Цифровой генератор синусоидальных колебаний

(5 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬС У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТНРЫПФ ВТОРСНОМУ СВИД(71) Куйбышевский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут им.В.В.Куйбышева(56) 1Авторское свидетельство СССРУ 813798, кл. Н 03 1. 7/16, 26.02.79.2. Смеляков В.В. Цифровая измерительная аппаратура инфранизких частот. М., "Энергия", 975, с.113,130(прототип),(54)(57) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий последовательно соединенные генераторимпульсов, делитель частоты, программируемый делитель частоты, первыйсчетчик, постоянное запоминающееустройство и первый цифроаналоговыйпреобразователь, о т л н ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью обес-,печения программного управления частотой, амплитудой и паузой междупериодами синусоидальных колебаний,введены последовательно соединенныепервый делитель частоты с дробнопеременным коэффициентом деления,второй делитель частоты с дробнопеременным коэффициентом деления,второй счетчик, регистр памяти ивторой цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные третий счетчик, блок сравнения и элемент задержки, выход которого подключен к входу размещения предустановки второго счетчика, а также введены формирователь импульсов и блок памяти, входы которого соединены с второй группой выходов первого счетчика, первая, вторая и третья группы выходов блока памяти подключены соответственно к управляющим входам программируемого делителя частоты, к управляющим входам второго делителя частоты с дробнопеременным коэффициентом деления и к входам предустановки второго счетчика, вход формирователя импульсов объе.- динен с управляющим входом третьего счетчика и подключен к выходу блока сравнения, вторая группа выходов кото рого объединена с. управляющими входами первого делителя частоты с дробнопеременным коэффкциентом деления н подключена к выходу постоянного запоминающего устройства, вход и вы:ход первого делителя частоты с дроб" нопеременным коэффициентом деления соответственно подключены к выходу генератора импульсов и к сигнальному входу третьего счетчика, а первый и второй выходы формирователя импульсов соответственно подключены к входу разрешения записи регистра памяти и к вхгду сброса третьего счетчика.1 1,1336Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в автоматизированных стендах для снятиядинамических характеристик цифровых приводов.5Известен цифровой генератор.синусоидальных колебаний, содержащий генератор переменной частоты,генератор фиксированной частоты,логический блок, последовательносоединенные счетчик, постоянное запоминающее устройство, цифроаналоговое устройство, переключательполярности и устройство подавле"ния помех, а также первое и второеустройства управления 1 1.Недостатком такого цифрового генератора синусоидальных колебанийявляется невозможность программного задания амплитуды выходного сигнала,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяцифровой генератор синусоидальныхколебаний, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов,делитель частоты, программируемыйделитель частоты, первый счетчик,постоянное запоминающее устройствои первый цифроаналоговый преобразователь 21.ЗООднако известный цифровой генератор синусоидальных колебаний не обеспечивает получение последовательнос"ти синусоидальных колебаний с программируемыми значениями частоты, 35амплитуды, постоянной составляющейкаждого периода и паузы между периодамиеЦель изобретения - обеспечениепрограммного управления частотой,амплитудой и паузой между периодами синусоидальных колебаний.Поставленная цель достигаетсятем, что в цифровой генератор синусоидальных колебаний, содержащийпоследовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты,про 1 раммируемый делитель частоты,первый счетчик, постоянное запоминающее устройство .и первый цифроаналоговый преобразователь, введены последовательно соединенные первый делитель частоты с дробнопере.менным коэффициентом деления, второйделитель частоты с дробнопеременнымкоэффициентом деления, второй счетчик, регистр памяти и второй цифроаналоговый преобразователь, последо 46 . 3вательно соединенные третий счетчик, блок сравнения и элемент задержки, выход которого подключен к входу разрешения предустановки второго счетчика, а также введены формирователь импульсов и блок памяти, входы которого соединены с второй группой выходов первого счетчика, первая, вторая и третья группы выходоФ блоька памяти подключены соответственно к управляющим входам программируемого делителя частоты, к управляющимвходам второго делителя частоты сдробнопеременным коэффициентом деления и к входам предустановки второгосчетчика, вход формирователя импульсов объединен. с управляющим входом,третьего счетчика и подключен к выходу блока сравнения, вторая группавходов которого объединена с управляюшими входами первого делителячастоты с дробнопеременным коэффициентом деления и подключена к выходу постоянного запоминающего устройства, вход и выход первого делителя частоты с дробнопеременным коэффициентом деления соответственноподключены к выходу генератора импульсов, и к сигнапьнбму входу третьего счетчика,а первый и второй выходы формирователя импульсов соответственно подключены к входу разреше"ния записи регистра памяти и к входусброса третьего счетчика.На чертеже изображена структурная электрическая схема цифровогогенератора синусоидальных колебаний.Цифровой генератор синусоидальных колебаний содержит генератор1 импульсов, делитель 2 частотыпрограмируемый делитель 3 частоты,первый счетчик 4, постоянннезапоминающее устройство ПЗУ 5,первыц цифроаналоговый преобразователь ЦАП 6 блок 7 памяти, первый делитель частоты с дробнопеременным коэффвциентом деления(ДДПКД ) 8, второй ДДПКД 9, второйсчетчик 10,.