Цифровой генератор синусоидальных сигналов

 

Использование: в автоматике и вычислительной технике, а именно в виброиспытательных системах. Сущность изобретения: цифровой генератор синусоидальных сигналов содержит реверсивный счетчик 1 с предварительной установкой, имеющий входы 2 5, дешифратор 6, генератор 8 тактовых импульсов, вход 9 дешифратора 6, преобразователь код частота 7, делитель частоты 10, реверсивный счетчик 11 с постоянным коэффициентом пересчета, формирователь 12 сигнала сброса, блок постоянной памяти (БПП) 13, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, первый, второй и третий фильтры нижних частот (ФНЧ) 15, 16, 18, управляемый ключ 17, выход 19. Разрядность реверсивного счетчика 1, управление им, преобразование входного кода, преобразование его в частоту, деление ее, запись требуемых функций в БПП 13, параметры управляемых ФНЧ позволяют сформировать перестраиваемый по частоте по заданному закону синусоидальный сигнал с низким коэффициентом нелинейных искажений. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в виброиспытательных системах.

Целью изобретения является уменьшение коэффициента нелинейных искажений и повышение стабильности амплитуды выходных сигналов.

На чертеже представлена структурная электрическая схема цифрового генератора синусоидальных сигналов.

Цифровой генератор синусоидальных сигналов содержит реверсивный счетчик 1 с предварительной установкой, содержащий информационный вход 2, первый и второй управляющие входы 3 и 4 и установочный вход 5, дешифратор 6, преобразователь 7 код-частота, генератор 8 тактовых импульсов, выход 9 преобразованного кодового сигнала, делитель 10, реверсивный счетчик 11 с постоянным коэффциентом пересчета, формирователь 12 сигнала сброса, блок постоянной памяти (БПП) 13, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, первый и третий фильтры нижних частот (ФНС) 15, 16, управляемый ключ 17, третий ФНЧ 18, выход 19 цифрового генератора синусоидальных сигналов.

Цифровой генератор синусоидальных сигналов работает следующим образом.

После включения питания формирователь 12 устанавливает в нулевое состояние триггеры (на чертеже не показаны) преобразователя 7, реверсивные счетчики 1 и 11, при этом на выходе 19 уровень напряжения соответствует уровню минимального значения амплитуды синусоидального сигнала. По сигналу с входа 5, активный уровень которого низкий, происходит запись предварительного двоичного кода частоты выходного сигнала, установленного на входе 2 в реверсивный счетчик 1. Таким образом, на информационном входе преобразователя 7 присутствует преобразованный двоичный код синтезируемой частоты. В соответствии с этим кодом на выходе преобразователя 7 появится последовательность импульсов частотой F, определяемой по формуле F K где F_o частота генератора 8.

n разрядность преобразователя 7; К двоичный код синтезируемой частоты, причем длительность импульсов на выходе преобразователя 7 равна длительности импульсов на его входе. Эти импульсы могут повторяться с периодом, отличным в два раза, поэтому с помощью делителя 10 это отличие становится меньше двух и период следования импульсов можно считать одинаковым. Последовательность импульсов, поступающая на тактовый вход реверсивного счетчика 11, изменяет его состояние от нуля до определенного значения m и обратно до нуля. Таким образом происходит считывание информации по m адресам БПП 13. Двоичный код считываемой информации поступает на ЦАП 14, который в соответствии с последовательностью кодов формирует дискретный синусоидальный сигнал. Поступая через первый ФНЧ 15 и управляемый ключ 17 или через второй ФНЧ 16 и управляемый ключ 17 на третий ФНЧ 18, выходной дискретный сигнал с ЦАП 14 преобразуется в аналоговый синусоидальный сигнал с заданным коэффициентом нелинейных искажений. Переключением входов управляемого ключа 17 управляет дешифратор 6 в зависимости от двоичного кода частоты синтезируемого сигнала. ФНЧ 15 и 16 второго порядка и имеют частоты среза, отличные на порядок, ФНЧ 18 первого порядка и имеет частоту среза, приблизительно равную сумме частот срезы ФНЧ 15 и 16.

