Цифровой генератор синуса

(19) 01); З(51) 096 Е 15/31 к 1/026,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Голд Б., Райдер Ч. Цифроваяобработка сигналов. М., "СоветскоерЮдио", 1973, с.172-1752. Авторское свидетельство СССРМ 575640, кл. 0 06 Р 1/02, 1976(54)(57) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР СИНУСА,содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен суправляющими входами первого и второго элементов задержки, выход первогоэлемента задержки подключен к информационному входу второго элементазадержки и к входу блока умножения,выход которого соединен с прямым входом сумматора, инверсный вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, о т л и ч сющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены коммутатор, дешифратор и счетчик, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход через дешифратор соединен с управляющим входом коммутатора, первый информационный вход которого подключен к выходу сумматора, связанному с выходом цифрового генератора синуса, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым и третьим информационными входами коммутатора,выход которого подключен к информационному входу первого элемента задержки.Изобретение относится к вычислигепьной технике и может быть использовано при построении генераторов синусоидалькых колебаний.Известны генераторы синусоидапьых колебаний, содержащие элементы 5задержки, сумматоры, умножители (1 3,Недостатком генераторов такоготипа является наличие шумов, связанное с округлением результатов вычислений и квантованием коэффициентов. )ОНаиболее близким техническим решением к изобретению является цифровойгенератор синуса, содержащий дваэлемента задержки, блок умножения,сумматор, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к управляющим входам элементов задержки,выход первого элемента задержки подключен к входу второго элемента задержки и входу блока умножения, выход блока умножения подключен к прямому, а выход второго элемента задержки - к инверсному входу сумматора Г 23.Данный генератор обладает шумами,что снижает его точность. После некоторого времени работы генераторагенерируемое синусоидальное колебание становится шумовым.Цель изобретения - повышение точности функционирования устройствапутем устранения накопления шумов.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащеегенератор тактовых импульсов, выходкоторого соединен с управляющими вхо-Зэдами первого и второго элементов задержки, выход первого элемента задержки подключен к информационномувходу второго элемента задержки и квходу блока умножения, выход которого соединен с прямым входом сумматора, инверсный вход которого подключен к выходу второго элемента задеркки, введены коммутатор, дешифратори счетчик, вход которого соединен свыходом генератора тактовых импульсов, а выход через дешифратор соединен с управляющим входом коммутатора, первый информационный вход которэго подключен к выходу сумматора,связанному с выходом цифрового генератора синуса, первый и второй входыкэторого соединены соответственносо вторым и третьим информационнымивходами коммутатора, выход которогоподключен к информационному входупервого элемента задержки.На чертеже представлена схема цифрового генератора синуса,Цифровой генератор синуса содержитпервый и второй элементы задержки 1и 2, сумматор 3, блок умножения 4,выход 5, генератор тактовых импульсов 6, счетчик 7, дешифратор 8, комь татор 9, первый 10 и второй 11входы цифрового генератора синуса. 65Принцип работы устройства основан на алгоритме решения пикейного раэкосткого уравненияО(в) =2 с(О(п)- О(п), (1) где 0(щ) О( м. ) ).)(М) -сигнал ка выходе сумматора 3;сигнал на выходе элементазадержки 1;сигнал на выходе элементазадержки 2;текущий номер такта;коэффициент, определяющийчастоту генерации устройства. в 4),1 р 2, 3 О с( -. СО 5 2 11 1 ( Г 11(0):О 5 9ОО (1) = Ос 51 и (В,+В) и имеет вид О(п) = О 5) р (т 9+9 ) ) где 0 - амплитуда колебаний;Во - начальная фаза колебаний;О - агссозо шаг дискретизации сигнала.