регистр 11 памяти, второй ЦАП 12, третий счетчик 13,блок 14 сравнения, элемент 15 задержки, формирователь 16 импульсов.Цифровой генератор синусоидальных колебаний работает следующим образом.После сброса устройства в исходное состояние на первой, второй итретьей группах выходов блока 7 памя.33 ДДПКД 8 и 9. а 51 л (2 Я 1+ 1 Ц 45 охг Н, зти присутствуют кодыИ(о),И (о) и К (о), определяющие соответственно коэффициент деления программируемого делителя 3, знаменатель коэффициента деленная второго ДДПКД 9 и состояние предустановки второго счетчи-. ка 10. Импульсы с частотой следования Г(о) = Г /)с И (о), где Г - час . тота импульсов генератора 1;К - коэффициент деления 2, посту- О лают на вход первого счетчика 4, выходы младших разрядов которого задают соответствующий адрес в ПЗУ 5. На выходе последнего появляется функциональная последователь ,ность кодов, поступающая на входы первого ЦАП 6.С приходом 2 -го импульса на вход первого счетчика 4 завершается формирование периода выходного сигнала, код иа группе входов первого счетчика 4, соединенных с входами ПЗУ 5, принимает значение "00", а код на выходах старших разрядов ( вторая группа выходов ) первого счетчика 4 25 увеличивается на единицу, программа в блоке 1 памяти переходит на шаг с новыми значениями И ч , И1 МфЮ), и начинается фор миров ание второго периода выходного сигнала 30 и т.д.На выходах ПЗУ 5 и на входе первого ЦАП 6 в аналоговой форме формируется последовательность синусоидальных сигналов вида где К - максимальное значение выходотах 40ного кода ПЗУ 5;1; - частота выходных колебаний,программно зада-ваемая на каждомшаге При сбросе в исходное состояние 50 второй счетчик )О и регистр 1 предустанавливаются в состояние Н (О) После сброса блок 14 сравнения находится в состоянии несовпадения кодов, и логический уровень "1" на55 его выходе разрешает счет импульсов третьему счетчику 13 и через элемент 15 задержки разрешает счет им" 646 4 пульсов второму счетчику О из состояния предустановкиЧислитель дробных коэффициентов первого 8 и второго 9 ДДПКД равен 2", где и - число их разрядов (равное числу разрядов выходного кода Б О(1) ПЗУ 5), а знаменатель равен соответственно значению кода на управляющих входах каждого из.На счетный вход третьего счетчика 13 поступают импульсы частотойй (О)/2, а на счетный вход о второго счетчика 10 импульсы с частотой ГМ (О М О)2 2 . По исте 2 лчении времени :М О) - =сооММ (о)код на выходе третьего счетчика 13достигает значения Во(0, на кодН на выходе второго счетчика зиа"й 10чения й О)+ М (О), Блок 15 сравнения переходит в состояние совпадения и Формирует на выходе уровень логического "0", который запрещает по входу управления третьего счетчика 13 счет импульсов н через время задержки Т элемента задержки предустанавливает второй счетчик 1 О в.состояние Ю (О) . При изменении уровня на входе формирователя 16 импульсов с логической "1" на логический "0" на его первом выходе Формируется импульс разрешения записи регистру 11, и в него записывается код,Н =й (О) +Й (О.фм,0) Дпя записи необходимо выполнить усф1,х, гдедли тельность импульса на выходе форми-, рователя 16 импульсов, Ед - предельное значение частоты импульсов на счетном входе второго счетчика 10Блок 14 сравнения находится в состоянии совпадения до изменения кода Й (1) в момент переадресации ПЗУ 5. При этом на выходе блока 14 сравнения формируется уровень логи-. ческой "1", который поступает на вход управленйя третьего счетчика 13, на вход формирователя 16 импульсов и на вход элемента 15. задержки.Начинается подсчет импульсов вторым 10 х" третьим 13 счетчиками и т.д. Для нормальной работы необходимовыполнить условие757/Е(Ь которое определяет требуемый коэффициент деления К делителя 2 : К)2"1133646 20 ЗО 35 аказ 9959/43 Т 87Подписи Таким образом, через время фс.после кажрого изменения кода импуль-, сом разрешения записи в регистр 11 записывается код, присутствующий в на его инФормационных входах, при 5 этом предыдущая запись автоматически стирается.Если в момент изменения кода Яо(3) происходит переход программы на новый шаг , то второй счет чик 10 сначала предустанавливается в состояние Нз, а через время начинает подсчет импульсов, На входы второго ЦАП 12 поступает функциональная последовательность кодов, 15 воспроизводимая на выходе последовательность сигналов вида М Ц 12 Р 1 оюа т + 3l/с фаэовым сдвигом, равным ьс, относительно последовательности на выходе первого ЦАП 6. При этом значения 3 ЙЩ , К (1) и Б (ь) программно задаются для каждого периода выход, ного сигнала и определяют соответственно частоту следования,. амплитуду и постоянную составляющую выходного сигнала. Если на шаге 1. на второй группе выходов блока 7 памяти вызван код 0(1) щ "ОО", то в течение шага 1 импульсы поступают на счетныи вход второго счетчика 10, и. регистр 11 находится в состоянииМ 3, обеспечивая на выходе второго ЦАП 12 паузу длительностьюК 2с уровнем И(1).При переходе первого счетчика 4из полностью, заполненного состояния в нулевое, что соответствуетокончанию Формирования выходной последовательности колебаний, программа автоматически переходит нашаг 1 = О, обеспечивая цикличностьработы,Если на шаге с на первой группевыходов блока 7 памяти вызван кодиМ,(1) = 00 , то импульсы не поступают на вход первого счетчика,и программа автоматически останавливается на шаге с.Таким образом, в предложенномциФровом генераторе синусоидальных колебаний на выходе второгоЦАП 12 Формируется последователь- .ность синусоидальных колебаний с программируемыми значениями частоты следования, амплитуды и постояннойсоставляющей каждого периода, с программным заданием паузы между выбранными периодами, а также осуществляется автоматическая остановка навыбранном шаге программы. Цля изменения параметров выходных синусои,дальных колебаний блок 7 памяти переводится в режим перезаписи, и внего заносится новая программа,