JPH06152248A - ディジタル交流発生器 - Google Patents

ディジタル交流発生器

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JPH06152248A
JPH06152248A JP31792992A JP31792992A JPH06152248A JP H06152248 A JPH06152248 A JP H06152248A JP 31792992 A JP31792992 A JP 31792992A JP 31792992 A JP31792992 A JP 31792992A JP H06152248 A JPH06152248 A JP H06152248A
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JP
Japan
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waveform
oscillation
frequency
output
data
Prior art date
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Pending
Application number
JP31792992A
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English (en)
Inventor
Takayoshi Maeno
隆可 前野
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Takaoka Toko Co Ltd
Original Assignee
Takaoka Electric Mfg Co Ltd
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交流波形の出力周波数をきめ細かく制御でき
るディジタル交流発生器を提供する。 【構成】 VCOから成るクロック発振器1と、発振す
る交流波形データを格納しておく交流波形データ部2
と、交流波形を発生させる発振用CPU3と、交流波形
データを交流波形に変換する発振用DA変換器4と、所
定の振幅に増幅する交流増幅器5から構成する。ディジ
タル交流発生器の出力周波数はクロック発振器1を連続
的に制御するので、システムクロックの1クロック分よ
り細かく制御できるため、出力周波数が連続的にきめ細
かく制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は計測器等の保守及び実験
研究用の信号源等として正弦波交流及び三角波や矩形波
や高調波等の歪波交流を発生するディジタル交流発生器
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のディジタル交流発生器は、図2に
示すように、一定の周波数で発振する水晶振動子12
と、交流波形データを記憶する交流波形データ部2と、
発振用CPU3と、発振用DA変換器4と、交流増幅器
5とで構成され、発振用CPU3は一定の周波数で発振
する水晶振動子12の出力をシステムクロック入力端子
に入力し、水晶振動子12の出力をシステムクロックに
用いて動作し、交流波形データ部2から交流波形データ
を入力し、発振用DA変換器4へ出力して交流波形に変
換させる。交流増幅器5は発振用DA変換器4から交流
波形を入力し、所定の振幅へ増幅して外部へ出力する。
発振用CPU3で行う処理は、交流波形データの先頭ア
ドレスにセットして、交流波形データ部2から交流波形
データを入力して発振用DA変換器4へ出力し、次の交
流波形データのアドレスに移動し、交流波形に変換する
サンプリングのタイミングをソフトウェアタイマによっ
て調節し、交流波形のアドレスをチェックし、最後のア
ドレスならば先頭アドレスに戻し、最後のアドレスでは
ないならば次のアドレスの交流波形データを入力する。
ここで、変換するサンプリングの電気角θは、交流波形
の位相分解能をθとすると、θとして一定の値となる。
電気角θ毎のサンプリングで変換を行い、このサンプリ
ングのタイミング時間を長くすれば交流波形の出力周波
数は低くなり、サンプリングの時間を短くすれば交流波
形の出力周波数は高くなる。従って、ソフトウェアタイ
マによってサンプリング時間を変化させて、交流の出力
周波数を制御していた。ソフトウェアタイマは、交流波
形データ部2から交流波形データを入力して発振用DA
変換器4へ出力する時間から次のサンプリングの交流波
形データを入力して発振用DA変換器4へ出力するまで
の時間を調整するのに、メモリへの入出力命令と算術命
令と条件判断ジャンプ命令とを組み合わせてメモリ上の
特定の値をカウントアップまたはカウントダウンしてソ
フトウェアカウンタを作ったり、またはダミーの命令を
何回か実行させてたりしてタイマを作っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のディジタル交流
発生器は、発振用CPU3が、一定の周波数で発振する
水晶振動子12からの出力をシステムクロックに用いて
動作しており、ある一定の電気角θ毎にサンプリングを
行い、サンプリング毎のタイミングをソフトウェアタイ
マによって調節して、交流波形の出力周波数を制御する
ものである。この方法では、ソフトウェアタイマは、交
流波形データ部2から交流波形データを入力して発振用
DA変換器4へ出力する時間から次のサンプリングの交
流波形データを入力して発振用DA変換器4へ出力する
までの時間を調整するのに、メモリへの入出力命令と算
術命令と条件判断ジャンプ命令とを組み合わせてメモリ