Устройство работает следующимобразом,С выхода генератора 6 тактовыеимпульсы инициируют счет счетчика 7,выходные коды которого через дешифратор 8 управляют коммутатором 9.3 соответствии с определенными состояниями счетчика 7 на вход элемента задержки 1 поступают выходнойсигнал с выхода сумматора 3 или соответствующие начальные условияО(0), О( 1) со входов 10, 11. Поскольку состояния счетчика периодически повторяются, то начальные условия О(0 ), О(1) вводятся периодически, и сигнал на выходе 5 скольугодно большое время будет сикусоидальным. Счетчик 7 находится в режиме циклического счета, т.е. при-разрядном счетчике любое его состояние из 2 возможных состояний повторяется с периодом 2". 1 исло отсчетов в периоде выходного сигнала равно Р/, и значение любого отсчета должно периодически повторяться. Например, если 1/ =2 , то каждому значению отсчета выходного сигнала соответствует определенное состояние счетчика 7. Начальные условия 1)(0), О(1) можно подавать на вход элемента загде- частота гекерации устрой -ства;- частота генератора тактовых импульсов б,Сигнал на выходе сумматора 3 сови адае т с си ну соидал ь ным при н ач ал ь - кых условиях1092516 держки 1 при любых, следующих друг за другом, состояниях счетчика 7, например 1,, 11 и О, , 00;О, , 00 и О, ,01. При других состояниях счетчика 7, не соответствующих выбранной паре последователь ных состЬяний, на вход элемента задержки 1 необходимо подавать сигнал (кодс выхода сумматора 3 для обеспечения рекурсивного алгоритма функционирования устройства. Дешифра- О тор 8 и коммутатор 9 осуществляют функцию распознавания состсяния счетчика 7 и подачу на нход элемента задержки 1 начальных условий 0(0), (1или выходного сигнала О(Е с выхода сумматора 3. Если для ввода начальных условий выбрать, например, состояния счетчика 7 000 иО, , 01, то состояние коммутатора 9 можно определить по таблице,Управляющиевходы коммутатора Выход коммута- тора Выходысчетчика 25 30 0(0 1 00 О 0 00 1 1 01 О 0 8 Р 2 Н 40 где Г - частота генератора тактовыхимпульсов 6,Шаг дискретизации сигнала 6 выбирается из условия В (с 1 для обеспечения требуемой точности.45 В известных устройствах для уменьшения шумов применяют сложные схемыкоррекции 13 или увеличивают коли,чество разрядов узлов генератора Г 2,),причем во втором случае сигнал на50выходе устройства через некотороевремя все равно станет шумовым.Предлагаемый генератор длительноевремя может генерировать синусоидаль.ный сигнал за счет периодической самокоррекции. При экспериментальной про 55 верке шумы от округлений нычисленийне возрастали за время наблюденийпри 8-ми разрядных узлах генератора. 1 1 14 / е е е р ВНИИПИ Заказ 3256/33 .Тираж 699 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 Элементы задержки 1 и 2 соединены последовательно, а управляющие входы подключены к выходу генератора тактовых импульсов 6. Этим достигается задержка на один такт сигнала на выходе элемента задержки 1 относительно элемента задержки 2. Блок умножения 4 предназначен для умножения сигнала с выхода элемента задержки 1 на коэффициент 2 ц, Если в определенный момент времени счетчик 7 находится в сосгоянии О 00 (см. таблицу ), то на выходе коммутатора 9 находятся начальные условия О(0со входа 10. Фронтом очередного тактового импульса осуществляется запись начальных условий О(0 ) в элемент задержки 1 и изменение состояния счетчика 7, Новое сос- тояние счетчика 7 через дешифратор 8 определяет прохождение на выход коммутатора 9 начальных условий 0(1 со входа 11. Фронтом последующего тактового импульса с выхода генератора 6 осуществляется запись начальных условий О(0 ) в элемент задержки 2, запись О( 1) в элемент задержки 1 и получает прирост счетчик 7. Сигнал с выхода элемента задержки 1 умножается блоком умножения на 2 о и поступает на прямой вход сумматора 3, на инверсный вход которого поступает сигнал с выхода элемента задержки 2. На выходе сумматора 3 получаем сигналО(2 ) = 2 а О(1) - О(01.Новое состояние счетчика 7 через дешифратор 8 разрешает прохож ение на выход коммутатора 9 сигнала с выхода сумматора 3, а фронтом третьего тактового импульса осуществляется изменение состояния выходов элементов задержки 1,2 , состояния счетчика 7. На выходе сумматора 3 сигнал соответ. ствует разностному уравнению (1) до тех пор, пока счетчик 7 не установится в состояния, соответствующие йонторному вводу начальных условий.Частота Е генерируемых колебаний определяется выражением