RU2808222C1 - Arbitrary waveform generator - Google Patents
Arbitrary waveform generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808222C1 RU2808222C1 RU2023105714A RU2023105714A RU2808222C1 RU 2808222 C1 RU2808222 C1 RU 2808222C1 RU 2023105714 A RU2023105714 A RU 2023105714A RU 2023105714 A RU2023105714 A RU 2023105714A RU 2808222 C1 RU2808222 C1 RU 2808222C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- oscillation
- voltage
- input
- phase
- Prior art date
Links
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 97
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технике синтеза колебаний и может быть использовано в измерительной технике в качестве формирователя измерительных сигналов, а также в качестве генератора специализированных сигналов при создании и настройке электронных устройств автоматики, радиотехники и связи.The invention relates to the technique of synthesis of oscillations and can be used in measuring technology as a shaper of measuring signals, as well as a generator of specialized signals when creating and configuring electronic devices for automation, radio engineering and communications.
Известны генераторы сигналов произвольной формы [1, 2], формирующие выходное колебание путем «сшивания» линейно изменяющихся отрезков напряжения различной крутизны нарастания. Недостатком таких генераторов является то, что создаваемое ими полезное колебание представляется не гладкой, а ломаной линией.Generators of arbitrary waveforms are known [1, 2], which generate an output oscillation by “stitching” linearly varying voltage segments of different slopes. The disadvantage of such generators is that the useful oscillation they create appears not as a smooth line, but as a broken line.
Существуют генераторы сигналов произвольной формы на основе дискретного представления формируемого колебания с последующей фильтрацией [3]. Изначально сигнал задается совокупностью выборок, представленных в виде цифрового кода, записанного в электронное запоминающее устройство. Считываемые кодовые выборки подвергаются цифро-аналоговому преобразованию (ЦАП) с целью получения выходного колебания ступенчатого вида, близкого по форме аналоговому. Для уменьшения шумов квантования, обусловленных ступенчатым изменением сигнала на выходе ЦАП, на выходе генератора устанавливается фильтр нижних частот (ФНЧ). Недостатком такого метода формирования является то, что уровень шума, присутствующий в выходном колебании, существенно зависит от разрядности исходного кодового представления сигнала, разрядности ЦАП и согласованности полосы пропускания ФНЧ со спектром формируемого колебания. При произвольной вариации частоты и формы синтезируемого колебания достаточно сложно обеспечить необходимую подстройку параметров ФНЧ так, чтобы его полоса пропускания была согласована со спектром формируемого колебания. Следствием этого является формирование выходного колебания с существенным уровнем дополнительного шума, обусловленного дискретным представлением исходного сигнала.There are generators of arbitrary waveforms based on a discrete representation of the generated oscillation with subsequent filtering [3]. Initially, the signal is specified by a set of samples, presented in the form of a digital code recorded in an electronic storage device. The read code samples are subjected to digital-to-analog conversion (DAC) in order to obtain a step-type output oscillation, similar in shape to the analogue one. To reduce quantization noise caused by a step change in the signal at the DAC output, a low-pass filter (LPF) is installed at the generator output. The disadvantage of this generation method is that the noise level present in the output oscillation significantly depends on the bit depth of the original code representation of the signal, the bit depth of the DAC and the consistency of the low-pass filter bandwidth with the spectrum of the generated oscillation. With an arbitrary variation in the frequency and shape of the synthesized oscillation, it is quite difficult to ensure the necessary adjustment of the low-pass filter parameters so that its passband is consistent with the spectrum of the generated oscillation. The consequence of this is the formation of an output oscillation with a significant level of additional noise due to the discrete representation of the original signal.
Рассмотренные методы формирования колебаний произвольной формы требуют предварительной заготовки его исходных составляющих в виде кусочно-линейного или кодового представления. В случае, когда форма колебания не известна, что часто бывает при решении задач исследовательского типа, синтез такого колебания существенно усложняется.The considered methods for generating oscillations of arbitrary shape require preliminary preparation of its initial components in the form of a piecewise linear or code representation. In the case when the shape of the oscillation is not known, which often happens when solving research-type problems, the synthesis of such oscillations becomes significantly more complicated.
