Цифровой синтезатор частот

(Я)4 НОЗ В 1900 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Всесоюзный заочный электротехнический институт связи(56) Гнашек Ю, Р. Справочник по цифроаналоговым и аналого-цифровым преобразователям. Изд-во Радио и связь, 1982, с, 255 - 259.Авторское свидетельство СССР1157641, кл. Н 03 В 19/00, 05.12.83.(54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает расширение диапазона выходных частот. Цифровой синтезатор содержит опорный генератор 1, блок 2 формирования кода частоты, накапливающий сумматор (НС) 3, функциональный преобразователь 4, элементы задержки 5 и 6, управляемь 1 й делитель 7 частоты и Р-триггер 8..801290470 Блок 2 формирует управляющий код частоты К п старших разрядов кода Кпоступают на управляющий вход НС 3, а гп младших разрядов - на управляющий вход управляемого делителя 7. В НС 3 формируется код фазы Ксинтезируемого колебания. Предельная тактовая частота определяется числом разрядов п. Информация с НС 3 преобразуется функциональным преобразователем 4 в аналоговый сигнал нужной формы. Разрядность кода Ку меньше разрядности управляющего кода Кр. Код К, имеет не более 8 в 10 разрядов, а разрядность кода Кр может достигать 32. Для получения нужного количества синтезируемых частот на вход переноса НС 3 в определенные тактовые моменты подаются корректирующие единичные импульсы. Формирование корректирующей последовательности выполняетуправляемый делитель 7. Р-триггер 8 обеспечивает требуемую длительность корректирующих импульсов. 1 ил.Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных, радиопередающих и измерительных устройствах.Целью изобретения является расширение диапазона выходных частот.На чертеже представлена электрическая структурная схема цифрового синтезатора частот.Цифровой синтезатор частот содержит опорный генератор 1, блок формирования кода 2 частоты, накапливающий сумматор 3, функциональный преобразователь 4, первый элемент задержки 5, второй элемент задержки 6, управляемый делитель 7 частоты, Р-триггер 8.15Цифровой синтезатор частот работает следующим образом.В накапливающем сумматоре 3 при подаче на его тактовьй вход импульсов синхронизации формируется код фазы синтезируемого колебания К. Информация с вы ходов накапливающего сумматора 3 преобразуется функциональным преобразователем 4 в аналоговый сигнал нужной формы (например, синусоидальный). При этом функциональный преобразователь 4 может состоять либо из последовательно соединенных блока управления, линии задержки, делителя частоты и фильтра нижних частот, либо из последовательно соединенных постоянного запоминающего устройства, цифроаналогового преобразователя и фильтра нижних частот (на чертеже не показаны).Принцип действия цифрового синтезатора частот основан на том, что количество разрядов п кода К, необходимого для работы функционального преобразователя 4, меньше количества разрядов управляющего кода К .1 ) с выходов блока формирования кода 2. Обычно и не превышает 8 - 10 разрядов, в то время как величина (гп + п), определяемая требуемым количеством синтезируемых частот, может достигать 32 и более разрядов. Разрядность накапливающего сумматора 3 равна требуемой разрядности п кода фазы К, При этом на управляющий вход накапливающего сумматора 3 поступает код Кр, образованный и старшими разрядами управляющего кода, Число возможных 45 значений кода Кр - 2". Для получения ижного количества синтезируемых частот 2 +") на вход переноса накапливающего сумматора 3 в определейные тактовые моменты подаются корректирующие единичные импульсы. В эти такты к содержимому накап ливающего сумматора 3 прибавляется не Кк, а (КРи + 1), за счет чего средняя скорость накопления кода фазы и синтезируемая частота повышаются.Формирование корректирующей последовательности выполняет управляемый дели тель 7. Р-триггер 8 служит для обеспече. ния длительности корректирующих импульсов, равной длительности тактового интервала Т. Первый и второй элементы задержки 5 и 6 компенсируют задержки в управляемом делителе частоты 7 и Р-триггере 8, обеспечивая необходимое временное соответствие сигналов.Блок формирования кода 2 вырабатывает (гп + и)-разрядный код частоты Кр.Очевидно Кк = Кр+ 2 К. Равномерная последовательность с частотой Ь=ф поступает на тактовый вход т-разрядного управляемого делителя 7, который под действием управляющего кода Кг преобразует ее в неравномерную последовательность со средней частотойг т КРл,2пропуская на выход Кг импульсов из каждых 2 . Выходная последовательность управляемого делителя 7, импульсы которой из-за внутренних задержек запаздывают по отношению к соответствующим импульсам выходной последовательности опорного генератора 1 на время тк, поступает на Р-вход триггера 8. На тактовый вход (С-вход) которого с выхода первого элемента задержки 5 поступает последовательность импульсов опорного генератора 1, задержанная относительно исходной на т = ткк + 1, где 1 - время подготовки Р-триггера 8, Таким образом обеспечивается устойчивое формирование выходного сигнала Р-триггера 8.