SU1215162A1 - Цифровой генератор синусоидальных сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике и может использоватьс  в устройствах анализа х-к случайных процессов. Обеспечиваетс  формирование полигармонических сигналов с измен ющейс  во времени частотой. Устройство содержит п ть накапливающих сумматоров (НС) 1,3,12,14, 15, шесть блоков 2,7,9,11,13 и 16 элементов И, блок 4 умножени  кодов, синхронизатор (С) 5 и три регистра пам ти (РП) 6,8, 10. По сигналам с 1-го, 3-го и 2-го выходов С 5 с помощью НС 1,3,12,14, 15 и блока 16 элементов И формируетс  начальное значение аргумента нулевой гармоники , а по сигналу с 6-го выхода С 5 с помощью НС 3 и 12 формируютс  начальные значени  аргументов всех гармоник АО, при этом на выходе блока 4 умножени  кодов получаютс  отсчеты отдельных гармоник, а на выходе НС 14 - начальный отсчет полигармонического сигнала. По сигналам с 4-го и 3-го выходов С 5 с помощью РП 6 и НС 1,3,14,15 формируетс  первое значение аргумента нулевой гармоники А°, а по сигналам с 4-го и 6-го выходов С 5 с помощью РП 10 и НС 3,12 формируютс  1-е значени  аргументов всех гармоник А, при выгаУ внлввг

Description

этом на выходе блока 4 умножени  кодов получаютс  1-е отсчеты состав л ющих полигармонического сигнала, а на выходе НС 14 - 1-й отсчет полигармонического сигнала. Далее по сигналу с 5-го выхода С 5 содержимое РП 8 добавл етс  в НС 15, где образуетс  очередное значение

Изобретение относитс  к радиотехнике И может использоватьс  в устройствах анализа характеристик случайных процессов.

Цель изобретени  - обеспечение формировани  полигармонических сигналов с измен ющейс  во времени частотой .

На фиг. 1 представлена структурна  электрическа  схема цифрового генератора синусоидальных сигналов; на фиг. 2 - то же, синхронизатор.

Цифровой генератор синусоидальных сигналов содержит первый нака- плив ающий сумматор 1, первый блок 2 элементов И, второй накапливаюв ий сумматор 3, блок 4 умножени  кодов, синхронизатор 5, первый регистр 6 пам ти, второй блок 7 элементов И, второй регистр 8 пам ти, третий блок 9 элементов И, третий регистр 10 пам ти, четвертый блок П элементов И, третий накапливающий сумматор 12,п тый блок 13 элементов И, четвертый накапливающий 14 п тый накапливающий сумматор 15, шестой блок 16 элементов И. При этом синхронизатор содержит первый генератор 17 одиночных импульсов, второй генератор 18 одиночных юл- пульсов, RS-тр иггер 19, тактовый генератор 20, первый элемент И 21, второй элемент И 22, регистр 23 частоты, первый 24 и второй 25 счетчики , дешифратор 26 инвертор 27, первый 28, второй 29 и третий 30 элементы задержки, третий 31, четвертый 32, п тый 33 и шестой 34 элементы И.

Цифровой генератор синусоидальных сигналов работает следукицим образом .

12I5162

приращени  аргумента и т.д. Последовательность сигналов с 5-го, 3-го, 2-го и 6-го выходов С 5 повтор етс  и на выходе устройства формируютс  очередные значени  полигармонического сигнала до поступлени  с выхода С 5 сигнала Стоп. Дан пример выполнени  С 5. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

В основу работы положен алгоритм, основанный на соотношении

х(тт-х) 5; бЛг sinx

дл  О X тг или в дискретном виде

(-l)(n-kM)M-(n-kM)A ()

дл  любого h ,

X тт

где tjJp гг-- - частота синусоиды;

/ТТ - амплитуда cинycoидыi At - период дискретизации; ,1,2, - текущий номер вьфаба- тьшаемой дискреты;

М - емкость второго накапливающего сумматора 3 без знакового разр да; k - число переполнений

второго накапливающее го сумматора 3.

Из (1) видно, что аргумент синусоиды равен uJo nut.

Дл 1л -го отсчета синусоиды аргумент А можно выразить че- рез аргумент At,-i предьщущего (п-1)-го отсчета и .его приращение cJpAt следующим образом А,Ан-1+и оАЪ. C2J

Дл  получени  синусоиды с измен ющейс  во времени частотой (вместо посто нной частоты и) необходимо подставить значени  частоты «J изме- н ощейс  при переходе от одного отсчета к ДРУГО14У.

Дл  линейного закона

oJH-u),.i-Hiu), СЗ) где Ли) - изменение частоты ;за в рбм  At, т.е. скорость сканировани  синусоиды.по частоте,

Аргумент функции равен

ГАн Ац-1+4Ан 1ДА„ tJ,At

СМ

На основании (3) приращение аргумента ДА, находитс  следующим образом

fAAf,AAj, 1 Д А AoJ. д1

Начальные услови 

X ДА Ли) ut,

где начальна  частота формируемой синусоиды.