上の特定の値をカウントアップまたはカウントダウンし
てソフトウェアカウンタを作ったり、またはダミーの命
令を何回か実行させてたりしてタイマを作っていたた
め、ソフトウェアタイマの制御できる分解能はソフトウ
ェアカウンタの場合、メモリ上のカウンタ値を大小させ
て制御することになり、ソフトウェアカウンタがプラス
またはマイナスに1だけ変化する量が最小制御量とな
る。このとき、発振用CPU3の命令はメモリからカウ
ント値を読み込む命令とカウント値をプラスまたはマイ
ナスする命令とプラスマイナスしたカウント値をメモリ
に書き込む命令とカウントされたカウント値が所定の値
に成ったかを判断し、条件が成立した場合はソフトウェ
アタイマから抜けて、条件が成立しない場合はメモリか
らカウント値を読み込むアドレスへジャンプさせる命令
とから成り1ループする時間が最小制御時間となる。ダ
ミーの命令を何回か実行する場合、最小制御量はダミー
の1命令分となり最小制御時間はダミーの1命令を実行
する時間である。ここで、発振用CPU3において、1
命令実行するにはプログラムコードをメモリから読み込
むための時間がシステムクロックの数クロック分必要と
なり、1命令が2コードのときはプログラムコードを読
み込む時間も2倍かかる。またメモリにデータを入出力
するときはメモリからデータを読み込む時間やメモリに
データを書き込む時間が必要となる。従って、ソフトウ
ェアタイマの最小制御時間はシステムクロックの数クロ
ックは必要となり、交流波形の出力周波数を制御する最
小時間がシステムクロックの数クロックは必要となっ
て、この数クロック分より細かく出力周波数を制御する
ことができないという問題点があった。そこで、本発明
はシステムクロックの1クロック分より細かく出力周波
数を制御することができるディジタル交流発生器を提供
することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】発振出力周波数を連続的
に変化させることのできるクロック発振器と、交流波形
データを記憶する交流波形データ部と、前記クロック発
振器の出力をシステムクロックとして動作し、前記交流
波形データ部の出力が入力される発振用CPUと、前記
発振用CPUの出力を変換する発振用DA変換器と、前
記発振用DA変換器の出力を増幅する交流増幅器と、前
記クロック発振器の出力周波数を連続的に制御して前記
交流増幅器の出力端子から出力される交流波形の周波数
を連続的に制御する周波数制御部とを設ける。
【0005】
【作用】発振用CPUのシステムクロックは発振用CP
Uの動作速度を決める働きをし、発振用CPUはあらか
じめ交流波形データ部に書き込まれた交流波形データを
読み込んで動作速度に比例した周波数の交流波形を発生
する働きをする。周波数制御用CPUは設定データ入力
部から設定された周波数となるようにVCOの発振周波
数を調節し、VCOで発振されたパルスは発振用CPU
のシステムクロックとして用いることにより、発振用C
PUの動作速度を調節する作用をする。
【0006】
【実施例】図1は本発明のディジタル交流発生器のブロ
ック構成図である。交流波形を発生する波形発振部6と
交流波形の周波数を制御する周波数制御部11から成り
それぞれ以下のブロックより構成される。波形発振部6
は、交流波形データ部2と発振用CPU3と発振用DA
変換器4及び交流増幅器5から構成され、周波数制御部
11は、周波数制御用CPU7と設定データ入力部8と
周波数制御用DA変換器9と例えばVCO(電圧制御発
振器)から成り発振出力周波数を連続的に変化させるこ
とができるクロック発振器1及びカウンタ10から構成
される。次に動作を説明する。
【0007】波形発振部6は発振用CPU3が交流波形
データ部2から交流波形データを入力して、交流波形デ
ータを発振用DA変換器4へ出力し、発振用DA変換器
4は交流波形データを交流波形に変換し交流増幅器5へ
出力する。交流増幅器5は所定の振幅に増幅して交流増
幅器5の出力端子から出力する。ここで、図3は発振用
CPU3の動作フローを示す図である。図3において発
振用CPU3は交流波形データ部2の先頭アドレスから
交流波形データを読み込んで発振用DA変換器4へ出力
して次のアドレスに移し、交流波形データのアドレスが
一周期分の最後のアドレスではない場合は次々に交流波
形データを読み込んでいき、交流波形データのアドレス
が交流波形データの一周期分の最後のアドレスになると
先頭アドレスの戻すという動作を繰り返している。発振
用CPU3は前記説明による図3で示すフローの手順に
従ってプログラムを一命令ずつ実行していき、一命令を
実行する時間はシステムクロックを基準としてブロック
数が一義的に決められている。プログラム全体で動作す
る時間は、各命令で費やすクロックの和であるためクロ
ック数が決まってくる。従って交流波形を一サイクル発
生する時間はプログラムを一サイクル実行する時間であ
り、その実行時間はある一定のクロック数と決められる
ため、交流波形の周波数はシステムクロックの周波数に
比例する。即ち交流波形の周波数をきめ細かく制御する
には発振用CPU3のシステムクロックの周波数をきめ
細かく制御すれば良いことになる。
【0008】次に周波数制御部11について説明する。
周波数制御部11は設定データ入力部8から周波数制御
の設定データが周波数制御用CPU7に入力される。一
方、クロック発振器1で発振するパルスの周波数を計測
するカウンタ10から周波数制御の計測データが周波数
制御用CPU7に入力される。ここで図4は周波数制御
用CPU7で行う周波数制御の基本フローを示す図であ
る。図4を参照して説明する。周波数制御用CPU7は
前記設定データとカウンタ10で計測された計測データ
