Цифровой синтезатор частоты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК за) Н 03 Ь 7/18 1ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 886252, кл. Н 03 Ь 7/18, 26.03.80.2, Авторское свидетельство СССР987817, кл. Н 03 . 7/18, 03.12.80, (54)(57) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТЫ, содержащий последовательно соединенные опорный генератор и цифровой частотно в фазов детектор, последовательно соединенные фильтр нижних частот, управляемый генератор и первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого подключен к второму входу цифрового частотно-фазового детектора, последовательно соединенные датчик кода и блок вычисления коэффициента деления, информационный и сигнальный выходы которого подключены соответственно к установочному входу первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления и к входу запуска блока управления, командный выход которого соединен с управляющим входом блока вычисления коэффициента деления, последовательно соединенные делитель частоты первый Я 5 -триггер и первый элемент И, а также первый и второй генераторы стабильного тока, выходы которых объединены и подключены к входу фильтра нижних частот, о т л и ч а ю. щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия при смене частот, между стартовым выходом блока вычисления коэффициента деления и входом первого генератора стабильного тока ЯО 11 О 9914 А введены последовательно соединенныевторой делитель частоты с переменным коэффициентом деления, формирователь управляющих сигналов и первыйэлемент ИЛИ, между выходом делителячастоты и входом обнуления первогоделителя частоты с переменным коэффициентом деления введены последовательно соединенные второй Р 5 -триггер и второй элемент И, а также введены второй элемент ИЛИ и блок сравнения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу датчика кода и к информационному выходу блока вычисления коэффициента деления, первый и второйвыходы блока сравнения соединенысоответственно с первым и вторымкомандными входами блока управления,первый и второй выходы установкизнака перестройки которого подключены соответственно к первомуи второму установочным входам формирователя управляющих сигналов,второй выход которого соединен спервым входом второго элемента ИЛИ,выход которого соединен с входомвторого генератора стабильного тока,вторые выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены соответственнок первому и второму выходам цифрового частотно-фазового детектора,вход обнуления которого соединен свыходом первого Р 5 -триггера, второйвход которого объединен с входамизапуска блока управления и формирователя управляющих сигналов и подключен к сигнальному выходу блокавычисления коэффициента деления,тактовый вход которого объединен с входом делителя частоты и подсоединен7109914 лов. 20 к выходу второго делителя частотыс переменным коэффициентом делеция,сигнальный вход которого подключенк выходу первого элемента И, у которого другой вход соединен с вторымвыходом опорного генератора, первыйвыход которого также соединен сИзобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устройствах стабилизации частоты радиоприемной, радиопередающей и измерительной аппаратуры.Известен цифровой синтезатор частоты, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор, делителв частоты с переменным коэффициентом деления, цифровой частот -1 О но-фазовый детектор, первый генератор стабильного тока и фильтр нижних частот, а также опорный генератор, второй и третий генераторы стабильного тока, выходы которых также подключены к входу фильтра нижних частот 1 11.Однако цифровой синтезатор не обеспечивает достаточное быстродействие при смене частот.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой синтезатор частоты, содержащий последовательно соединенные опор. ный генератор и цифровой частотно- фазовый детектор, последовательно соединенные фильтр нижних частот, управляемый генератор и первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого 30% подключен к второму входу цифрового частотно-фазового детектора, последовательно соединенные датчик кода и блок вычисления коэффициента деления, информационный и сигнальный вы- З ходы которого подключены соответственно к установочному входу первогоделителя частоты с переменным коэффициентом деления и к входу запускаблока управления, командный выход 40которого соединен с управляющим входом блока вычисления коэффициента деления, последовательно соединенные другим входом второго эпемецта И,выход которого подключен к другому входу второго К 5 -триггера,а выход делителя частоты соединен также с входом установкиформирователя управляющих сигнаЪделитепь частоты, первый Р 5 -триггер и первый элемент И, а также первый и второй генераторы стабильного тока, выходы которых объединены и подключены к входу фильтра нижних частот 1 2 3.