Цифровой синтезатор частот

: Яйй 3тг";",. ",.;,",1 Ц,3л ИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СТВУ Н(5 7) е относится к радиозобретения - повышевия. Цифровой синтезаржит управляемый г-р13 частоты с перемения, блок установки 3 зобретен е. Цель стродейс стот сод ители 2 эф, деле техни уменьшения тра 9, 3 ил.1, де ным к 8,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСМОМУ СВИДЕТ(56) Авторское свидетельствоУ 1295513, кл. Н 03 Ь 7/16,Н 03 С Э/10, 04,01.84Авторское свидетельство ССУ 1417186, кл. Н 03 Ь 7/16,03 С 3/10, 28.10.86,4) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТ выходной частоты, частотофазовый детектор 4, фильтры 5 и 9 нижних частот, опорный г-р 6, делитель 7 частоты с фиксированным коэф, деления, фазовый детектор 8,ЕБ-триггер 10,эл-т задержки 11, эл-т И 12, инвертирующий сумматор 14 и инвертор 15. Данное устройство образует два параллельных кольца автоподстройки: основное узкополосное и дополнительное широкополосное. Дополнительное кольцо работает на частоте сравнения, значительно превышающей частоту заданного шага сетки. Цель достигается за счет того, что подстройка управляющего напряжения осуществляется в п раз чаще, чем ае если бы работало только одно основное кольцо, а также за счет степени фильтрации филь151008Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемопередающей и контрольно-измерительной аппаратуре,5Целью изобретения является повышение быстродействия.На фиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема цифрового синте"затора частот; на фиг. 2 - функциональная электрическая схема инвертирующего усилителя; на фиг. 3 (а,б,ви г) - диаграммы, поясняющие работуцифрового синтезатора частот,ЮЦифровой синтезатор частот содержит управляемый генератор (УГ) 1,первый делитель частоты с переменнымкоэффициентом деления (ДПКД) 2, блок3 установки выходной частоты, частотнофазовый детектор (ЧФД) 4, первый 20фильтр нижних частот (ФНЧ) 5, опорный генератор б, делитель частоты сфиксированным коэффициентом деления(ДФКД) 7, фазовый детектор (ФД) 8,второй фильтр нижних частот (ФНЧ) 9,КБ-триггер 10, элемент 11 задержки,элемент И 12, второй делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) 13, инвертирующий сумматор 14 и инвертор 15.30Инвертирующий сумматор 14 (фиг,2)содержит операционный усилитель 16и первый 17, второй 18 и третий 19резисторы,Цифровой синтезатор частот работает следующим образом.В цифровом синтезаторе частот параллельно основному (узкополосному) кольцу автоподстройки, состоящему из 40 УГ 1, первого ДПКД 2, ЧФД 4, первого ФНЧ 5, инвертирующего сумматора 14 и инвертора 15, включено дополнительное (широкополосное) кольцо автоподстройки из того же УГ 1, второго 45 ДПКД 13, элемента И 12, ФД 8, второго ФНЧ 9, выход которого подключен к второму входу инвертирующего сумматора 14 и инвертора 15, Дополнительное кольцо автоподстройки работает на частоте сравнения, значительно превышающей частоту заданного шага сетки.В режиме синхронизма импульсы с выхода первого Д 11 КД 2 практически почти совпадают с опорными импульсами, поступающими на второй вход ЧФД 4, т.е, основное кольцо автоподстройки представляет собой систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) с астатизмом второго порядка (фиг. 3, а и б - моменты времени С -). Опорные импульсы с выхода ДФКД 7 поступают на вход ФД 8 (шина "Выборка-запоминание") и запускают его генератор пилообразного напряжения (фиг,3). Одновременно эти же импульсы поступают на вход сброса второго ДПКД 13 и на Б-вход КБ-триггера 10, устанавливая его с состояние логической "1", по выходу, С выхода КЯ-триггера 10 уровень логической "1" поступает на второй вход элемента И 12 и разрешает прохождение сигналов по первому его входу с выхода второго ДПКД 13. После сброса импульсов с выхода ДФКД второй ДПКД 13 начинает новый счет, т.е. оба делителя начинают счет одновременно. Импульс с выхода второго ДПКД 13 через элемент И 12 поступает на другой вход ФД 8, а через элемент 11 задержки - на К-вход КЯ-триггера 10, переводя его в состояние логического "О", Этот сигнал с выхода КБ- триггера 10 поступает на второй вход элемента И 12 и закрывает его, После этого второй ДПКД 13 начинает новый счет импульсов, но не успевает его завершить, так как импульс с выхода ДФКД 7 сбросит его и оба делителя начнут счет сначала. А КБ-триггер 10 этим же импульсом установится в исходное состояние, и процесс повторится. Если до прихода сдедующего импульса с выхода ДФКД 7 (до окончания развертки в ФДВ) появится второй импульс с выхода второго ДПКЦ 13, то он не пройдет через элемент И 12, так как на втором входе элемента И 12 присутствует сигнал "Лог,О" с выхода КБ- триггера 10.Таким образом, в режиме синхронизма импульс выборки должен проходить всегда в одну и ту же точку пилообразного напряжения (фиг. 3, в и г - моменто - , ), т,е. на выходе ФД 8 или входе второго ФНЧ 9 формируется определенная величина управляющего напряжения Ч, которое поступает на второй вход инвертирующего сумматора 14. А на выходе ЧФД 4 в результате сравнения двух" потоков импульсов формируется основное управляющее напряжение 7 ,которое через первый ФНЧ 5 поступает на первый вход инвертирующего сумматора 14. При этом управляющее напряжение на управляющем входе УГ 1 равно вэвешен 1510080ной сумме управляющих ходов первого ФНЧ 5 и Ч 2 Ч = Ч + Еинапряжений с вывторого ФНЧ 95 выбирается из Коэффициент инвертирующеого на основе Весовой коэффициент иследующих соображений.