Дл  формировани  полигармонических сигналов с гармониками, отсто щими одна от другой по частоте на Su), необходимо к уравнени м (4), (5) и (6) добавить выр ажение дл  определени  значени  аргумента т-й гармоники по значени м аргумента (т-1)-й гармоники, дл  чего в формулы (5) и (6) вместо и) подставл ют значени  uj «jJ - -6 uJi

I

Lhv-1.

,

А

т.е. приращение аргумента двух ср- седних гармоник отличаетс  на величину lO-At.

Подставив значени  в уравхI

нение С 4), получаем

ГА АГ +бА, .,+5А

(8)

Соотношени  (4), (5) и (8) определ ют рекурентные соотношени  дл 

вычислени  аргументов гармонических составл ющих формируемого полигармонического сигнала

А:: А ;- + А„

,.(9)

1лАи ДАни+& т

где начальные услови  равны

(10)

где х)о ТГ/м 4t - минимальна  частота формируемой синусо- иды при заданных М

ил. .

Количество формируемых отсчетов пр мо пропорционально емкости второго накапливающего сумматора 3. При этом, чем больще скорость изменени  частоты AuJ, тем меньше можно получить отсчетов при фиксированной емкости второго накапливающего сумматора 3.

По сигналу с первого выхода синхронизатора 5 обнул ютс  первый, третий и п тый накапливающие сумматоры 1, 12 и 15, а по сигналу с третьего выхода синхронизатора 5 обнул ютс  второй и четвертый накапливающие

сумматоры 3, 14, и содержимое п того накапливающего сумматора 15 через шестой блок 16 элементов И, добавл етс  к содержимому первого накапливающего сумматора I, а по сигналу со второго выхода синхронизатора 5 содержимое первого накапливающего сумматора I складываетс  с содержимым второго накапливающего сумматора 3 и таким образом формируетс  начальное значение аргумента нулевой гармоники А,0. По сигналу с шестого выхода синхронизатора 5, содержимое третьего накапливающего сумматора 12 заданное

число раз добавл етс  во второй

накапливающий сумматор 3, в котором формируютс  начальные значени  аргументов всех гармоник А. Второй накапливающий сумматор 3 имеет

Р+1 разр д и два выхода, с выхода Q снимаютс  все р+1 разр ды в пр мом коде, при зтом старший разр д  вл етс  знаковым и служит дл  оп ределени  знака синусоиды, а младшие Р разр ды  вл ютс  информационными . С выхода снимаетс  Р разр дов в инверсном коде. На выходе блока 4 умножени  получаютс  отсчеты отдельных гармоник,I а на выходе

четвертого накапливающего сумматора 14 - начальный отсчет полигармонического сигнала. По сигналу с четвертого выхода синхронизатоpa 5 содержимое первого регистра 6 (ЛА) добавл етс  в п тый накапливающий сумматор 15, в котором получаетс  значение Л А, а содержимое третьего регистра 10 (() добавл етс  в третий накапливающий сумматор 12, в котором получаетс  значение «S A. Па сигналу с третьего выхода синхронизатора 5 обнул ютс  второй и четвертый накапливающие сумматоры 3, 14 и содержимое п того Накапливающего сумматора 15 склдываетс  с содержимым первого накапливающего сумматора 1, которое затем добавл етс  в обнуленный второй накапливающий сумматор 3, в котором получаем первое значение аргумента нулевой гармоники А,. По сигналу с шестого выхода синхронизатора 5 к содержимому второго накапливающего сумматора 3 добавл етс  содержимое третьего накапливающего сумматора 12, и, таким образом , получаютс  первые значени  аргументов всех гармоник А, а на выходе блока 4 умножени  получаютс  первые отсчеты составл ющих полигармонического сигнала. На выходе четвертого накапливающего сумматора 14 формируетс  первый отсче полигармонического сигнала. Далее по сигналу с п того выхода синхронизатора 5 содержимое второго регистра 8 (А А) добавл етс  в п тый накапливающий сумматор 15, где образуетс  очередное значение приращени  аргумента и т.д. Последовательность сигналов с п того, третьего , второго и шестого выходов синхронизатора 5 повтор ютс  и на выходе цифрового генератора синусоидальных сигналов формируютс  очередные значени  полигармонического сигнала. Этот процесс продолжаетс  до тех пор, пока не будет подан сигнал Стоп с выхода второго генератора 18 одиночных импульсов в синхронизаторе 5.