При подаче последовательности импульсов на входы 3 или 4 будет осуществляться изменение частоты выходного сигнала по заданному закону. Таким образом будет происходить изменение двоичного кода на выходе реверсивного счетчика 1. Режим остановки цифрового генератора синусоидальных сигналов можно осуществить либо записью логических нулей вместо двоичного кода частоты выходного сигнала, либо в процессе уменьшения частоты выходного сигнала, реверсивный счетчик 12 обнулится, причем следующий импульс на входе 4, управляющий уменьшением значения выходной частоты, сформирует двоичный код частоты выходного сигнала максимальной выходной частоты, а при переходе через эту частоту способом подачи импульса на вход 3 (управляющий увеличением выходной частотой) будет сформирован нулевой двоичный код частоты выходного сигнала и цифровой генератор синусоидальных сигналов будет остановлен. Из-за цикличности реверсивного счетчика 1 происходит циклическое изменение частоты выходного синусоидального сигнала. Записывая в БПП 13 двоичные коды, изменяемые по различным законам, можно получить выходной сигнал, изменяющийся по заданному закону, можно получить различные функции, можно сформировать функции Уолша. Делитель 10 позволяет сделать приблизительно равными по продолжительности "ступени" аппроксимированного синусоидального сигнала, имеющего место на выходе ЦАП 14, а определенное значение 2 m дискрет в синусоиде позволяет получать синусоидальный сигнал с низким коэффициентом нелинейных искажений и заданной стабильностью амплитуды.

Большая разрядность преобразователя 7 позволяет перестраивать частоту выходного сигнала с малым шагом, при этом из-за малой дискретности перестройка производится "плавно", а установка выходной частоты с высокой точностью. Время установки t_уст новой частоты определяется количеством дискрет в синусоиде, частотой выходного сигнала; t_уст равно длительности "ступени" сформированного сигнала.

t_уст= где f_уст, Т_уст частота и период установленного сигнала.

Формула изобретения

ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий последовательно соединенные реверсивный счетчик с предварительной установкой и преобразователь код частота, последовательно соединенные реверсивный счетчик с постоянным коэффициентом пересчета, блок постоянной памяти и цифроаналоговый преобразователь, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовому входу преобразователя код частота, при этом информационный вход, первый и второй управляющие входы и установочный вход реверсивного счетчика с предварительной установкой являются соответственно входом записи предварительного двоичного кода выходной частоты, входом сигнала управления увеличением значения выходной частоты, входом сигнала управления уменьшением значения частоты и входом сигнала управления записью предварительного двоичного кода цифрового генератора синусоидальных сигналов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения коэффициента нелинейных искажений и повышения стабильности амплитуды выходных сигналов, введены последовательно соединенные первый фильтр нижних частот, управляемый ключ и второй фильтр нижних частот, третий фильтр нижних частот, дешифратор, формирователь сигнала сброса и делитель частоты, вход которого соединен с выходом преобразователя код - частота, при этом тактовый вход реверсивного счетчика с постоянным коэффициентом пересчета подсоединен к выходу делителя частоты, выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом первого фильтра нижних частот и входом фильтра нижних частот, выход которого подключен к другому сигнальному входу управляемого ключа, управляющий вход которого подсоединен к выходу дешифратора, вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика с предварительной установкой и является выходом преобразованного кодового сигнала, соответствующего выходной частоте цифрового генератора синусоидальных сигналов, выход формирователя сигнала сброса соединен с входами сигнала сброса реверсивного счетчика с предварительной установкой, перобразователя код - частота и реверсивного счетчика с постоянным коэффициентом пересчета, а выход третьего фильтра нижних частот является выходом цифрового генератора синусоидальных сигналов.

РИСУНКИ

Рисунок 1