усиления многовходногого усилителя (построенноперационного усилителя 16 с заземленным неинвертирующим входом, фиг.2) определяется какосК1 где К - сопротивление обратной связи операционного усилителя;Н - сопротивление соответствую 1щего резистора, 20С помощью резисторов, включенных во входную цепь, можно реализовать весовые коэффициенты для каждого из слагаемых, если принять, что первый резистор 17 равен третьему резистору 25 19, а второй резистор 18 .равен К =и Н(, где К - сопротивление второго резистора 18; Е- сопротивление первого резистора 17Каждому значению управляющего нап ряжения на управляющем входе УГ 1 соответствует определенная частота на его выходе, Для изменения частоты выходного сигнала цифрового синтезатора частот на определенную величину Ь Й (шаг) нужно на соответствующую величину изменить управляющее напряжение Ь Ч, . Если выбрать частоту опорных импульсов в дополнительном кольце в и раз больше, чем в40 основном, определяемом заданным шагом сетки частот, то при одновременном переключении коэффициентов давления на единицу первого ДПКД 2 и второго ДПКД 13 от блока 3 установки вы ходной частоты напряжение на выходе ЧФД 4 в течение первого периода регулирования не изменится, так как еще не пришел импульс с выхода первого ДПКД 2 и информация о рассогласовании 50 сохраняется старея (до переключения). Но за это время в дополнительном кольце автоподстройки пройдет и периодов регулирования, Причем после первого же периода регулирования управляющее напряжение на выходе ФД 8 изменится на величину ЬЧ = иЬ Ч, где. Ь Ч, изменение управляющего напряжения, которое было бы на выходе ЧФД 4; если бы работало только одно основное кольцо (фиг, 3, в и. г - моменты времени- ). Тогда после первого же периода регулирования в дополнительном кольце суммарное управляющее напряжение УГ 1 станет равноЧ = Ч ++Ч +++ - - = Ч + - - + ЬЧи и ит.е, изменится на величину Ь Ч как и требовалось для заданного приращения частоты ЬГ . Если система близка к оптимальной по управлению, то может получиться так, что после переключения к моменту окончания первого периода регулирования основного кольца автоподстройки с помощью подстройки по дополнительному кольцу, система уже войдет в синхронизм и управляющее напряжение на выходе первого ФНЧ 5 останется без изменения, т.е. вся подстройка произойдет с помощью дополнительного кольца автоподстройки (на фиг. Зб видно, что если бы работало только основное кольцо автоподстройки, то после первого периода было бы рассогласование Ь в момент времени С ). Если система управления не оптимальная или и невелико, то после первого периода регулирования основного кольца автоподстройки система может не успеть войти в синхронизм и на выходе ЧФД 4 будет какое-то рассогласование Ь(1(Ы 71, значительно меньше, чем в(случае, если бы работало только одно основное кольцо, В следующих периодах это рассогласование будет отработано.Таким образом, в предложенном цифровом синтезаторе частот получится выигрыш по быстродействию примерно в и раз из-за того, что подстройка управляющего напряжения осуществляется в и раз чаще, чем если бы работало только одно основное кольцо автоподстройки. Дополнительным преимуществом предложенного цифрового синтезатора частот является то, что в дополнительном кольце автоподстройки пропорционально уменьшению управляющего напряжения на выходе инвертирующего сумматора 14 в и раз, также в и раз уменьшается уровень помехл с частотой срав1510080 Составитель А. МышакинРедактор Г.Гербер Техред Л,Олийнык Коррект ор исов Подписноеи открытиям при ГКНТ СССРб., д. 4/5 Заказ 5829/56 Тир ВНИИПИ Государственного коми113035, Мос 884та по иЖ,бретения аушская Гагарина, 1 11 ФФПроизводственно-издательский комбинат Патент , г.ужгор нения с выхода ФД 8. Это позволяетпри необходимости несколько уменьшитьстепень фильтрации второго ФНЧ 9 итем самым также повысить быстродействие. Формула изобретения 10Цифровой синтезатор частот, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор, первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления, частотнофазовый детектор и 15 первый фильтр нижних частот, последовательно соединенные делитель частоты с,фиксированным коэффициентом деления, фазовый детектор и второй фильтр нижних частот, последовательно соединенные 20 второй делитель частоты с переменным коэффициентом деления и элемент задержки, блок установки выходной частоты, опорный генератор, элемент И и КЯ- триггер, 8-вход которого подключен к 25 первому выходу делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления и к входу сброса второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления, К-вход КЯ-триггера соеди нен с выходом элемента задержки, авыход - с первым .входом элемента И,второй вход элемента И соединен с вхо"дом элемента задержки, выход элементаИ соединен с другим входом фазовогодетектора, выход управляемого генератора подключен к входу второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления, выход блока установкивыходной частоты соединен с установочными входами первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления, второй выход делителячастоты с фиксированным коэффипиентом деления соединен с другим входомчастотнофазового детектора, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения быстродействия, введены последовательно соединенные инвертирующий сумматор и инвертор, выход которого подключен к управляющему входууправляемого генератора, первый ивторой входы инвертирующего сумматораподключены соответственно к выходампервого и второго фильтров нижних частот, а выход опорного генераторасоединен с входом делителя частотыс фиксированным коэффициентом деле"ния.