Преобразователь код-частота

1 12Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в радиотехнике при построениицифровых синтезаторов частот с линейной характеристикой управлениячастотой.Цель изобретения - повь:шение точности преобразователя эа счет обеспечения высокой чистоты спектра выходного сигнала в широком диапазоне путем управления формой выходного сигнала (формирования трапецеидальноговыходного сигнала).На фиг. 1 показана структурнаяэлектрическая схема преобразователя;на фиг. 2 - структурная электрическая схема декодирующей матрицы; нафиг, 3 - временные диаграммы.Преобразователь код - частота(фиг. 1) содержит первый и-разрядныйкомбинационный сумматор 1, п-разрядный регистр 2, выходную шину 3,первые входные шины 4, тактовую шину 5, второй и-разрядный комбинационный сумматор 6, первый 7 и второй 8блоки суммирования, выполненные каждый на (и) сумматорах 9 ,9 9по модулю два, декодирующую резистивную матрицу 10, вторые входные шины 11.Декодирующая матрица 10 (фиг, 2)содержит ипар весовых входов, причем каждая весовая пара входов подключена через резисторы 12 к соответствующему узлу цепочки последовательно соединенных резисторов 13,-13,начало и конец которой соединеныс шиной нулевого потенциала,Выходом декодирующей матрицы является точка соединения резисторов 13и 13, который является выходнойшиной 3,Первые входы первого комбинационного сумматора 1 являются соответствующими первыми входными шинами 4,а вторые подключены к соответствующим выходам регистра 2, тактовый входкоторого является тактовой шиной 5,Первые входы сумматоров 9, - 9 ., первого и второго блоков 7 и 8 объединены и подключены к выходам п-горазряда соответствующих комбинационных сумматоров 1 и 6, вторые входысоответственно соединены с выходамиостальных (п) разрядов соответственно первого 1 и второго 6 комбинационных сумматоров, а выхолы соответственно подключены к первым и вторымвходам декодирующей резистивной мат 33285 3рицы 10 выход которой является выходной шиной 3, При этом первые входы второго комбинационного сумматора 6 являются соответствующим вторымивходными шинами 11, а вторые входы5объединены с соответствующими информационными входами регистра 5 и подключены к соответствующим выходампервого комбинационного сумматораПреобразователь работает следующим образом.На входных шинах 4 установленодвоичное число ОсГс 2" , по тактовойшине 5 поступают импульсы с периоЛдом следования, равным. Б этом случае на выходах комбинационного сумматора 1 в фиксированные моменты времени, определяемыми моментом приходатактовых импульсов, устанавливаютсяо числа, определяемые следующим рекурентным соотношениемУ (1.) =У, (1-1)+Г(шойИ), (1)где 1 в порядковый номер тактовогоимпульса на входе 5;У(1 11- состояние регистра 2, соответствующее предшествующемусостоянию сумматора 1;к- емкость сумматора.В результате этого на выходе комбинационного сумматора 1 (сумматор 130совместно с регистром 2 образуют накопительный сумматор) образуетсянарастающая числовая последовательность с крутизной, равной Г, за одинтакт. Но так как емкость сумматора35 кончена и определяется величиной М,то на его выходе не может быть чиселбольше или равных М . Следовательно,будет получена пилообразная числоваяпоследовательность, так как при4 О У, (1 - 1)+Р М имеем согласно (1)У (, -1)+Г-Н,т,е, на выходах комбинационного сумматора 1 устанавливается число У (1 ) с Ри снова начинается накопление по каж"5 дому такту. Сформированная таким образом числовая последовательностьскладывается на сумматоре 6 с некоторым двоичным числом О е 0,-11,установленном на вторых входных5 О шинах 11 преобразователя. На выходекомбинационного сумматора 6 формируется новая числовая пилообразная последовательность, числовое значениекоторой определяется согласно срав 55 нениюВ общем случае последовательностиУ(д) и Упериодические с периодом, равным Т=М- и в течение Тукладывается ровнозубьев пилы(фиг. За). Если восстановить континуальную функцию из числовой последовательности отрезками прямых с крутизной 1 /, проходящими через ординаты дискретной функции от К =0 по К = й,то получим непрерывную пилообразную 10функцию (фиг. Зо), период которой ра 1 Чвен - а амплитуда М . Поскольку этаЕ ффункция в пределах периода линейка,то сдвиг в любой момент можно определить из выражения=8)Г (3)Таким образом, сложение с константой 9 по формуле (2) равносильно сдвигу Функции Кв сторону опережения на интервал согласно (3).Из описанного можно сделать вывод,что две числовые последовательностиК,(1) и Котличаются друг отдруга только Фазовым сдвигом. 