Известен способ [4] решения задачи синтеза колебаний произвольной формы, базирующийся на их представлении исходя из разложения функции в гармонический ряд Фурье. То есть колебание произвольной формы синтезируется на основе его гармонических составляющих, представляющих собой аналоговые сигналы. В этом случае выходной сигнал, формируемый на основе совокупности аналоговых сигналов, не имеет шумов, свойственных рассмотренным ранее методам.There is a known method [4] for solving the problem of synthesizing oscillations of arbitrary shape, based on their representation based on the expansion of a function into a harmonic Fourier series. That is, an arbitrary waveform is synthesized based on its harmonic components, which are analog signals. In this case, the output signal, generated on the basis of a set of analog signals, does not have noise characteristic of the previously discussed methods.
Способ [4, стр. 40] технически воплощается в виде синтезатора сложного сигнала (фиг. 1), состоящего и опорного генератора (ОГ), совокупности генераторов-калибраторов (модифицированных синтезаторов) с регулировками частоты, амплитуды и фазы (ГКЧАФ), и аналогового сумматора (∑). Генераторы-калибраторы реализованы на основе систем фазовой синхронизации (СФС). Формирование выходного колебания осуществляется путем установки частоты, амплитуды и фазы колебаний в каждом из генераторов-калибраторов.The method [4, p. 40] is technically implemented in the form of a complex signal synthesizer (Fig. 1), consisting of a reference oscillator (RO), a set of calibrator generators (modified synthesizers) with frequency, amplitude and phase adjustments (GKChAF), and an analog adder (∑). Generator-calibrators are implemented on the basis of phase synchronization systems (PSS). The formation of the output oscillation is carried out by setting the frequency, amplitude and phase of oscillations in each of the calibrator generators.
В рассматриваемом методе выполнение настройки параметров ГКЧАФ может быть произведено без предварительного знания конкретного вида выходного колебания. Форму выходного колебания можно настраивать путем изменения параметров каждого ГКЧАФ, наблюдая итоговое колебание с помощью осциллографа. Такой подход значительно упрощает и повышает оперативность создания колебания требуемой формы.In the method under consideration, setting the parameters of the GKChAF can be done without prior knowledge of the specific type of output oscillation. The shape of the output oscillation can be adjusted by changing the parameters of each GKChAF, observing the final oscillation using an oscilloscope. This approach greatly simplifies and increases the efficiency of creating vibrations of the required shape.
Синтезатор сложного сигнала, использующий формирование выходного колебания на основе его гармонических составляющих, выбран в качестве прототипа.A complex signal synthesizer using the formation of an output oscillation based on its harmonic components is selected as a prototype.
Недостатком прототипа является то, что в [4] представлена лишь структурная схема синтезатора сложного сигнала без раскрытия сущности реализации каждого из его блоков. Имеющейся информации не достаточно для того чтобы практически создать указанный синтезатор сложного сигнала. Если реализация генератора опорного колебания и многовходового сумматора напряжений большой сложности не вызывают, то реализация генератора-калибратора с независимыми регулировками частоты, амплитуды и фазы представляет проблему.The disadvantage of the prototype is that in [4] only a block diagram of a complex signal synthesizer is presented without disclosing the essence of the implementation of each of its blocks. The available information is not enough to practically create the specified complex signal synthesizer. If the implementation of a reference oscillation generator and a multi-input voltage adder does not cause much complexity, then the implementation of a generator-calibrator with independent adjustments of frequency, amplitude and phase is a problem.
Задача генерации гармонического колебания с независимыми регулировками частоты и фазы решается путем использования прямых цифровых синтезаторов (Direct Digital Synthesis, DDS) частоты [5]. В их работе используется принцип аналогичный рассмотренному в [3]. Основу синтезатора составляет постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в которое записываются в виде цифрового кода амплитудные значения синусоидального сигнала для различных значений фазы на периоде колебания. Шаг изменения фазы может составлять доли градуса. При последовательном изменении кода адреса ПЗУ на его выход передаются кодовые составляющие, соответствующие последовательному изменению фазы синусоидального сигнала. Данные коды поступают на вход цифро-аналогового преобразователя. В результате на выходе ЦАП формируется гармоническое колебание.The problem of generating a harmonic oscillation with independent frequency and phase adjustments is solved by using direct digital synthesizers (Direct Digital Synthesis, DDS) frequency [5]. Their work uses a principle similar to that discussed in [3]. The basis of the synthesizer is a read-only memory device (ROM), into which the amplitude values of a sinusoidal signal for various phase values during the oscillation period are recorded in the form of a digital code. The phase change step can be fractions of a degree. When the ROM address code is sequentially changed, code components corresponding to the sequential change in the phase of the sinusoidal signal are transmitted to its output. These codes are input to the digital-to-analog converter. As a result, a harmonic oscillation is formed at the output of the DAC.