Равномерная последовательность частоты задержанная на (т + т) относительно выходной последовательности опорного генератора 1, формируется на выходе второго элемента задержки 6 (вносимая им задержка т равна времени задержки переключения Р-триггера 8) и поступает на тактовый вход п-разрядного накапливающего сумматора 3. В каждом такте к содержимому накапливающего сумматора 3 прибавляется двоичное число Кгп, если на вход переноса накапливающего сумматора 3 с выхода триггера 8 поступает нуль и (Кг + 1), если на входе переноса единица. Полная емность накапливающего сумматора 3 соответствует фазе 2 Т/Я, где Я - целое число, определяемое конкретной структурой функционального преобразователя 4. Поэтому на каждом такте фаза синтезируемого колебания увеличивается на ро = 2 т К/Я 2" или на р= 2 т ( К р + 1) /Я 2".В течение цикла работы синтезатора, т.е.2 +") тактов (Т= 2 +") Т), с выхода Р-триггепа 8 поступает Х = 2" Кединиц (К,из каждых 2 ) и Хо = 2" (2 - Кк ) нулей. Тогда Хп раз фаза увеличивается на ро и Х раз - на р. Полная фаза за цикл равна1290470 Составитель Ю. КовалевРедактор Т. Парфенова Техред И. Верес Корректор Л. ОбручарЗаказ 791354 Тираж 922 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 45Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Такому фазовому набегу за время Тнсоответствует средняя частота Ф 1 т К 2%Ты Я 272 ф й 2 5На основе информации, поступающей с выхода накапливающего сумматора 3, функциональный преобразователь 4 формирует аналоговый сигнал заданной формы. В зависимости от типа применяемого функциональ ного преобразователя эта информация может состоять из кода фазы К, кода частоты Кг и сигнала переполнения Р в любых сочетаниях.Корректирующая последовательность, подаваемая на вход переноса накапливающего сумматора 3, формируется управляемым делителем 7 с некоторыми ошибками, Импульс на вход переноса может прийти несколько раньше или позже, чем это необходимо для точного формирования кода фазы К,. Эти ошибки приводят к появлению ошибок вычисления кода фазы К, которые циклически повторяются. Длина каждого цикла 2 тактов.При соответствующем выборе алгоритма работы управляемого делителя 7 величи на ошибок достаточно мала, Если эта величина не превышает Ч единиц младшего разряда, то точный р-разрядный выходной код фазы может быть получен при использовании (р+с 1) -разрядного накапливающего сумматора 3. Предельная частота тактирования накапливающего сумматора уменьшается с ростом числа разрядов, что связано с уменьшением быстродействия входящего в его состав комбинационного сумматора. Поэтому диапазон синтезируемых частот расширяется с уменьшением разрядности используемого накапливающего сумматора, Управляемые делители частоты при соответствующей реализации работоспособны на более высоких частотах, чем накапливающие сумматоры, выполненные на той же элементной базе, и их быстродействие на диапазон синтезируемых частот практически не влияет.В предлагаемом устройстве за счет уменьшения требуемой разрядности накапливающего сумматора расширяется диапазон синтезируемых частот. Например, для получения 2" частот можно использовать не 32-х, а 8-разрядный накапливающий сумматор.В качестве управляемого делителя 7 может быть использована, например, микросхема К 155 ИЕ 8, а блок формирования кода 2 может быть выполнен в виде переключателей и преобразователей кодов.Таким образом, основное преимущество цифрового синтезатора частот заключается в расширении диапазона синтезируемых частот и его применение позволяет на основе метода прямого синтеза, обуславливающего высокую скорость переключения частот, решать задачи, ранее разрешимые лишь методами косвенного синтеза частот. Формула изобретенияЦифровой синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные опорный генератор и управляемый делитель частоты, последовательно соединенные накапливающий сумматор и функциональный преобразователь, а также блок формирования кода частоты, выход старших разрядов которого подключен к .управляющему входу накапливающего сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона выходных частот, между выходом опорного генератора и тактовым входом накапливающего сумматора введены последовательно соединенные первый элемент задержки и второй элемент задержки, а также введен Р-триггер, выход которого подключен к входу переноса накапливающего сумматора, тактовый вход и Р-вход Р-триггера соответственно подключены к выходу первого элемента задержкй и выходу управляемого делителя частоты, управляющий вход которого соединен с выходом младших разрядов блока формирования кода частоты.