я ьют м и д 1» g,Ä 5 i ()) У = 8 (-<) (imn+ — ) (и-(тп +

2;, Ь4 ЪВ

= О тт Ь«>о ® 30 где г) = О, 1, 2, .... - текущий номер вырабатываемой дискреты; со =ш)- приведенная основная частота; о р — период квантования гармонического сигнала; 35

М вЂ” емкость числовой линейки накапливающего сумматора;

1т1 — номер вырабатываемой частоты (real(m=9 );

A= - масштабный коэффициент;

9; ()= 2 - коэффициенты, равные: дь о„-4; а -- (/ 27; а = 4/4 8; — знак дискрет синусоидального сигнала, кос инусоидальНОГО сигнала.

Первые слагаемые правых частей вы ,ражений (1) и (2) аппроксимируют с .точностью до 4% дискретные значения синусоидального и косннусоидального сигнала частоты т щ согласно следуюшим выражениям

3 7347 гистры памяти, причем выход второго счетчика подключен к вторым входам элементов

И второй группы, выход первого регистра памяти соединен со вторыми входами элементов И первой группы и сумматора, выход матричного блока умножении соединен с третьим входом сумматора и с первыми входами второго и третьего регистров памяти, вторые входы которых соединены с прямым выходом сумматора, l0 а выходы - соответственно с четвертым и пятым входами сумматора, прямой выход которого подключен к выходу синтезатора.

На фиг. 1 представлена блоксхема д синтезатора; на фиг. 2 — временная диа грамма его цнфровых импульсов.

Синтезатор включает счетчики 1, 2, сумматор 3, группы элементов 4, 5 И, матричный блок 6 умножения, регистры 20

7-9 памяти.

Генерирование осуществляется по алгоритму

06 ф (-s) то (м-mn)=A sinmw n+42 о, ф <)3 храп « + ()тй р, (3) (я1 (mn+ — %Ф-(mn+ Д-Асовп нг„о+ ю»

+Я x,ñî»(à<ðïlòø и (4) -q 2@+4)

Погрешность аппроксимации определяется наличием в формируемом г) .юм отсчете составляюших нечетных гармоник частоты А1 ч о Наибольшие состдвляюшие погрешности образуют 3-я и 5-я гармоники, вх.одяшие в суммы выражений (3, 4) с коэффицнентами соответственно

1/27 и 1/125. Алгоритм 1 (или 2) вычисления отсчета синусоидального (ил косинусоидального) сигнала с методической погрешностью «. 0,6 о включает наряду с вычислением основного результата 3 (илн 4) и вычисление 3-ей и 5-й гармоник частоты rn vf, а также вычитание их соответственно с весами 1/27 и 1/128 из произведення 3 (или 4).

Работает цифровой синтезатор следуюшим образом. Номер вырабатываемой частот ы ifTl скнусоидального сигнала устанавливается в счетчике 2 управляющими импульсами 1 (фиг. 2). Одновременно текущий номер дискреты curl палов и устанавливается в счетчике

1 импульсами У 2, а затем импульсами

3 записывается по соответствуюшей цепи в накапливаюший сумматор 3. Вслед за этим на быстродействующем матричном умножителе производится вычисление произведения гп с подачей потенциальных испульсов У 10 на элементы

И 4, 5. По ястечении времени,необходимого на умножение, произведение 1ън записывается в регистр 9 импульсами

16, затем перезаписывается в сумматор 3 по цепи записи импульсами У 4.

Прямой код mn и обратный гт -mn перемножаются на умножителе с подачей потенциальн х импульсов У 11 на соответствующие входные вентилк. Результат перемножения, равный первому слагаеьюму выражении (1), записьвается для хранения в регистр 8 импульсами У 14 (фиг. 2) .