Третий, четвертьй, п тьй и шестой элементы И 31-34 и дешифратор 26 образуют схему демультиплек- сора, который коммутирует вход первого счетчика 24 на соответствующие выходы синхронизатора 5 с определенным временным сдвигом на каждом из выходов. Работа синхронизатора 5 начинаетс  по сигналу Пуск с выхода первого генератора 17 оди

ночных импульсов, который устанавливает RS-триггер 19 в единичное состо ние и обнул ет второй счетчик 25. Когда второй счетчик 25 просчитает два импульса, потенциал с одного из выходов дешифратора 26 запретит поступление импульсов через второй элемент И 22 на вход второго счетчика 25. Таким образом, первьй импульс с выхода первого счетчика 24 пройдет на первый выход синхронизатора 5, а второй импульс на четвертый выход синхронизатора 5, а все последующие импульсы через шестой элемент И 34 пройдут на п тый выход синхронизатора 5. Эти же импульсы с выхода первого счетчика 24, но задержанные на четверть периода тактового генератора 20 первым элементом задержки 28, поступ т на третий выход синхронизатора 5, а задержанные еще на четверть периода вторым элементом 29 задержки поступают на второй выход синхронизатора 5. Коэффициент делени  первого счетчика 24 заноситс  в регистр 23 частоты и импульсами с выхода переноса первого счетчика 24 в него из регистра частоты 23 заноситс  начальное значение. Коэффициент делени  определ ет число гармоник в полигармоническом сигнале. Импульсы с тактового генератора 20 через первый элемент И 21 поступают на счетный вход первого счетчика 24 и задержанные на три четверти своего периода третьим элементом задержки 30 - на шестой выход синхронизатора 5.

Если содержимое второго регистра 8 uA равно нулю, то формируетс  полигармонический сигнал частот составл югдах которого посто нна, а если во второй регистр 8 занесена величинаUА в дополнительном коде, то частота полигармонического сигнала не возрастает, а убьшает.

Claims (2)

1. Цифровой генератор синусоидальных сигналов, содержащий последовательно соединенные первый накапливающий сумматор, первый блок элементов И и Второй накапливакнций сумматор , последовательно соединенные первый регистр пам ти и второй блок элементов И, последовательно соединенные второй регистр пам ти и третий блок элементов И, блок умножени  кодов, первый и второй входы которого подключены соответственно к пр мому и инверсному выходам второго накапливающего сумматора, и синхронизатор , первый, второй, третий, четвертый и п тый выходы которого соединены соответственно с установочным входом первого накапливающего сумматора, управл ющим входом первого блока элементов И, установочным входом второго накапливающего сумматора, управл ющим входом второго блока элементов И и управл ющим входом третьего блока элементов И. отличающий- с   тем, что, .с целью обеспечени  формировани  полигармонических сигналов с измен ющейс  во времени частотой , в него введены последователно соединенные третий регистр пам ти , четвертый блок элементов И, третий накапливающий сумматор и п тый блок элементов И, четвертый накапливающий сумматор, а между выходом второго блока элементов И и входом первого накапливающего сумматора введены последовательно соединенные п тый накапливающий сумматор и шестой блок элементов И, при этом выход блока умножени  кодов соединен с входом четвертого накапливающего сз мматора, установочный вход которого объединен с управл ющим входом шестого блока элементов И и подключен к третьему выходу синронизатора , установочные входы третьего и п того накапливающих сумматоров объединены и подключены к первому выходу синхронизатора, шестой выход синхронизатора соединен с управл пощим входом п того блока элементов И, выход которого подключен к второму входу второго накапливающего сумматора, выход третьего блока элементов И соединен с вторым входом п того накапливающего сумматора, а управл ющий вход четвертого блока элементов И подключен к седьмому выходу синхронизатора.

2. Генератор по п. 1, отличающийс  тем, что синхронизатор содержит последовательно соединенные первый генератор одиночных импульсов, RS-триггер, первый элемент И, первый счетчик, второй элемент И, второй счетчик и дешифратор , последовательно соединенные первый элемент задержки и второй элемент задержки, а также третий элемент задержки, инвертор, третий, четвертый, п тый и шестой элементы И, второй генератор одиночных импульсов, тактовый генератор и регистр частоты, поразр дные выходы которого подключены к соответствующим информационным входам первого счетчика, первый вход третьего элемента И объединен с первым входом четвертого элемента И, с первым входом п того элемента И, с первым входом шестого элемента И, входом первого элемента задержки

и установочным входом первого счетчика и подключен к выходу первого счетчика, вторые входы третьего, четвертого, п того и шестого элементов И подключены, к соответствующим

выходам деши }фатора, вход и выход . инвертора соединены соответственно с вторым входом шестого элемента И и с вторьм зкодам второго элемента И, выход второго генератора одиночных И4пульсов подключен к R -входу RS-триггера, выход тактового генератора соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого подсоединен к входу третьего элемента

задержки, выход первого генератора одиночных №шульсов подключен к установочному входу второго счетчика, при этом выходы третьего элемента И, второго элемента задержки, первого

элемента задержки, п того элемента И, шестого элемента И, третьего элемента задержки и четвертого элемента И  вл ютс  соответственно первьм вторым, треТИМ , п тым, четвертым, шестым н седьмьо4 выходами синхронизатора .

Фиг. 2