Если из ПЗУ считываются все составляющие синусоидального колебания и разрядность кода выборок мгновенных значений колебания достаточно большая (от 10 до 12 разрядов), на выходе ЦАП формируется колебание по форме мало отличающееся от аналогового представления соответствующего колебания. Однако в этом случае требуется запоминать в ПЗУ большой объем кодов, последовательный выбор которых не позволяет формировать выходное колебание высокой частоты. Так, если адресная шина ПЗУ составляет 12 разрядов, то при опорной частоте 50 МГц можно будет сформировать выходное гармоническое колебание с частотой не выше 50000000/212=50000000/4096≈10207 Гц. В этом случае из ПЗУ считываются выборки с шагом изменения фазы выходного колебания, равным 36074096=0,88°. При этом форма выходного колебания будет близкой к ее аналоговому представлению.If all components of a sinusoidal oscillation are read from the ROM and the bit depth of the code for samples of instantaneous oscillation values is large enough (from 10 to 12 bits), an oscillation is formed at the output of the DAC in a shape that is not much different from the analog representation of the corresponding oscillation. However, in this case, it is necessary to store a large amount of codes in the ROM, the sequential selection of which does not allow the formation of a high-frequency output oscillation. So, if the ROM address bus is 12 bits, then with a reference frequency of 50 MHz it will be possible to generate an output harmonic oscillation with a frequency no higher than 50000000/2 12 =50000000/4096≈10207 Hz. In this case, samples are read from the ROM with a step of changing the phase of the output oscillation equal to 36074096 = 0.88°. In this case, the shape of the output oscillation will be close to its analog representation.
Для получения частоты в пять раз большей, чем 10,2 кГц, необходимо из ПЗУ считывать не все кодовые выборки подряд, а лишь каждую пятую. В этом случае из ПЗУ считываются выборки с шагом изменения фазы 0,88°⋅5=4,4°. При этом форма колебания на выходе ЦАП будет таковой, что для обеспечения спектральной чистоты формируемого колебания требуется использовать ФНЧ, устанавливаемый на выходе цифро-аналогового преобразователя.To obtain a frequency five times higher than 10.2 kHz, it is necessary to read not all code samples in a row from the ROM, but only every fifth one. In this case, samples are read from the ROM with a phase change step of 0.88° ⋅ 5=4.4°. In this case, the shape of the oscillation at the output of the DAC will be such that to ensure the spectral purity of the generated oscillation, it is necessary to use a low-pass filter installed at the output of the digital-to-analog converter.
При формировании гармонических колебаний, когда их частота может настраиваться произвольной, например, используется вариация частоты опорного генератора, будет требоваться соответствующая перестройка ФНЧ, которую для изменяющейся частоты колебания реализовать достаточно сложно.When generating harmonic oscillations, when their frequency can be adjusted arbitrarily, for example, a variation in the frequency of the reference oscillator is used, a corresponding adjustment of the low-pass filter will be required, which is quite difficult to implement for a changing oscillation frequency.