を読み込んで両者の大小比較をして、差がある場合は制
御データを変更するが、設定データより計測データが大
きい場合は、計測データを小さくするために周波数制御
用DA変換器9へ出力する制御データを大きくするよう
に制御し、また逆に計測データより設定データが大きい
場合は、計測データを大きくするために周波数制御用D
A変換器9へ出力する制御データを小さくするように制
御する。計測データと設定データとに差がない場合は、
制御データを変化させないようにする。
【0009】周波数制御用DA変換器9は前記制御デー
タを周波数制御用CPU7から入力して制御電圧に変換
し、制御電圧をクロック発振器1へ入力する。クロック
発振器1は制御電圧に応じてパルスの発振周波数を制御
している。ここで、図5はクロック発振器1の制御と入
出力の関係を示す図である。図5に周波数制御用DA変
換器9で変換する制御データとクロック発振器1の制御
電圧50及びクロック発振器1のパルスの出力周波数5
1との関係を示すと、制御電圧50は制御データを大き
くすると電圧が上昇し、パルスの出力周波数51は制御
データを大きくすると発振周波数が下がるという関係を
持っている。従って、周波数制御用CPU7はカウンタ
10からの計測データと設定データ入力部8からの設定
データとを比較して、計測データが設定データより大き
い場合には、クロック発振器1の発振周波数が設定デー
タより高い状態であるため周波数制御用DA変換器9へ
の出力は制御データを大きくしてクロック発振器1への
制御電圧を高めてクロック発振器1の発振周波数を下げ
るように制御する。また逆に、計測データが設定データ
より小さい場合は、クロック発振器1の発振周波数が設
定データより低い状態にあるため周波数制御用DA変換
器9へ出力する制御データを小さくしてクロック発振器
1への制御電圧を低くしてクロック発振器1の発振周波
数を上げるように制御する。また計測データと設定デー
タが同じ場合は、クロック発振器1の発振周波数を一定
に保つように制御する。クロック発振器1で発振された
パルスは一方を発振用CPU3のシステムクロックとし
て発振用CPU3へ出力し、もう一方をカウンタ10へ
出力して制御ループを構成している。
【0010】本発明の特徴は周波数制御部11において
周波数制御用CPU7がクロック発振器1の発振周波数
を連続的にきめ細かく制御し、クロック発振器1のパル
スは波形発振部6における発振用CPU3のシステムク
ロックとして発振用CPU3を動作させて、発振用CP
U3の動作速度を連続的にきめ細かく制御して、交流波
形の出力周波数をきめ細かく制御するディジタル交流発
生器である。本発明による利点は、交流波形の出力周波
数をきめ細かく調節できる点にあり、交流波形データ部
2において交流波形を正弦波のみならず矩形波や三角波
や高調波といった歪波波形のデータを格納すれば歪波波
形の周波数をきめ細かく調節できるディジタル交流発生
器を提供できる。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、デ
ィジタル交流発生器は周波数制御用CPUを用いてVC
Oの発振周波数を連続的に制御するので、システムクロ
ックの1クロック分より細かく制御できるため発振用C
PUの動作速度が直接制御されて、交流波形の出力周波
数が連続的にきめ細かく制御できるという効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディジタル交流発生器のブロック構成
図である。
【図2】従来のディジタル交流発生器のブロック構成図
である。
【図3】発振用CPUで交流波形を発生する動作フロー
を示す図である。
【図4】周波数制御用CPUでクロック発振器の発振周
波数を制御する動作の基本フローを示す図である。
【図5】クロック発振器の制御と入出力の関係を示す図
である。
【符号の説明】
1 クロック発振器 2 交流波形データ部 3 発振用CPU 4 発振用DA変換器 5 交流増幅器 6 波形発振部 7 周波数制御用CPU 8 設定データ入力部 9 周波数制御用DA変換器 10 カウンタ 11 周波数制御部 12 水晶振動子 50 制御電圧 51 パルスの出力周波数

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発振出力周波数を連続的に変化させること
    のできるクロック発振器と、 交流波形データを記憶する交流波形データ部と、 前記クロック発振器の出力をシステムクロックとして動
    作し、前記交流波形データ部の出力が入力される発振用
    CPUと、 前記発振用CPUの出力を変換する発振用DA変換器
    と、 前記発振用DA変換器の出力を増幅する交流増幅器と、 前記クロック発振器の出力周波数を連続的に制御して前
    記交流増幅器の出力端子から出力される交流波形の周波
    数を連続的に制御する周波数制御部と、 を備えるディジタル交流発生器。
JP31792992A 1992-11-04 1992-11-04 ディジタル交流発生器 Pending JPH06152248A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012042556A1 (ja) * 2010-09-28 2012-04-05 三菱電機株式会社 D/a変換装置、周辺装置、及びplc

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CN103125074A (zh) * 2010-09-28 2013-05-29 三菱电机株式会社 D/a变换装置、外围装置及plc
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