Цифровой синтезатор частот

)4 НОЗ В СССР ЪПИ ГОсудФРственный нОми ОО ДЕЛАМ ИЗОВРЕтЕНИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ский ьство 19/00 и Р К АВТОРСКОМУ СВИДЕ(56) Авторское свидетельство СССРУ 813675, кл. Н 03 В 19/00,25.10.78.Авторское свидетел СССР1 813677, кл. Н ОЗ В07.06.79.(54) (57) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ,содер)кащий последовательно соединенные блок установки частоты, накопитель и преобразователь кодов, выходы старших разрядов которого подключены к соответствующим адресным входам первого и второго блоков памяти, перемножитель кодов, первая группа входов которого подключена к соответствующим выходам второго блока памяти, последовательно соединенныерегистр памяти, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот,блок синхронизации,выход которогоподключен к управляющим входам накопителя и регистра памяти, а выходзнакового разряда преобразователякодов подключен к входу знаковогоразряда регистра памяти, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения спектральной чистоты выходного сигнала, введен сумматор,при этом выходы перемножителя кодовсоединены поразрядно с первой группой входов сумматора, выходы которого соединены с соответствующими пораэрядными входами регистра памяти,вторая группа входов сумматора соединена поразрядно с соответствующими выходами первого блока памяти, прэтом выходы младших разрядов преобразователя кодов подключены к соответствующим входам второй группы входовперемножителя кодов.Изобретение относится к радиотезнике и может. использоваться для получения сетки частот в системах связи,в устройствах вычислительной и измерительной теники,. 5Цель изобретения - повышение спектральной чистоты выходного сигнала,,На чертеже изображена структурнаяэлектрическая схема цифрового синтезатора частот, ОПредлагаемое устройство содержитблоксинхронизации, блок 2 установки частоты, накопитель 3, преобразователь 4 кодов, первый 5 и второй 6блоки памяти, перемножитель 7 кодой, 5сумматор 8, регистр 9 памяти,цифроаналоговый преобразователь,ЦАП 7 О, фильтр нижних частот (ФНЧ)1,Цифровой синтезатор частоты работает следующим образом.При помощи блока 2 установкичастоты в двоичном коде устанавливается число А, определяющее значение выходной частоты синтезатора.При 25работе на выходе накопителя 3 результирующие значения чисел обновляются счастотой синхронизации Г , задаваемой блоком 1 синхронизацйи. Кодчисла В с выходов накопителя 3 пос-. - З 0тупает иа входы преобразователя 4кода, Старшие иэ выходных разрядовпреобразователя 4 кодов образуют2 слоев по наибольшему возможномучислу ступенчатых приращений накаждый линейный участок аппроксимируемой синусоидальной функции).В результате в произвольнь.й тактовый момент частоты Г., на выходе преобразователя 4 кодов формируется 40 1-й адрес обращения к первому 5 и второму 6 блокам памяти и множитель 1, поступающий на вторые входы перемножителя 7 кодов (д = 1,2 ш,1,2 р). В первый блок 5 памяЩти занесены 2 цифровых значений синусоидальной функции А; = з 1 пХ; равномерно расположенных на дуге единичной окружности аргументов в пределах одного квадранта, Во второй 50блок 6 памяти занесены приращения синусоидальной функции от каждого линейного участка ее кусочно-линейный аппроксимации В; = А;-А; . Значение А и В одновременно выби раются иэ первого 5 и второго 6 блоков памяти адресными выходами старших разрядов преобразователя 4 кодов и поступают соответственно на первые входы перемножителя кодов 7 и на вторые входы сумматора 8.Величина В; = з 1 пХ . - з 1.пХ; умноженная на двоичную кодовую комбинацию 1/2 числа 1, образующегося на выходах младших разрядов преобразователя 4 кодов, дает положительную поправку к синусу грубого угла Х; при определении модуля функции Адля любого текущего аргу 1ментаА; =А+21 В;,где сомножитель 2 - масштабный ко эффициент, учитывающий, что операции умножения и сложения выполняются над двоичными числами меньшеединицы.В результате на выходе сумматора 8 формируется последовательностьидискретньм цифровых значений амплитуды линейной аппроксимации синусоидальной функции, которая поступает на вход регистра 9 памяти.На выходе ВСЯ преобразователя 4кодов изменяется состояние на каждом втором импульсе переполнения накопителя 3 и в результате на выходеБСН формируется импульсная последовательность, соответствующая изменению знака выходного сигнала, В регистре 9 памяти вычисленные значениямодуля амплитуды А; и знака амплитуды хранятся в теченйе времени 1 ЯС,после чего сменяются новыми. Код синусоиды с выхода регистра 9 памятипоступает на,разрядные входы ЦАП 10,причем выход ЗСИ регистра 9 памятипоступает на знаковый вход ЦАП О.В результате на выходе последнегоформируется синусоидальный сигнал,который через ФНЧ 11 поступает навыход синтезатора частоты.Частота выходного сигнала Г= аГ /4 Я,где Я = 2" - емкость йакопителя 3, которая численно совпадает с максимальным числом дискретныхточек формирования синусоидальногосигнала в пределах одного квадранта.Следовательно, если а = 1., то имеетслучай синтеза минимальной выходнойчастоты, равной Г/4 Н, то же выражение определяет и шаг дискретностичастоты на выходе синтезатора частоты,Часть младших разрядов К накопителя можно не испольэовать, поэтомут+р=пс,з 119045Максимальная погрешность отклонения каждого линейного участка (из 2 возможных) от синусоиды в пределах одного квадранта выражается зависимостью 5 7 4надцати точным разрядам вычисления значений синусоиды.В реальных синтезаторах частот погрешность вычисления синусоиды дополнительно увеличивается за счет ограничения разрядной сетки входящих в него блоков, поэтому в предлагаемом устройстве при ш5 (3,8) достигается 10 (6167 точных разрядов вычисления синусоиды, а в известном всего лишь 7 5,10) точных разрядов.В предлагаемом цифровом синтезаторе частот точность вычисления синусоиды возрастает на два двоичных разряда, при увеличении ш на единицу. За счет линейной аппрокси,мации синусоиды, как огибающей, на которой расположены дискретные значения функции А " (в результате обЭразуется обобщенная линейно-ступенчатая аппроксимация), по сравнению с известным устройством при одних и тех же аппаратурных затратах, существенно повышается спектральная чистота (точность цифрового вычисления синусоиды) выходного сигнала. и+ 81 пХф)0 5Наибольшее значение максимальной погрешности 6 макс. на линейном участке при ХФ/2 и определяется иэ1 Лфвыражения/ъ.Дмакс.соз -- -(1-соз -- -) .2 ефх 2 фф 7 Значение погрешности Д макс. зависит только от числа линейных участков .иа четверть периода и например, при 25 ш5 (32 линейных участка) Д макс.0,00031, что соответствует один-лиал ППП "Патент"Ужгород, ул.Проектная, 4