После этого в накаплнваюшем сумматоре происходит двукратное добавление величины йв с регистра 9 импульсами У 5 и храняшейся там такой же величине, т.е. Образуется фаза 3-й гармоники — 3 Wn . Затем в умножителе

7 34706 вычисляется произведение прямого и обратного кода этой фазы, т.е. формируется отсчет 3-й гармоники синусоидального сигнала и после своего образования записывается в регистр 7 импульсами У 13, На том же умножителе происходит взвешивание на 1/27 отсчета синусоидального сигнала 3-й гармоники, поступаюшего с регистра 7 через входные вентили 4 с помощью потенциальных импульсов V 12.

Величина 1/27 поступает на второе плечо умножителя с элементов 5 И с помощью тех же импульсов V 12.

Одновременно в накапливающем сумматоре формируется фаза 5-й гармоники

5 Р г1 путем двухкратного добавления к хранят;емуся в накапливающем сумматоре результату величины mn на регистре 9 с помощью импульсов суммирования У 5. Образованная величина 5 mn записывается в регистр 9 импульсами

У 17. После этого в сумматор 3 запись вается величина, описываемая выражением (3), с регистра 8, и вычитается из нее величина "/ " nn(< > ), к тому времени образованная в умножителе.

Затем полученный результат запись вается в регистр 8, а в накапливающий сумматор — величина 5 гь г1 из регистра 9 импульсами У 4 . После чего умножитель вычисляет 5-ю гармонику, которая после своего образования выдается в регистр 7 с весом 1/128. Взвешивание на 2 отсчета 5-й гармоники осуществляется путем сдвига разрядов в сторону старшего при перезаписи с мно кительного устройства в регистр 7 импульсами У 18, Одновременно в накапплиьаюший сумматор по пепи записи с подачей импульсов У 8 поступает из регистра 8 первая разность правой части выражения (1), из которой затем вычитается взвешенный отсчет 5«й гармоники, хранящейся в регистре 7, с помощью импульсов У 9.. Полученный результат, сформированный с погрешностью не более 0,6;о, выдается на выход с накапливающего сумматора 3.

35

0 1венно с четвертым и пятым входами сум

При получении косинусоидального сит - нала той же частоты процедура вычислений повторяется с той лишь разницей, что каждый раз после образовании в соот ветствуюший момент времени в сумматоре (3) величины wn, она увеличивается на м/2, путем добавления едини. цы в старший чисчовой разряд сумматора импульсами У 8.

Как видно нз временной диаграммы, длительность вычисления как отсчетов синусоидального, так и косинусоидального сигнала определяется временем выполнения 6 операций умножения на матричном умножителе, бьстродействие которого на современном уровне может быть высокое. Отсюда быстродействие генератора достаточно высокое.

Данное устройство с помошью дополнительного счетчика, двух дополнительных регистров и новой организации связей позволяет осушествлять гибкую перестройку частоты rnwo и генерировать отсчеты синусоидального и косинусоидального синалов любой из частот rnid = йi,„2w,, é погрешностью не более 0,6 ",a. щ Формула изобретен ия

Цифровой синтеза-ор синусоидальнокоспнусоидальн ых сигналов, содержащий первый счетчик, выход которого соединен с первым входом накапливающего сумматора, прямой выход которого соединен с первыми входами элементов И первой группы, выходы элементов И первой группЫ под. лючены к первому входу матричного блока умножения, второй вход которого подключен к выходам элементов И второй группы, первь1е входы которых подключены к инверсному выходу сумма тора, выход матричного блока умножения соединен со входом первого регистра памяти,отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в син тезатор введены второй счетчик, второй и третий регистры памяти, причем выход второго счетчика подключен к вторым входам элементов И второй группы, выход первого регистра памяти соединен со вторыми входами элементов И первой группы и сумматора, выход матричного блока умножения соединен с третьим входом сумматора и спервыми входами второго и третьего регистров памяти, вторые входы которых соединены с прямым вььходом сумматора, а выходы — соответстматора, прямой выход которого подключен gc выходу синтезатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 399851, кл. G 06 F 1/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

1% 466499, кл. 4 06 F 1/02,,1974.