В [6] предложено устройство регулировки амплитуды и фазы переменного напряжения, состоящее из двух систем фазовой автоподстройки частоты, одна из которых позволяет осуществлять независимую регулировку амплитуды, а другая - фазы колебания. Для осуществления дополнительной регулировки частоты колебания следует на входе данного устройство включить еще одну систему ФАПЧ, с помощью которой можно выполнить синхронизацию («привязку») кратного опорному по частоте выходного колебания и опорного колебания. Таким образом, если рассматривать устройство регулировки амплитуды и фазы с дополнительной системой ФАПЧ в качестве аналога блока ГКЧАФ, то можно отметить, что его реализация достаточно сложна, поскольку основана на трех системах фазовой автоподстройки частоты.In [6], a device for adjusting the amplitude and phase of alternating voltage was proposed, consisting of two phase-locked loop systems, one of which allows independent adjustment of the amplitude, and the other - the phase of oscillation. To carry out additional adjustment of the oscillation frequency, another PLL system should be turned on at the input of this device, with the help of which it is possible to synchronize (“bind”) a multiple of the reference frequency of the output oscillation and the reference oscillation. Thus, if we consider the device for adjusting the amplitude and phase with an additional PLL system as an analogue of the GKChAF block, then it can be noted that its implementation is quite complex, since it is based on three phase-locked loop systems.
Цель изобретения - упрощение генератора сигналов произвольной формы (ГСПФ) за счет уменьшения сложности реализации его блоков, позволяющих обеспечивать раздельную независимую регулировку частоты, амплитуды и фазы гармонического колебания.The purpose of the invention is to simplify the arbitrary waveform generator (ARG) by reducing the complexity of the implementation of its blocks, allowing for separate independent adjustment of the frequency, amplitude and phase of the harmonic oscillation.
Указанная цель достигается в блоке регулировки частоты, амплитуды и фазы гармонического колебания заменой нескольких систем ФАПЧ одной.This goal is achieved in the block for adjusting the frequency, amplitude and phase of harmonic oscillation by replacing several PLL systems with one.
Структура заявляемого устройства представлена на фиг. 2. Она содержит генератор опорного колебания 1, N колец (систем) ФАПЧ 21, 22, …, 2N, аналоговый N-входовой сумматор напряжения 3. Выходом устройства является выход сумматора.The structure of the proposed device is shown in Fig. 2. It contains a
Все кольца ФАПЧ генератора сигналов произвольной формы имеют одинаковую структуру, реализация которой аналогична представленной в схеме функционального преобразователя с регулировкой амплитуды и фазы выходного колебания [7].All PLL rings of the arbitrary waveform generator have the same structure, the implementation of which is similar to that presented in the circuit of a functional converter with adjustment of the amplitude and phase of the output oscillation [7].
Структура кольца ФАПЧ (условно обозначим его номером i) представлена на фиг. 3. Поскольку кольцо ФАПЧ является составляющим элементом ГСПФ и его структура является дополнением к структуре фиг. 2 заявляемого устройства, нумерацию узлов кольца ФАПЧ выполним продолжающейся, то есть начинающейся с цифры 4. Кольцо ФАПЧ содержит следующие узлы: логический фазовый дискриминатор 4i, формирователь двуполярных нелинейных управляющих напряжений 5i, астатическое звено, состоящее из интегратора 6i, пропорционального звена 7i, и сумматора напряжений 8i, подстраиваемый генератор 9i, усилитель напряжения 10i, компаратор напряжения с нулевым порогом сравнения 11i, линия задержки 12i.The structure of the PLL ring (let's call it number i) is shown in Fig. 3. Since the PLL ring is a constituent element of the GSPF and its structure is complementary to the structure of FIG. 2 of the proposed device, the numbering of the nodes of the PLL ring will continue, that is, starting with the
