RU2050688C1

RU2050688C1 - Digital generator of sine-shaped signals

Info

Publication number: RU2050688C1
Authority: RU
Inventors: С.Г. Саенко
Original assignee: Саенко Сергей Григорьевич
Priority date: 1991-01-02
Filing date: 1991-01-02
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: automation and computer engineering. SUBSTANCE: device has initial setting reverse counter 1, which has inputs 2-5, decoder 6, clock 8, input 9 of decoder 6, code-to-frequency converter 7, frequency divider 10, reverse counter 11, which enumeration coefficient is constant, reset signal generator 12, read-only memory unit 13, digital-to-analog converter 14, first, second and third low- pass filters 15, 16, 18, controlled gate 17, output 19. Number of bits in reverse counter 1, mechanism of its control, input code conversion, its conversion to frequency dividing of this frequency, storing of required function in read-only memory unit, parameters of controlled low-pass filter provide possibility to generate sine- shaped signal which has low non-linear distortion and which frequency can be adjusted in predetermined manner. EFFECT: increased functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в виброиспытательных системах. The invention relates to automation and computer technology and can be used in vibration testing systems.

Целью изобретения является уменьшение коэффициента нелинейных искажений и повышение стабильности амплитуды выходных сигналов. The aim of the invention is to reduce the coefficient of non-linear distortion and increase the stability of the amplitude of the output signals.

На чертеже представлена структурная электрическая схема цифрового генератора синусоидальных сигналов. The drawing shows a structural electrical diagram of a digital generator of sinusoidal signals.

Цифровой генератор синусоидальных сигналов содержит реверсивный счетчик 1 с предварительной установкой, содержащий информационный вход 2, первый и второй управляющие входы 3 и 4 и установочный вход 5, дешифратор 6, преобразователь 7 код-частота, генератор 8 тактовых импульсов, выход 9 преобразованного кодового сигнала, делитель 10, реверсивный счетчик 11 с постоянным коэффциентом пересчета, формирователь 12 сигнала сброса, блок постоянной памяти (БПП) 13, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, первый и третий фильтры нижних частот (ФНС) 15, 16, управляемый ключ 17, третий ФНЧ 18, выход 19 цифрового генератора синусоидальных сигналов. The digital sinusoidal signal generator contains a reversible counter 1 with a preset, containing information input 2, the first and second control inputs 3 and 4 and the installation input 5, decoder 6, code-frequency converter 7, clock pulse generator 8, output 9 of the converted code signal, a divider 10, a reversible counter 11 with a constant conversion factor, a shaper of a reset signal 12, a read-only memory block (BPP) 13, a digital-to-analog converter (DAC) 14, the first and third low-pass filters (FTS) 15, 16, control add key 17, the third low-pass filter 18, the output 19 of a digital generator of sinusoidal signals.

Цифровой генератор синусоидальных сигналов работает следующим образом. Digital sine wave generator operates as follows.

После включения питания формирователь 12 устанавливает в нулевое состояние триггеры (на чертеже не показаны) преобразователя 7, реверсивные счетчики 1 и 11, при этом на выходе 19 уровень напряжения соответствует уровню минимального значения амплитуды синусоидального сигнала. По сигналу с входа 5, активный уровень которого низкий, происходит запись предварительного двоичного кода частоты выходного сигнала, установленного на входе 2 в реверсивный счетчик 1. Таким образом, на информационном входе преобразователя 7 присутствует преобразованный двоичный код синтезируемой частоты. В соответствии с этим кодом на выходе преобразователя 7 появится последовательность импульсов частотой F, определяемой по формуле
F

·K где F_o частота генератора 8.After turning on the power, the driver 12 sets the triggers (not shown) of the converter 7 to zero, the reversible counters 1 and 11, while the output voltage 19 corresponds to the minimum amplitude level of the sinusoidal signal. The signal from input 5, the active level of which is low, records the preliminary binary code of the frequency of the output signal installed at input 2 to the reverse counter 1. Thus, the converted binary code of the synthesized frequency is present at the information input of the converter 7. In accordance with this code, a pulse sequence of frequency F, determined by the formula
F

