Способ цифрового формирования частоты

(51)5 Н 03 В 19/00 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ЕТЕНИЯ ЗС)Б ИСАНИш К ПАТЕНТ лих ГмбХ (О санлаге Юр (щ.:)М,46584087.и Паин А.АМ,: Радио. Основы теории и связь, 1981,ОРМИРОВАО Изобретение относится к области цифровой установки частоты сигнала и может использоваться в технике генерирования частоты.целью изобретения является обеспечение многоступенчатого с мелким шагом изменения частоты.На фиг, 1 представлено устройство, например, реализации способа цифрового формирования частоты; на фиг, 2 - график изменения частоты при изменении частоты управляющего сигнала на величину Л 1.Устройство (фиг, 1) содержит первый и второй преобразователи частоты а, 1 Ь, опорный кварцевый генератор 2, вычислители За, ЗЬ, блок 4 согласования, третий преобразователь 5 частоты, синхронный электродвигатель (СЭД) 6, первый и второй переключатели 7, 8, счетчик 9.Формирование частоты происходит следующим образом.(54) СПОСОБ ЦифНИЯ ЧАСтотЫ(57) Использованиетановки частоты си в области цифровой уснала и в технике генерирования частоты. Сущность изобретения: цифровое формирование частоты состоит в попеременном делении на разные целые . числа частоты кварцевого генератора и получении попеременно следующих сигналов с частотами Ьо и Ь в течение х периодов, где Х = Поо + П 11 а В ТЕЧЕНИЕ Х ПЕрИОдОВ количество периодов и о одного из поделенных сигналов увеличивают по меньшей мере на один период, а количество периодов и 11 другого из поделенных сигналов уменьшают по меньшей мере на один период, при этом по истечении количества периодов, равного х, все периоды имеют частоту 1 п. 1 з.п, ф-лы, 2 ил,Для установки частоты управляющего сигнала в течение следующих друг за другом периодов Х по меньшей мере две частоты управляющего сигнала 1 о, 1 п, которые получают путем целочисленного деления опорной частоты опорного генератора 2, смешивают следующим образом: в каждой серии из Х периодов част периодов по имэЮт ЧаСтстУ 1 о, а ДРУГаЯ ЧаСтЬ ПЕРИОДОВ П 1, имеет частоту Ь, причем Х = и оо + и 11Средняя частота 1 ст за Х периодов равна1тст= (Пото+ П 1 отп)Таким образом средняя частота 1 может быть получена путем соответствующего установления количества периодов с ЧаСтатаМИ 1 о И Ь, т.Е. П оо И П 1 ЧаСтстЫ 1 о и тя отличаются друг ат друга благодаря тому, что при целочисленном делении опорной частоты коэффициент деления изменяется по меньшей мере на 1, причем значения заданы соотношением оЬ1, 1838875Таким образом можно добиться любой точной установки промежуточных частот. В соответствии с и. 2 формулы изобретения изменение частоты управляющего сигнала Ь 1 завершается в течение целочисленного числа периодов Х, которое разделено на следующие друг за другом группы периодов Х 1 - Хх, например, на группы периодов Х 1, Х 2, до Х 1 о, Каждая группа периодов содержит соответственно Х периодов уже описанного выше вида, причем в каждой группе периодов Х одна часть периодов и О, имеет исходную частоту 1 о, а другая часть периодов и 1 соответствует новой частоте Ь, Ь = =- о й Ь, Таким образом, постоянно справедливо равенствоХ(от х до х ) = и о + и 1 дКоличество периодов с новой и исходной частотами изменяется теперь от группы к группе периодов, т,е. от Х 1 до Хх, таким образом, что количество пеРиодов с новой частотой и 2 увеличивается от Х 1 до Хх по меньшей мере на один период, в то время как количество периодов с исходной часто: той пгубывает отХ 1 до Хх по меньшей мере на один период, Таким образом, после установления числа периодов Х в каждой группе периодов Х 1 - Хх от группы к группе периодов по меньшей мере на один период больше устанавливается новая частота Ь и по меньшей мере на один период меньше устанавливается частота Го. При управлении синхронным электродвигателем 6 это означает, что он в течение первой группы периодов Х 1 нагружается только для отдельного периода новой частотой вращающегося поля Ь.