Колебание Uоп опорной частоты с уровнями цифровой логики, формируемое на выходе генератора опорного колебания, подается на опорный вход логического фазового дискриминатора (ЛФД) 4i, являющийся входом кольца ФАПЧ. Выходы ЛФД 4i подключены к входам формирователя нелинейных управляющих напряжений 5i. Формирователь нелинейных управляющих напряжений 5i используется для получения аналогового управляющего напряжения кольца ФАПЧ на основе цифровых выходных сигналов ЛФД 4i. Механизм работы формирователя 5i рассмотрен в [8]. Выход формирователя 5i подключен к входам интегратора 6i и пропорционального звена 7i, которые совместно с сумматором напряжений 8i образуют пропорционально-интегрирующий фильтр кольца ФАПЧ. Управляющее напряжение, сформированное на выходе сумматора напряжений 8i, подается на управляющий вход подстраиваемого генератор 9i. Выход подстраиваемого генератора 9i подключен к входу усилителя напряжения 10i. Усилитель напряжения 10i имеет элемент регулировки, позволяющий изменять коэффициент усиления усилителя, и как следствие, масштабировать амплитуду колебания, формируемого генератором 9i. Выход усилителя напряжения 10i, являющийся выходом кольца ФАПЧ с номером i, на котором формируется выходное напряжение Uгi, подключен к входу компаратора напряжения с нулевым пороговым уровнем 11i. Компаратор 11i преобразует двуполярное напряжение Uгi в однополярное напряжение Uпрi с уровнями цифровой логики, которое через линию задержки 12i подается на второй вход ЛФД 4i. Линия задержки 12i имеет элемент регулировки, обеспечивающий управление задержкой (фазовым сдвигом) напряжения относительно напряжения Uпрi.Oscillation U op of the reference frequency with digital logic levels, generated at the output of the reference oscillation generator, is fed to the reference input of the logical phase discriminator (APD) 4 i , which is the input of the PLL ring. The outputs of the
Регулирование параметров узлов 10i и 12i можно осуществить, изменяя значения параметров пассивных элементов их схем, например сопротивлений резисторов. Возможные примеры реализации узлов 10i и 12i представлены на фиг. 4 и 5 соответственно. На фиг. 4 показана схема на операционных усилителях DA1 и DA2, позволяющая путем изменения величины сопротивления резистора R2, обозначенного стрелкой, задавать коэффициент усиления схемы К≥0. На фиг. 5 приведена схема линии задержки, выполненной в виде RC-цепи с формирователями цифрового сигнала на логических инверторах DD1 и DD2. Изменение сопротивления резистора R, обозначенного стрелкой, позволяет изменять крутизну нарастания выходного сигнала RC-фильтра и, как следствие, регулировать задержку колебания на выходе схемы от колебания на его входе.Regulation of the parameters of
Работу кольца ФАПЧ при изменении амплитуды подстраиваемого колебания и его фазового сдвига относительно опорного колебания (механизм рассмотрен в [7]) можно пояснить временными диаграммами в режимах синхронизации им колебаний одинаковых (фиг. 6) и разных (фиг. 7) частот.The operation of the PLL ring when changing the amplitude of the adjusted oscillation and its phase shift relative to the reference oscillation (the mechanism is discussed in [7]) can be explained by timing diagrams in the modes of synchronizing oscillations of the same (Fig. 6) and different (Fig. 7) frequencies.
Поскольку кольцо ФАПЧ содержит логический фазовый дискриминатор, позволяющий выполнять оценку разности фаз как одинаковых, так и кратных частот [9], подстраиваемый генератор 9i может быть настроен на генерирование частоты iFоп, кратной частоте Fоп опорного колебания, где i=1, 2, …, N. Форма опорного колебания может отличаться от формы колебания, создаваемого подстраиваемым генератором 9i, поскольку компаратором 11i колебание подстраиваемого генератора преобразуется к форме опорного колебания. Настройка частоты подстраиваемого генератора осуществляется путем определения параметров его частотно-задающих цепей (RC-цепи или LC-контура).Since the PLL ring contains a logical phase discriminator that allows estimating the phase difference of both identical and multiple frequencies [9], the adjustable generator 9 i can be configured to generate frequency iF op , a multiple of the frequency F op of the reference oscillation, where i=1, 2 , ..., N. The shape of the reference oscillation may differ from the shape of the oscillation created by the tuned generator 9 i , since the
Механизмы работы кольца ФАПЧ для случая формирования гармонического колебания с частотой, равной частоте опорного колебания (случай, когда номер кольца ФАПЧ i=1), иллюстрируются эпюрами напряжений, показанными на фиг. 6. Кольцом ФАПЧ обеспечивается подстройка колебаний Uоп и Un1 с фазовой ошибкой [10]. Указанная разность фаз колебаний может также отображаться и во временном измерении в виде задержки Δt=0. Колебание Un1 формируется путем задержки колебания Uпр1 на время Δtз1 регулируемой линией задержки, а колебание Unp1 получается из колебания Uг1 путем преобразования его формы из синусоидальной в прямоугольную с уровнями цифровой логики посредством аналогового компаратора. Колебания Uпр1 и Uг1 можно считать синфазными, если пренебречь задержкой распространения сигнала через компаратор, и опережающими колебание Uоп по времени на величину Δtз1 или по фазе на