цифровой формирователь синусоидальных колебаний переменной частоты

Формула изобретения

ЦИФРОВОЙ ФОРМИРОВАТЕЛЬ СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТОТЫ, содержащий управляемый делитель частоты, первый вход которого является тактовым входом формирователя, и D-триггер, D-вход которого является информационным входом формирователя, а выход соединен с вторым входом управляемого делителя частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования синусоидальных колебаний, введены делитель частоты, счетчик и аналого-цифровой преобразователь, причем вход делителя частоты соединен с тактовым входом формирователя, а выход - с C-входом D-триггера, выход управляемого делителя частоты соединен с входом счетчика, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого является выходом формирователя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в цифровых устройствах формирования синусоидальных колебаний с двумя значениями частоты.

Известны цифровые формирователи синусоидальных колебаний переменной частоты [1, 2, 3].

Недостатком этих формирователей является сложность их схемо-технической реализации.

Наиболее близким техническим решением является цифровой формирователь синусоидальных частотно-манипулированных колебаний с двумя значениями частоты [4] , содержащий управляемый делитель частоты, первый вход которого является тактовым входом устройства, а второй вход соединен с выходом D-триггера, D-вход которого является информационным входом устройства, а С-вход соединен с выходом элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами управляемого делителя частоты, первый выход которого соединен с входом Т-триггера, выход которого является выходом устройства, при этом управляемый делитель частоты состоит из первого и второго делителей частоты и мультиплексора, причем входы первого и второго делителей частоты объединены и являются первым входом управляемого делителя частоты, а выходы являются соответственно вторым и третьим выходами управляемого делителя частоты, а также соединены соответственно с первым и вторым информационными входами мультиплексора, адресный вход которого является вторым входом, а выход - первым выходом управляемого делителя частоты.

Устройство формирует последовательности прямоугольных импульсов типа "меандр" с двумя значениями частоты, представляющие собой аппроксимацию синусоидальных колебаний с теми же значениями частоты, причем смена частоты происходит в соответствии с информационным сигналом на входе устройства. Формируемое на выходе устройства колебание фактически представляет собой аппроксимированный "меандром" частотно-модулированный сигнал с непрерывной фазой и индексом модуляции

D = fT = - = 0,5 Достоинством утсройства является простота схемо-технической реализации.

Недостатком устройства является низкая точность формирования выходного сигнала вследствие аппроксимации синусоидального колебания прямоугольными импульсами.

Целью изобретения является повышение точности формирования синусоидальных колебаний.

Цель достигается тем, что в цифровой формирователь синусоидальных колебаний переменной частоты, содержащий управляемый делитель частоты, первый вход которого является тактовым входом устройства, и D-триггер, D-вход которого является информационным входом устройства, а выход соединен с вторым входом управляемого делителя частоты, введены делитель частоты и цифроаналоговый преобразователь, причем вход делителя частоты соединен с тактовым входом устройства, а выход - с С-входом D-триггера, выход управляемого делителя частоты соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом устройства.

Предлагаемое изобретение отличается наличием новых блоков-делителя частоты и цифроаналогового преобразователя. Следовательно, изобретение соответствует критерию "новизна". В научно-технической литературе не обнаружено технических решений с указанной совокупностью новых признаков. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлена структурная схема цифрового формирователя синусоидальных колебаний переменной частоты; на фиг.2 - диаграммы напряжений, поясняющие его работу.

Формирователь содержит управляемый делитель 1 частоты, D-триггер 2, делитель 3 частоты и счетчик 4, тактовый вход 5, информационный вход 6, цифроаналоговый преобразователь 7, выход 8.

Устройство работает следующим образом.

Последовательность тактовых импульсов 9 (фиг.2) с частотой f_тпоступает на первый вход управляемого делителя 1 частоты и на вход делителя 3 частоты. На D-входе D-триггера 2 присутствует входной информационный сигнал 10 (фиг. 2), представляющий собой двоичный код. С выхода делителя 3 частоты импульсы 11 (фиг.2) с частотой следования f_c=f_т/kn(n+1) поступают на С-вход D-триггера 2 и разрешают прохождение входного информационного сигнала 10 на выход D-триггера 2 в фиксированные моменты времени. Сигнал 12 (фиг.2) с выхода D-триггера 2 управляет работой управляемого делителя 1 частоты в соответствии с входным информационным сигналом 10. При этом, когда передается символ "1", на вход управляемого делителя частоты поступает последовательность импульсов 13 (фиг.2) с частотой f_т/(n+1), а когда передается символ "0" - с частотой fт/n. Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4 формирует аппроксимацию синусоидального колебания в виде ступенчатой функции 14 (фиг.2). При наличии на информационном входе устройства символа "1" выходной сигнал ЦАП содержит n полупериодов аппроксимирующего колебания на длительности одного символа, а при наличии на информационном входе устройства символа "0" - (n+1) полупериод аппроксимирующего колебания на длительности одного символа.

Число уровней k аппроксимирующего ступенчатого напряжения на длительности одного полупериода определяет точность аппроксимации выходного синусоидального колебания и устанавливается заранее при выборе типа ЦАП. Расчеты показывают, что при k=2 (аппроксимация синусоидального колебания прямоугольными импульсами типа "меандр", как в прототипе) погрешность аппроксимации составляет примерно П 10%. При увеличении k точность аппроксимации резко возрастает. Так, при k=4 П 2,5%, а при k=8 П 0,6%. Дальнейшее увеличение значения k не дает значительного повышения точности формирования выходного сигнала. ЦАП может выполняться различным образом. Например, ЦАП содержит коммутатор, счетчик и 2k весовых резисторов, номиналы которых подобраны таким образом, чтобы напряжение на выходе ЦАП соответствовало определенному коду состояния. При этом входом ЦАП является тактовый вход счетчика, а выходом - выход коммутатора.

Таким образом, под воздействием входного двоичного информационного сигнала устройство формирует частотно-манипулированный синусоидальный сигнал с двумя значениями частоты и непрерывной фазой. При этом передаваемому символу "1" на выходе ЦАП соответствует частота f₁= , а символу "0" - f_o= . Индекс модуляции равен

D = = =