· K where F _{o the} frequency of the generator 8.

n разрядность преобразователя 7;
К двоичный код синтезируемой частоты, причем длительность импульсов на выходе преобразователя 7 равна длительности импульсов на его входе. Эти импульсы могут повторяться с периодом, отличным в два раза, поэтому с помощью делителя 10 это отличие становится меньше двух и период следования импульсов можно считать одинаковым. Последовательность импульсов, поступающая на тактовый вход реверсивного счетчика 11, изменяет его состояние от нуля до определенного значения m и обратно до нуля. Таким образом происходит считывание информации по m адресам БПП 13. Двоичный код считываемой информации поступает на ЦАП 14, который в соответствии с последовательностью кодов формирует дискретный синусоидальный сигнал. Поступая через первый ФНЧ 15 и управляемый ключ 17 или через второй ФНЧ 16 и управляемый ключ 17 на третий ФНЧ 18, выходной дискретный сигнал с ЦАП 14 преобразуется в аналоговый синусоидальный сигнал с заданным коэффициентом нелинейных искажений. Переключением входов управляемого ключа 17 управляет дешифратор 6 в зависимости от двоичного кода частоты синтезируемого сигнала. ФНЧ 15 и 16 второго порядка и имеют частоты среза, отличные на порядок, ФНЧ 18 первого порядка и имеет частоту среза, приблизительно равную сумме частот срезы ФНЧ 15 и 16.n bit depth of the Converter 7;
To the binary code of the synthesized frequency, and the pulse duration at the output of the Converter 7 is equal to the pulse duration at its input. These pulses can be repeated with a period different by a factor of two, therefore, using the divider 10, this difference becomes less than two and the pulse repetition period can be considered the same. The sequence of pulses supplied to the clock input of the reverse counter 11, changes its state from zero to a certain value m and back to zero. Thus, information is read at the m addresses of the BPP 13. The binary code of the read information is supplied to the DAC 14, which, in accordance with the sequence of codes, generates a discrete sinusoidal signal. Entering through the first low-pass filter 15 and controlled key 17 or through the second low-pass filter 16 and controlled key 17 to the third low-pass filter 18, the output discrete signal from the DAC 14 is converted into an analog sinusoidal signal with a given non-linear distortion coefficient. The switching of the inputs of the controlled key 17 is controlled by the decoder 6, depending on the binary code of the frequency of the synthesized signal. The low-pass filters 15 and 16 are of the second order and have cut-off frequencies different by an order of magnitude; the low-pass filters are of the first order and have a cut-off frequency approximately equal to the sum of the cut-off frequencies of the low-pass filters 15 and 16.