величину где Топ - период опорного колебания, равный периоду подстраиваемого колебания Т1. При этом амплитуда UA1 колебания Uг1 может быть любой, поскольку в дальнейшем это колебание преобразуется в однополярное импульсное колебание, аналогичное по форме колебаниям Uоп и Uп1, подаваемым на входы ЛФД.The mechanisms of operation of the PLL ring for the case of the formation of a harmonic oscillation with a frequency equal to the frequency of the reference oscillation (the case when the PLL ring number i=1) are illustrated by the voltage diagrams shown in Fig. 6. The PLL ring provides adjustment of oscillations U op and U n1 with a phase error [10]. The specified oscillation phase difference can also be displayed in the time dimension in the form of a delay Δt=0. Oscillation U n1 is formed by delaying oscillation U pr1 for a time Δt z1 with an adjustable delay line, and oscillation U np1 is obtained from oscillation U g1 by converting its shape from sinusoidal to rectangular with digital logic levels using an analog comparator. Oscillations U pr1 and U r1 can be considered in-phase, if we neglect the delay in signal propagation through the comparator, and ahead of the oscillation U op in time by the amount Δt z1 or in phase by the amount where T op is the period of the reference oscillation, equal to the period of the adjusted oscillation T 1 . In this case, the amplitude U A1 of the U r1 oscillation can be any, since this oscillation is subsequently converted into a unipolar pulse oscillation, similar in shape to the U op and U p1 oscillations supplied to the APD inputs.
Механизм работы кольца ФАПЧ в процессе подстройки кратных частот (рассмотрен случай кольца ФАПЧ с номером i-2) иллюстрирован эпюрами напряжений, представленными на фиг. 7. Колебания Uоп с частотой и Un2 частотой синхронизируются по передним фронтам колебаний с фазовой ошибкой поскольку Δt=0. Задержка колебания Uп2 относительно колебания Uпр2 на время Δtз2 обеспечивает сдвиг по фазе между указанными колебаниями где Т2 - период подстраиваемого колебания. Соответствующий фазовый сдвиг обеспечивается и между колебаниями Uоп и Uг2.The mechanism of operation of the PLL ring in the process of adjusting multiple frequencies (the case of the PLL ring with number i-2 is considered) is illustrated by the voltage diagrams presented in Fig. 7. Oscillations U op with frequency and U n2 frequency synchronized on the leading edges of oscillations with a phase error since Δt=0. The delay of the oscillation U p2 relative to the oscillation U pr2 for a time Δt z2 provides a phase shift between the indicated oscillations where T 2 is the period of the adjusted oscillation. A corresponding phase shift is also provided between the oscillations U op and U g2 .
Амплитуда подстраиваемого колебания Uг2 может регулироваться с помощью усилителя напряжения кольца. При этом ее значение, за исключением случая Uг2=0, не влияет на работу кольца ФАПЧ, поскольку имеет место преобразование посредством компаратора формы выходного колебания к импульсному виду, необходимому для обеспечения работы ЛФД. При коэффициенте усиления усилителя напряжения, равном нулю, на выходе кольца ФАПЧ устанавливается нулевое напряжение. То есть, в этом случае кольцо ФАПЧ не обеспечивает вклада в формирование выходного колебания ГСПФ.The amplitude of the adjusted oscillation U r2 can be adjusted using a ring voltage amplifier. In this case, its value, with the exception of the case U r2 = 0, does not affect the operation of the PLL ring, since the shape of the output oscillation is converted through the comparator to the pulse form necessary to ensure the operation of the APD. When the gain of the voltage amplifier is zero, the output of the PLL ring is set to zero voltage. That is, in this case, the PLL ring does not contribute to the formation of the output oscillation of the GSPF.
Выходное колебание генератора сигналов произвольной формы представляется выражением где Аi - амплитуда i-той гармонической составляющей колебания, t - время, - фаза i-той гармонической составляющей. В качестве примера синтеза сигнала произвольной формы рассмотрим его реализацию на основе трех гармонических составляющих с частотами Fоп, 2Fоп, 3Fоп с произвольными значениями амплитуд и фаз.The output waveform of an arbitrary waveform generator is represented by where A i is the amplitude of the i-th harmonic component of the oscillation, t is time, - phase of the i-th harmonic component. As an example of the synthesis of an arbitrary waveform, let us consider its implementation based on three harmonic components with frequencies F op , 2F op , 3F op with arbitrary values of amplitudes and phases.
