SU1734189A1 - Генератор синусоидальных сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано при проверке многоканальных приемоусилительных устройств , а также в устройствах измерительной и вычислительной техники. Устройство содержит генератор тактовых импульсов 1 , два делител  с переменным коэффициентом делени  (ДПКД) 2, 3, счетчик 4, блок программируемого посто нного запоминани  5, коммутатор 6, управл емый инвертор кодов 7, блок умножени  кодов 8, сумматор 9, функциональный преобразователь 10, цифроаналоговый преобразователь 11, фильтр нижних частот 12, регистр 13 установки числа составл ющих многочастотного сигнала, регистр 14 длительности сигнала, формирователь управл ющих сигналов 15, регистр 16 разности частот, регистр 17 начальной частоты, регистр 18 установки шага сетки многочастотного сигнала, два накапливающих сумматора 19, 20. Функциональный преобразователь 8 содержит накапливающий сумматор 21, сумматор 22, два управл емых инвертора кодов 23, 25, блок посто нного запоминани  24. Все перечисленные блоки соединены следующим образом: 1-2-3-4-5-6-7-8-9-21-22-23-24-25-11-12, 13-2-20-22, 18-19-20, 1-20, 2-19, 2-20, 2-21, 14-3, 15-4, 15-6, 15-7, 15-20, 16-8, 17-9,22-25, 22-11. Введение ДПКД 2, регистров 13, 18, накапливающих сумматоров 19, 20, сумматора 24 обеспечивает последовательное формирование кодов мгновенных значений фаз составл ющих многочастотного сигнала , при этом осуществл етс  управление частотами и шагом сетки. 4 ил., 1 табл. сл с ч CJ -N IOO чэ

Description

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано дл  генерировани  как частотно-модулированных, так и многочастотных колебаний при проверке многоканальных приемоусилительных устройств , а также в устройствах измерительной техники.

Цель изобретени  - обеспечение формировани  многочастотного сигнала в виде эквидистантной сетки частот с управл емыми частотами и шагом сетки.

Цель достигаетс  тем, что в генератор синусоидальных сигналов качающейс  частоты (ГССКЧ), содержащий генератор тактовых импульсов, последовательно соединенные первый делитель частоты с пе- ременным коэффициентом делени  (ДЧПКД), счетчик, блок программируемого посто нного запоминани  (БППЗ), коммутатор , управл емый инвертор кодов, функциональныйпреобразовательи цифроаналоговый преобразователь (ЦАП),

регистр длительности сигналов, выход которого подключен к управл ющему входу первого ДЧПКД, регистр разности частот, выход которого подключен к второму входу блока умножени  кодов, регистр начальной часто- ты, выход которого подключен к второму входу сумматора, формирователь сигналов управлени , первый выход которого подключен к установочному входу счетчика, второй в ыход -куправл ющему входу ком мутатора, третий выход - к управл ющему входу управл емого инвертора кодов, другой информационный вход коммутатора подключен к выходу счетчика, а функциональный преобразователь состоит из накапливающего сумматора, последовательно поразр дно соединенных первого управл емого инвертора кодов, блока посто нного запоминани  и второго управл емогоинверторакодов , информационный вход накапливающего сум- матора  вл етс  первым информационным входом функционального преобразовател , введены второй ДЧПКД, регистр установки числа составл ющих многочастотного сигнала , выход которого подключен куправл юще- му входу второго АЧПКД, последовательно поразр дно включенные регистр установки шага сетки многочастотного сигнала, первый и второй накапливающие сумматоры, включенный последовательно с ЦАП фильтр ниж- них частот (ФНЧ), выход генератора тактовых импульсов подключен к входу второго ДЧПКД и к выходу синхронизации второго накапливающего сумматора, выход второго ДЧПКД подключен к входу первого ДЧПКД, к перво- му установочному входу второго накапливающего сумматора, и входам синхронизации первого накапливающего сумматора и накапливающего сумматора функционального преобразовател , вход которого  вл етс  входом синхронизации функционального преобразовател , четвертый выход формировател  сигналов управлени  подключен к второму установочному входу второго накапливающего сумматора, а также введен в состав функционального преобразовател  сумматор, первый вход которого подключен поразр дно к выходу накапливающего сумматора, а второй вход, кото- рый  вл етс  вторым информационным входом функционального преобразовател , - поразр дно к выходу второго накапливающего сумматора, выход сумматора с первого по (п-1) разр ды подключен к входу первого управл емого инвертора кодов, а n-й (старший) разр д - к управл ющему входу, второго управл емого инвертора кодов и к входу старшего разр да ЦАП.

На фиг.1 приведена структурна  электрическа  схема генератора синусоидальных сигналов; на фиг.2 - электрическа  схема формировател  сигналов управлени ; на фиг.З - электрическа  схема накапливающего сумматора; на фиг,4 - временные диаграммы работы первого и второго накапливающих сумматоров дл  случа  когда число составл ющих многочастотного сигнала m 5.