Однако в известном цифровом синтезаторе быстродействие при смене выходной частоты определяется динамикой системы фазовой автоподстройки частоты и недостаточно велико,Цель изобретения - повышение быстродействия при смене частот.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой синтезатор частоты, содержащий носледовательцо соединенные опорный генератор и цифровой частотно-Фазовый детектор, последовательно соединенные фильтр нижних частот, управляемый генератор и первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого подключен к второму входу цифрового частотно-фазового детектора, последовательно соединенные датчик кода и блок вычисления коэффициента деления, информационный и сигнальный выходы которого подключены соответственно к установочному входу первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления и к входу запуска блока управления, командный выход которого соединен с управпяющим входом блока вычисления коэффициента деления, последовательно соединенные делитель частоты, первый Р 5 -триггер и первый элемент И, а также первый и второй генераторы стабильного тока, выходы которых объединены и подключены к входу фильтра нижних частот, между стартовым выходом блока вычисления коэффициента деления и входом первиго гецердторд стдби ц)го тока 45 На чертеже приведена электрическая структурная схема цифрового синтезатора частоты,введены иоследоцдтетьцо соедицеццысвторой делпель частоты с переменнымкоэффициентом деления, Формировательуправляющих сигцдлов и первый элеме цт ИЛИ, между выходом делит елячастоты и входом обнуления первогод=-.цтел частоты с переменным коэффициентом деления введены последовательно соединенные второй с 5 -триггер и второй элемент И, а такжевведены второй элемент ИЛИ и блоксравнения, первый и второй входыкоторого подключены соответственнок выходу датчика кода и к информационному выходу блока вычислениякоэффициента деления, первый и второй выходы блока сравнения соединенысоответственно с первым и вторымкомандными входами блока управления,первый и второй выходы установки знака перестройки которого подключенысоответственно к первому и второмуустановочным входам формирователяуправляющих сигналов, второй выходкоторого соединен с первым входомвторого элемента ИЛИ, выход которогосоединен с входом второго генераторастабильного тока, вторые выходы30первого и второго элементов ИЛИ подключены соответственно к первому ивторому выходам цифрового частотнофазового детектора, вход обнулениякоторого соединен с выходом первого 5 -триггера, второй вход которого объединен с входами запуска блока управления и формирователя управ -ляющих сигналов и подключен к сигнальному выходу блока вычислениякоэффициента деления, тактовый вход40которого объединен с входом делителя частоты и подсоединен к выходувторого делителя частоты с переменнымкоэффициентом деления, сигнальныйвход которого подключен к выходупервого элемента И, у которого другой вход соединен с вторым выходомопорного генератора, первый выходкоторого также соединен с другимвходом второго элемента И, выход которого подключен к другому входувторого Р 5 -триггера, а выход делителя частоты соединен также с входом установки формирователя управляющих сигналов,55 Устройство солс ржит уцрдц с мыйгенератор 1, иерцьй дгчитсль 2 чдс -тоты с переменным коэффициентом дсления (ЛПКЛ), цифровой чдстотцофдзовый детектор (ФЛ) Э, опорныйгенератор 4, первый гс цердтор 5стабильного тока (ГСТ), второй генератор 6 стдбильцого тока ( ГСТ),фильтр нижних частот (Ф) 7, датчик8 кодд, делитель 9 частоты, первыйР 5-триггер 10, блок 11 вычислениякоэффициента деления, блок 12 управления, первый элемент И 13, первый и второй элементы ИЛИ 1 с и 15,второй делитель 16 частоты спеременным коэффициентом деления(ДПКД), формирователь 17 управляющих сигналов (ФУС), второй элемент И 18, блок 19 сравнения ивторой с 5 -триггер 20.Устройство работает следующим образом,При смене выходной частоты синтезатора от значения ьодо о и датчик 8 кода изменяет код частоты ыя ца код и При этом в блоке 19 сравнения производится сравнение этих кодов и в зависимости от того, больше или меньше код ш, чем код и, сигнал "Логическая1 ц и появляется либо на первом, либо на втором выходах блока 19 сравнения. При этом срабатывает блок управления и выдает команду на ввод значения новой частоты в блок 11 вычисления на начало вычислений по программе коэФфициентов деления ДПКД 16. Исходными данными для вычисления являются коэффициенты деления ДПКД 2 1 ии параметры кольца автоиодстройки, В качестве блока 11 вычисления может быть использована микро-ЭВИ "Электроника НЦ", а в качестве блока сравнения - цифровая микросхема 564 ИП 2.