Формула, определяющая связь выходного напряжения Uвых=Uг с напряжениями, на основе которых реализуется его синтез, следующая:The formula that determines the relationship between the output voltage U out = U g and the voltages on the basis of which its synthesis is realized is as follows:
Механизм получения выходного колебания Uг генератора при амплитудах A1=0.5, А2=0.%, А3=0.7, частотах Fоп=1000, 2Fоп=2000, 3Fоп=3000 и фазах ϕ1=π/6, ϕ2=-2π/3, ϕ3=2π/3 составляющих его гармонических колебаний показан на фиг. 8.The mechanism for obtaining the output oscillation U g of the generator at amplitudes A 1 = 0.5, A 2 = 0.%, A 3 = 0.7, frequencies F op = 1000, 2 F op = 2000, 3 F op = 3000 and phases ϕ 1 = π/6, ϕ 2 =-2π/3, ϕ 3 =2π/3 its constituent harmonic oscillations are shown in Fig. 8.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHICAL LIST
1. А.с. №2019908 МПК Н03К 4/00. Генератор сигналов сложной формы. / Кирюхин К.Н., Фроленков М.А. Заявлено 25.04.1991 (№4931515/21); опубл. 15.09.1994.1. A.s. No. 2019908
2. Пат. РФ №99120936 МПК Н03К 4/02. Способ формирования сигнала сложной формы. / Капля Э.И. Заявлено 04.10.1999 (№99120936/99); опубл. 10.09.2001.2. Pat. RF No. 99120936
3. Дедюхин А.А. Прецизионные генераторы сигналов сложной формы А-КИП ГСС-93/1 и ГСС-93/2.// Компоненты и технологии. 2004. №3. - С. 204-206.3. Dedyukhin A.A. Precision signal generators of complex shapes A-KIP GSS-93/1 and GSS-93/2.// Components and technologies. 2004. No. 3. - pp. 204-206.
4. Жилин Н.С. Принципы фазовой синхронизации в измерительной технике. - Томск: Радио и связь, 1989. - 384 с.4. Zhilin N.S. Principles of phase synchronization in measurement technology. - Tomsk: Radio and Communications, 1989. - 384 p.
5. Ридико Л. DDS: Прямой синтез частоты // Компоненты и технологии. 2001. №8.-С.50-56.5. Ridiko L. DDS: Direct frequency synthesis // Components and technologies. 2001. No. 8.-P.50-56.
6. А.с. СССР №1019361 МКИ G01R 25/04. Устройство для регулировки амплитуды и фазы переменного напряжения в компенсационных измерителях напряжения / Жилин Н.С. Заявлено 16.05.1978 (№2618527/18-25); опубл. 23.05.1983. Бюл. №19.6. A.s. USSR No. 1019361 MKI G01R 25/04. Device for adjusting the amplitude and phase of alternating voltage in compensation voltage meters / Zhilin N.S. Declared 05/16/1978 (No. 2618527/18-25); publ. 05/23/1983. Bull. No. 19.
7. Пат. РФ №2689432 МПК H03L 7/00. Функциональный преобразователь с регулировкой амплитуды и фазы выходного колебания / Холопов СИ. Заявлено 07.05.2018 (№2018116919); опубл. 28.05.2019.7. Pat. RF No. 2689432
8. Холопов С.И. Расширение полосы захвата релейной астатической системы фазовой синхронизации // Вестник РГРТУ. - Рязань, 2013. №3 (выпуск45). - С. 49-53.8. Kholopov S.I. Expanding the capture bandwidth of a relay astatic phase synchronization system // Bulletin of the RGRTU. - Ryazan, 2013. No. 3 (issue 45). - P. 49-53.
9. Холопов С.И. Математическая модель когерентного умножителя частоты // Вестник РГРТА. - Рязань, 1998. Вып.4. - С.26-29.9. Kholopov S.I. Mathematical model of a coherent frequency multiplier // Vestnik RGRTA. - Ryazan, 1998.