Для всех других периодов в группе периодов Х 1 остается первоначальная частота о. В следукйцей группе периодов Х 2 количество периодов пс новой частотой 1 п увеличивается на 1, так что синхронный электродвигатель 6 нагружается новой частотой Ь управляющего сигнала в течение двух периодов, После прохождения каждой второй группы периодов Х число периодов п 2 увеличивается на 1, так что после прохождения Х периодов получается новая ча 2стота вращающегося поля. С помощью этого способа периодического приближения к новой частоте Ь достигается уменьшенное на коэффициент Х изменение частоты управляющего сигнала, которое сказывается таким же образом, как и увеличенный на коэффициент Х эталон частоты.Предусмбтрено установление числа периодов Х в зависимости от необходимой частбты управляющего сигнала 1 м, Целесообразным оказалось число периодов Х- - К 1 м . При этом К является коэффициентомзпропорциональности. При управлении частотой вращения коэффициент К необходимо 5 устанавливать пропорционально исходнойчастоте в 2 оащения. Таким образом число периодов Х тем больше, чем больше частота управляющего сигнала м: Оно возрастает с увеличивающимся изменением частоты управляющего сигнала Ь и линеаризируется как бы по способу изменения частоты управляющего сигнала при изменении коэффициента деления делителя частоты. Изменение опорной частоты не требуется."5 Имеет место управление скоростьювращения синхронного электродвигателя, При реализации вначале снимается заданная для выходного числа оборотов синхронного двигателя частота управляющего 20 сигнала б. Из нее с помощью коэффициен, та пропорциональности К вычисляется сумма Х, где Х = К1 м, Х - сумма для2вычислителей За- ЗЬ, внутри которой переключатели 7, 8 изменяют свое положение.25 Заданная частота управляющего частота управляющего сигнала 1 в соответствует требуемой выходной частоте, Синхронный двигатель попеременно работает с частотой 1 о и частотой управляющего си нала 1 п, Ра бота осуществляется таким образом, что дляХ = 10 на фиг. 2 Х = 100/ сначала для первого Х = 10 все периоды имеют частоту колебаний 1 о, Для следующих периодов Х 2 = 10 на 9 периодов подключается сигнал 35 с частотой колебаний на выходе 10 и дляодного периода - с частотой Ь. Для следующих 10 периодов, Хз = 10, синхронный электродвигатель работает 8 периодов с частотой 1 о и два периода с частотой Ь, Для 40 Х 4 = 10-7 периодов с 1 о и 3 периода с 1 и. Вовсех следующих периодах Х 5 = Х 1 о изменяется число периодов с частотой колебаний то и 1 п в каждом случае на 1 так что для Х 1 о=10 только один период имеет частоту 10 и 9 45 периодов - частоту управляющего сигнала1 п, Затем синхронный электродвигатель работает только с частотой управляющего сигнала Ь, это означает, что достигнута новая скорость вращения. При показанном на фиг, 1 положении переключателей 7, 8 синхронный электродвигатель 6 управляется частотой управляющего сигнала Ь, которая может сниматься с второго преобразователя частоты 1 в, при этом работает второй вычислитель Зб, На фиг. 2 видно из нанесенной ступенчатой функции, что частота управляющего сигнала Ь подключается к синхронному электродвигателю (СЭД) 6 как описано выше в первый раз во втором про1838875 о5 хо ении х 2 = 10 (фиг. 2, второй ряд периода ) и именно только в течение одного периода (в первом прохождении СЭД 6 управляется в течение одного количества периодов Х 1= 10 (фиг. 2, первый ряд перио до ) исключительно частотой колебаний на вы оде 10. Чтобы во втором прохождении из, енилось положение переключателей 7, 8 в числителе Зв устанавливается значение М - 2, с тем, чтобы после первого изменения с 10 М 2 на М -1 в числителе Зв стало значение 1-Л = О, если это