При подаче последовательности импульсов на входы 3 или 4 будет осуществляться изменение частоты выходного сигнала по заданному закону. Таким образом будет происходить изменение двоичного кода на выходе реверсивного счетчика 1. Режим остановки цифрового генератора синусоидальных сигналов можно осуществить либо записью логических нулей вместо двоичного кода частоты выходного сигнала, либо в процессе уменьшения частоты выходного сигнала, реверсивный счетчик 12 обнулится, причем следующий импульс на входе 4, управляющий уменьшением значения выходной частоты, сформирует двоичный код частоты выходного сигнала максимальной выходной частоты, а при переходе через эту частоту способом подачи импульса на вход 3 (управляющий увеличением выходной частотой) будет сформирован нулевой двоичный код частоты выходного сигнала и цифровой генератор синусоидальных сигналов будет остановлен. Из-за цикличности реверсивного счетчика 1 происходит циклическое изменение частоты выходного синусоидального сигнала. Записывая в БПП 13 двоичные коды, изменяемые по различным законам, можно получить выходной сигнал, изменяющийся по заданному закону, можно получить различные функции, можно сформировать функции Уолша. Делитель 10 позволяет сделать приблизительно равными по продолжительности "ступени" аппроксимированного синусоидального сигнала, имеющего место на выходе ЦАП 14, а определенное значение 2 m дискрет в синусоиде позволяет получать синусоидальный сигнал с низким коэффициентом нелинейных искажений и заданной стабильностью амплитуды. When applying a sequence of pulses to inputs 3 or 4, the frequency of the output signal will be changed according to a given law. Thus, the binary code will change at the output of the reverse counter 1. The stop mode of the digital sinusoidal signal generator can be done either by writing logical zeros instead of the binary code of the frequency of the output signal, or in the process of decreasing the frequency of the output signal, the reverse counter 12 will be reset, and the next pulse at the input 4, controlling the decrease in the value of the output frequency, will generate a binary code of the frequency of the output signal of the maximum output frequency, and when passing through this frequency the method of supplying the pulse at the input 3 (control increases the output frequency) will be generated zero binary output signal frequency and the digital code generator of sinusoidal signals will be stopped. Due to the cyclical nature of the reverse counter 1, a cyclical change in the frequency of the output sinusoidal signal occurs. By writing binary codes in BPP 13 that vary according to different laws, you can get an output signal that changes according to a given law, you can get various functions, you can generate Walsh functions. The divider 10 makes it possible to make the approximated sinusoidal signal occurring at the output of the DAC 14 approximately equal in duration to the “step”, and a certain value of 2 m discrete in the sinusoid allows you to receive a sinusoidal signal with a low coefficient of nonlinear distortion and a given amplitude stability.

Большая разрядность преобразователя 7 позволяет перестраивать частоту выходного сигнала с малым шагом, при этом из-за малой дискретности перестройка производится "плавно", а установка выходной частоты с высокой точностью. Время установки t_уст новой частоты определяется количеством дискрет в синусоиде, частотой выходного сигнала; t_уст равно длительности "ступени" сформированного сигнала.The large bit depth of the converter 7 allows you to tune the frequency of the output signal with a small step, while due to the small discreteness, tuning is performed "smoothly", and the output frequency is set with high accuracy. The setup time t _{set of the} new frequency is determined by the number of discrete in the sinusoid, the frequency of the output signal; t _mouth is equal to the duration of the "stage" of the generated signal.

t_уст=

где f_уст, Т_уст частота и период установленного сигнала.t _mouth =

where f _mouth , T _mouth frequency and period of the set signal.

Claims

A DIGITAL SINUSOIDAL SIGNAL GENERATOR, comprising a serially connected reverse counter with a preset and a frequency code converter, a serially connected reverse counter with a constant conversion factor, a constant memory unit and a digital-to-analog converter, a clock generator, the output of which is connected to the clock input of the code-frequency converter, while information input, the first and second control inputs and the installation input of the reverse counter with preliminary the settings are, respectively, the input recording of the preliminary binary code of the output frequency, the input of the control signal for increasing the value of the output frequency, the input of the control signal for decreasing the frequency value and the input of the control signal for recording the preliminary binary code of a digital sinusoidal signal generator, characterized in that, in order to reduce the coefficient of nonlinear distortion and increase the stability of the amplitude of the output signals, introduced in series connected the first low-pass filter, control a key and a second low-pass filter, a third low-pass filter, a decoder, a reset driver and a frequency divider, the input of which is connected to the output of the code-frequency converter, while the clock input of a reversible counter with a constant conversion factor is connected to the output of the frequency divider, digital-to-analog output the converter is connected to the input of the first low-pass filter and the input of the low-pass filter, the output of which is connected to another signal input of the managed key, the control input of which connected to the output of the decoder, the input of which is connected to the output of the reverse counter with a preset and is the output of the converted code signal corresponding to the output frequency of the digital sinusoidal signal generator, the output of the reset signal shaper is connected to the inputs of the reset signal of the reverse counter with the preset, code-frequency converter and a reverse counter with a constant conversion factor, and the output of the third low-pass filter is the output of a digital gene a sine wave signal generator.