25Для иллюстрации этого рассмотримчисловой пример для случая М =16, Г =3,6=4, исходя из предложения, что при(фиг. За), знаком "+" отмечены значения К , а знаком "0" - значениеК,(1). Как видно из фиг. Зо, увеличение ординаты функции на 9 соответствует сдвигу, равному Ь, Дальнейшее преобразование числовых последо 35вательностей происходит в блоках 7 и 8. Выход старшего п-го разряда (Фиг, 1) подключен ко всем первым входам сумматоров 9 - 9,. Следовательно, когда на и-ом входе блока 8(7) действует .40 нуль, (и)-разрядное число передается на выход беэ изменений. При действии единицы число на выходе инвертируется. Таким образом, на выходах блоков 7 и 8 формируются новые число 45 вые последовательности соответственно Х, и х значение которых в любой момент определяется из соотношения1 К при К(1)(14/2вМ-У( )-1, при У (1) )М/2,Восстановим теперь континуальную Функцию по числовой последовательности отрезками прямых, проходящих через ординаты дискретных функций Х,55 ии ограниченными значениями1 1 Ч М =- - и=- в , Причем при М(1)1 Ч/22 2 крутизна прямой должна составлять плюс Г/, а для К(1 м/2 - минус С /т (фиг. 38) . В результате реализуетсяй треугольная функция с периодом - Т раэ 11 1 махом м /2, смещенная на уровне.Ч 2Так как преобразования чисел в блоках 7 и 8 абсолютно идентичны, то соответственно и пилообразные функции Х, и Х (1) будут сдвинутыдруг относительно друга на интервал,определяемый из выражения (3).Заключительным этапом формирования является аппроксимация дискретных функций с последующим их сложением, которые реализуются на декодирующей матрице 10. Особенность построения матрицы 10 (фиг. 2) заключается в том, что резисторы 12 выбираются равными 4 , резисторы 13,и 13 равными 2 К и резисторы 13 -13,равными к. Если величина Й выбраназначительно вьппе внутреннего сопротивления выходов блоков 7 и 8, тов этом случае весовая доля каждогоразряда соответствует двоичному представлению выходного напряжения преобразователя (как в известных устройствах). Таким образом, в результатеаппроксимации и сложения двух пилообразных функций образуется трапецеидальная функция (Фиг. 3), у которой длительность плоской вершиныполностью определяется сдвигом междудвумя образующими треугольными Функциями, Подбором длительности плоскойвершины или изменением величины 6можно варьировать уровнем спектральных компонентов для достижения требуемой спектральной чистоты сигнала.Так, например, при длительности плоской вершины. трапеции, равной шестой части периода колебаний, в спектретрапецеидальной функции отсутствуюткроме нечетных гармоник, также 3, 9и 15 и т.д, гармоники, а все следующие гармоники имеют уровень по отношению к основной в К меньше, где К -порядковый номер гармоники, Это в своюочередь является подтверждением улучшения спектральных характеристик выходного сигнала, что повышает точность преобразователя.Для исключения неискаженной передачи с формированного сигнала на выходе декодирующей матрицы 10 может быть включен выходной блок (усилитель) с большим входным сопротивлением, 12 ЗЗ 285которое выбирается значительно больше Й, чтобы не шунтировать выход де.кодирующей матрицы 10. В некоторыхслучаях возникает необходимость фильт 5рации сигнала, тогда выходной блокможет выполнять функции фильтра.Таким образом, на выходе преобразователя формируется дискретный трапецеидальный сигнал с апнроксимиро Ованной ступенчатой функцией (см.фиг. 38). Уровень частотных составляющих спектра такого сигнала зависитот величины 0 . Если исходить иэ упомянутого условия подавления гармоник, 15то необходимо величину О выбиратьравной й /6. Поскольку величина йопределяется целой степенью числа 2,то 0 при этом состоит иэ целой идробной частей, Между тем, значение 20может подаваться на входные шины 11только в виде целого числа, что приводит к возникновению формированийплоской части трапецеидальной функции.Эта погрешность уменьшается по мере 25увеличения емкости М накопительногосумматора,Формула изобретения Преобразователь код " частота, ЗО содержащий первый и-разрядный комбинационный сумматор, первые входы которого являются соответствующими пер" выми входными шинами, а вторые - подключены к соответствующим выходам ре"гистра, тактовый вход которого является тактовой шиной, и второй и-разрядный комбинационный сумматор, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности преобразователя, в него введены декодирующаярезистивная матрица и первый и второй блоки суммирования, выполненныекаждый на исумматорах по модулюдва, первые входы которых в каждомблоке суммирования объединены и подключены к выходам и-го разряда соответственно первого и второго п-разрядных комбинационных сумматоров,вторые входы соответственно соединеныс выходами остальных (и) разрядовсоответственно первого и второгои-разрядных комбинационных сумматоров,а выходы соответственно подключенык первЫм и вторым входам декодирующейреэистивной матрицы, выход которойявляется выходной шиной, при этомпервые входы второго п-разрядногокомбинационного сумматора являютсясоответствующими вторыми входнымишинами а вторые входы объединеныс соответствующими информационнымивходами регистра и подключены к соответствующим выходам первого и-разрядного комбинационного сумматора, 1 233285б д 1 О Состави ит орректор Г Сирохмч Саб едак 3 2782/53 Ти Подл ВИИИПИ Госу комитета по делам и открыти раж 81 бдарственногоизобретенийЖ, Раув д, 4/ 3035 на,ктнан едприятие, г,уж ческо роизнодстненно