значение достигнуто счетчи ом 9 вырабатывается импульс, который об славливаетпереключение переключателе 7, 8. В новом положении переключате ле 7, 8 СЭД 6 управляется только частотой ко ебаний на выходе Ь 0, которая снимается с Первого преобразователя частоты 1 а, работает первый вычислитель За, который в атеем втором прохождении количества пери одЬв Х 2 = 10 управляет СЭД 6 в течение 9 периодов с частотой 10, Это достигается в вычислителе. За благодаря тому, что исходя из й = 9 после окончания каждого периода й изменяется на 1, так что после окончания 25 9 периодов в вычислителе За получается значение 1 - й = =О. При этом счетчик 9 фрмирует импульс для переключения переключателей 7, 8 так, что СЭД 6 опять управляется частотой Ь, Второе прохождение 30 для количества периодов Х 2 = 10 таким образом окончено. При третьем прохождении с Количеством периодов Хз - 10 (фиг. 2, третий ряд периодов) вычислитель Зв начинает с значения М - 3, так что при изменении М 35 после окончания каждого периода на 1 в . этрт раз после 2 периодов в вычислителе Зв становится значение 1 - М = О. переключаетя 7, 8, После этого вступает в силу вычиислитель За в этом третьем прохождении 40 начинает с й = =8. Таким образом после окончания 7 периодов опять 1 - й - 0 и переключатели 7, 8 вновь перебрасываются, Вышеописанное управление переключателями 7, 8 продолжается до 10 45 прохождений Х 1 о - 10. После окончания 10- го прохождения СЭД 6 нагружается с помощью частоты управляющего сигнала Ь, таким образом достигнута желаемая новая частота управляющего сигнала Ь и с ней 50 новая скорость вращения СЭД 6. Представленные на фиг,2 другие квадраты показываю 1, что повышение частоты управляющего сигнала на п, Ь" происходит подобным образом, как описано выше, 5 Коэффициент пропорциональности К выбирается в зависимости от нагрузки, Если, например, третий преобразователь частоты 5 маломощный, то для К выбирается большо 2 е его значение и тем самым большее число Х, следовательно изменение от Ь до Ь в зависимости от К может быть закончено за разное количество шагов изменения часХ 2тоты. При значении ступенчатая функция проходит более плоско, чем представлено на фиг. 2. Если, например, частота опорного генератора 1 10 = 9 МГц, вместо частоты управляющего сигнала - -6000 Гц установлена частота Ь = 5998,8 Гц, то необходимо выбирать коэффициенты преобразователей 1 а и 1 в соответственно 1500 и 1501, подключать преобразователи 1 а, 1 в необходимо таким образом, чтобы на блок согласования 4 в течение 10 периодов семь периодов подавалась частота п, с. частотой 10 = 600 Гц, а в течение 3 периодов п 1= 3 - с частотой Ь = 5996 Гц,. В этом случае получим среднюю частоту управляющего сигнала для СЭД 6 1 мГм = (7600+ 35996) = 5998,8 Гц,10т.е, получают желаемую частоту управляющего сигнала,формул а и за бр ете н ия 1, Способ цифрового формирования частоты, основанный на попеременном делении на разные целые числа чаСтоты кварцевого генератора и получении попеременно следующих сигналов с частотами т 0 и Ь в течение Х периодов, где Х = п 0, + п 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения многоступенчатого с мелким шагом изменения частоты, в течение Х периодов количество периодов п 0 одного из поделенных сигналов увеличивают по меньшей мере на один период, а количество периодов и 1, другого из поделенных сигналов уменьшают по меньшей мере на один период, при этом по истечении количества периодов, равного Х, все периоды имеют частоту Ь.2. Способ цифрового формирования частоты поп. 1, отл и чаю щий ся тем, что Х - К 1, где К - коэффициент пропорцизнальности;.1 ст - усредненная частота за Х перио 21838875ОввогСоставитель Н.Чеканова едактор С,Кулакова Техред М.Моргентал Корректор А,Обручар акаэ 2928 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101