По окончании вычисления блок 11 вычисления устанавливает первый вычисленный коэффициент деления ДПКД 16 К, и подает сигнал на блок 12 управления, по которому на выходах установки положительного или отрицательного направления перестройки блока 12 управления в зависимости от знака скачка выходнойчастоты появляется импульс, поступающий на первый или второи входы установки ФУС 17, Одновременно с этим сигнал с блока 11 вычисленияпоступает на вход установки первого Рь -три-гера 10 и на входзапуска ФУС 17. Первый Кб -триггер10 срабатывает и на его выходе появляется сигнал "Логическая "1", который разршает прохождение черезпервый элемент И 13 импульсов свторого выхода опорного генератора4 и устанавливает ЧФД 3 в нулевоесостояние, при котором управляющиесигналы на его выходах отсутствуют,так как кольцо автоподстройки разрывается. Кроме того, сигнал "Логическая "1" с одного из выходовФУС 17 в зависимости от знака скачкавыходной частоть проходит через первый элемент ИЛИ 14 (если ж,).)или через второй элемент ИЛИ 15 (если ьос и), включает соответствующийГСТ 5 или 6, под действием токовкоторых происходит увеличение илиуменьшение выходного напряжения,ФНЧ 7,ГСТ 5 или 6 находится во включенном состоянии до тех пор, покана выходе второго ДПКД 16 не появляется импульс, под действиемкоторого блок 11 вычисления устанавливает следующий расчетный коэффициент второго ДПКД 16, а сигналына выходах ФУС 17 изменяются нагпротивоположные, т.е. если включенпервый ГСТ 5, а второй ГСТ 6 выключен, то теперь наоборот включенвторой ГСТ 6, а первый ГСТ 5 выключен. С появлением очередных импульсов на выходе второго ДПКД 16процесс установки следующих расчетных коэффициентов деления К и К4ДПКД 16 и смена уровней на выходахФУС 17 продолжается аналогичнымобразом. На входе ФНЧ 7 при этомцействует импульсный сигнал токачередующейся полярности, что является необходимым условием для реализации оптимального по быстродействиюизменения выходного напряжения ФНЧ 7для достижения такого его значения,которое соответствует состояниюсинхронизма с новым значением выходной частоты синтезатора. Моментысмены полярности сигнала управленияоднозначно связаны с величичой коэфФициентов деления К, К ДПКД16 соотношением45 50 55 О 15 20 25 ЗО 35 40 где, - частота следоная импульсов на входе ДПЕД 16.С помощью программного ере,лючения коэффициентов деления ДПКД 16моменты смены полярности сигнала управления находятся таким образом, что сигнал управления на выходе ФНЧ 7 оптимален для р;ализации максимальной по быстродействию перестройки выходного напряжения ФНЧ 7 к уровню, соответствующему величине управляющего напряжения управляемого генератора 1 в режиме нового состояния синхронизма с выходной частотой.Окончание перестройки управляемого генератора 1 определяется моментом появления импульса с выхода делителя 9 частоты, коэффииет деления которого устанавливается равным порядку дифференциального уравнения, используемого ФНЧ 7. С. по 1явлением импульса на выходе делителя 9 частоты на обоих выходах ФУС 17 появляются сигналы "Логический "О, перестройка выходного напряжения ФНЧ 7 оканчивается, Далее с информационного выхода блока 11 вычислений поступает сигнал на установку коэффициента деления первого ДПКД 2, равного 1. Кроме того, с появлением сигнала на выходе делителя 9 частоты на выходе первого Р 5 -триггера 10 устанавливается сигнал "Логический "0", который запрещает прохождение через первый элемент И 13 импульсов с второго выхода опорного генератора 4 на вход второго ДПКД 16 и снимает нулевое состояние с ЧФД 3, замыкая кольцо автоподстройки. Одновременно с этим сигнал с выхода делителя 9 частоты устанавливает напряжение на выходе второго Р 5-триггера 20 равным "Логической.1, которое разрешает прохождение импульса с первого выхода опорного генератора 4 через второй элемент И 18 на вход обнуления первого ДПКД 2. При появлении очередного импульса на первом входе опорного генератора 4 первый ДПКД 2 обнуляется и выдает импульс на вход ЧФД 3, а второй Рб-триггер 20 изменяет уровень выходного напряжения на Логическии 0 и устанавливается в исходное состояние. С этого момента процесс установки новой частоты сите1109914 Составитель Ю. КовалевРедактор О. Юрковецкая Техред М.Кузьма Корректор О. Луговая Заказ 6 101/42 Тираж 862 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д . 4 /5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,4 затора м полностью закончен, так как выходная частота управляемого генератора 1 равна ь., а джазовые соотношения между входными импульсами ЧФД 3 за счет обнуления первого ДПКД 2 соответствуют состоянию синхронизма кольца автоподстройки.Время установки частотырав - но суммарной длительности управляющих воздействий 5 причем за счет того, что управление в предложенном синтезаторе осуществляется непрерывное, а не импульсное, как в известном устройствебыстродействие предложенного синтезатора будет значительно выше.