10. Холопов С.И. Исследование способа увеличения полосы захвата релейной системы фазовой синхронизации // Вестник РГРТУ. - Рязань, 2016. №3 (выпуск 57). - С. 9-14.10. Kholopov S.I. Study of a method for increasing the acquisition bandwidth of a phase synchronization relay system // Vestnik RGRTU. - Ryazan, 2016. No. 3 (issue 57). - P. 9-14.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2808222C1 true RU2808222C1 (en) | 2023-11-28 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2271602C2 (en) * | 2003-07-14 | 2006-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный институт радиоэлектроники" (ГОУ ВПО "Военный институт радиоэлектроники") | Arbitrary-shape periodic-signal generator in residual-class system |
RU2450418C1 (en) * | 2011-07-12 | 2012-05-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Алмаз-Фазотрон" | Broadband frequency synthesiser |
CN104753500A (en) * | 2013-12-25 | 2015-07-01 | 苏州普源精电科技有限公司 | Arbitrary waveform generator |
RU2565526C1 (en) * | 2014-12-19 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Phase-locked loop device |
EP3078395B1 (en) * | 2011-04-07 | 2017-12-27 | Nuvectra Corporation | Arbitrary waveform generator and neural stimulation application |
RU2689432C1 (en) * | 2018-05-07 | 2019-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Function transducer with control of amplitude and output oscillation phase |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2271602C2 (en) * | 2003-07-14 | 2006-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный институт радиоэлектроники" (ГОУ ВПО "Военный институт радиоэлектроники") | Arbitrary-shape periodic-signal generator in residual-class system |
EP3078395B1 (en) * | 2011-04-07 | 2017-12-27 | Nuvectra Corporation | Arbitrary waveform generator and neural stimulation application |
RU2450418C1 (en) * | 2011-07-12 | 2012-05-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Алмаз-Фазотрон" | Broadband frequency synthesiser |
CN104753500A (en) * | 2013-12-25 | 2015-07-01 | 苏州普源精电科技有限公司 | Arbitrary waveform generator |
RU2565526C1 (en) * | 2014-12-19 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Phase-locked loop device |
RU2689432C1 (en) * | 2018-05-07 | 2019-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Function transducer with control of amplitude and output oscillation phase |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Жилин Н.С. "Принципы фазовой синхронизации в измерительной технике", Томск: Радио и связь, 1989, стр.39-45. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3406439B2 (en) | Variable delay circuit delay time measurement device | |
CN107528583B (en) | Frequency doubling delay locked loop using a sample time to digital converter | |
US5781054A (en) | Digital phase correcting apparatus | |
US7907023B2 (en) | Phase lock loop with a multiphase oscillator | |
TWI353115B (en) | Circuit for applying jitter and test device | |
US20040090252A1 (en) | Apparatus and method for introducing signal delay | |
KR930022734A (en) | Frequency synthesizer | |
JPWO2018116347A1 (en) | PLL circuit | |
JP3639000B2 (en) | Phase matching device and delay control circuit | |
US7394238B2 (en) | High frequency delay circuit and test apparatus | |
JPH09200012A (en) | Phase modulator and phase modulation method | |
JPH04356804A (en) | Method and device for synthesizing digital signal | |
CN102317803A (en) | Testing device, testing method, and phase shifter | |
RU2808222C1 (en) | Arbitrary waveform generator | |
KR102101797B1 (en) | Frequency synthesizer using multiple direct digital synthesizer module | |
KR100972818B1 (en) | Dll-based fractional-n frequency synthesizer | |
EP2512033B1 (en) | A clock generation system | |
JP5208211B2 (en) | Test apparatus and test method | |
JP6761630B2 (en) | Frequency synthesizer | |
RU158122U1 (en) | NEUR-LIKE OSCILLATOR GENERATOR | |
RU2689432C1 (en) | Function transducer with control of amplitude and output oscillation phase | |
RU2788980C1 (en) | Measuring generator of paired pulses | |
RU2273952C2 (en) | Frequency synthesizer | |
JP2628182B2 (en) | Test equipment for analog-digital hybrid IC | |
CN102780488A (en) | Clock generation system |