Генератор синусоидальных сигналов (ГСС) содержит последовательно соединенные генератор 1 тактовых импульсов (ТИ), второй делитель 2 частоты с переменным коэффициентом делени  (ПЧКД), первый делитель 3 ПЧКД, счетчик 4, блок 5 программного посто нного запоминани  (ППЗ), коммутатор 6, управл емый инвертор 7 кодов , блок 8 умножени  кодов (УК), сумматор 9, функциональный преобразователь 10, ЦАП 11 и фильтр 12 нижних частот (НЧ), выход счетчика 4 подключен также к второму входу коммутатора 6, формирователь 13 сигналов управлени  (СУ), первый выход которого подключен к установочному входу счетчика 4, второй выход - к управл ющему входу коммутатора 6, третий выход - к управл ющему входу управл емого инвертора

7кодов, регистр 14 установки числа состав- л ющих многочастотного сигнала (УЧСМЧС), выход которого подключен к управл ющему входу второго делител  2ЧПКД, регистр 15 длительности сигнала (ДС), выход которого подключен к управл ющему входу первого делител  3 ЧПКД, регистр 16 разности частот (РЧ), выход которого подключен к второму входу блока

8УК, регистр 17 начальной частоты (НЧ), выход которого подключен к второму входу сумматора 9, последовательно соединенные регистр 18 установки шага сетки частот многочастотного сигнала (УШСЧМЧС) первый накапливающий сумматор 19 и второй накапливающий сумматор 20, Функциональный преобразователь 10 содержит последовательно поразр дно включенные накапливающий сумматор 21, информационный вход которого  вл етс  первым информационным входом функционального преобразовател  10, сумматор 22, первый управл емый инвертор 23 кодов, блок 24 посто нного запоминани  (ПЗ) и второй управл емый инвертор 25 кодов, выход которого  вл етс  информационным выходом функционального преобразовател  10, выход второго накапливающего сумматора 20 подключен к второму входу сумматора 22, вход которого  вл етс  вторым информационным входом функционального преобразовател  10, выход сумматора 22 с первого

по (п-1) разр ды подключен к входу первого управл емого инвертора 23 кодов, а п-й (старший) разр д к управл ющему входу второго управл емого инвертора 25 кодов и к входу старшего разр да ЦАП 11, четвер- тый выход формировател  13 СУ подключен к второму установочному входу второго накапливающего сумматора 20, выход генератора 1 ТИ подключен также к входу синхронизации накапливающего суммато- ра 20, выход второго делител  2ЧПКД подключен также к входу синхронизации накапливающего сумматора 21, который  вл етс  входом синхронизации функционального преобразовател  10, к входу синхронизации первого накапливающего сумматора 19 и к первому установочному входу второго накапливающего сумматора 20.

ГСС может работать в одном из следую- щих режимов работы: ТОН - частота синусоидальных сигналов на выходе ГСС имеет посто нное значение й)0 .определ емое кодом на выходе регистра 17УНЧ;

ЛЧМ-Н -частота синусоидальных сиг- налов на выходе ГСС нарастает по линейному закону от значени  Ш0 до значени  ft макс со0 + й)д , где значение U)R определ етс  кодом на выходе регистра 16 РЧ, а длительность сигнала Тс - кодом на выходе регистра 15 ДС;

ЛЧМ-С -частота синусоидальных сигналов на выходе ГСС спадает по линейному закону от значени  Шмакс )ддо значени  оь;

ГЧМ-Н - частота синусоидальных сигналов на выходе ГСС нарастает по гиперболическому закону, хран щемус  в блоке 5 ППЗ, от значени  до значени  Ш макс +0)р. :

ГЧМ-С - частота синусоидальных сигналов на выходе ГСС спадает по гиперболи- ческому закону от значени  +О)Д до значени  ;

МЧС - многочастотный сигнал на выходе ГСС, дл  которого число синусоидальных составл ющих m определ етс  кодом на выходе регистра 14 УЧСМЧС, а шаг сетки частотой Аи) - кодом на выходе регистра 18 УШСЧМЧС.

В режиме ТОН выходной сигнал ГСС определ етс  выражением

Увых (t) Do COSO)0 t. (1)

в режимах ЛЧМ-Н, ЛЧМ-С, ТЧМ-Н, ГЧМ-С - выражением

UBbix(t) U0 COS (Оо Т + р ( t ) ,

в режиме МЧС - выражением

5 10 15

20 25 30

35

40

50

45

55

UBbix(t) U0 2 cos(cob+«Aft))t, (3)

i 1

s

в выражени х (1), (2), (3)

Do - амплитуда выходного сигнала;

t - текущее значение фазы выходного сигнала начальной частоты ш0 ;

(р (t) - заранее заданный закон изменени  фазы выходного сигнала;

m - число составл ющих многочастотного сигнала;

А у - шаг сетки частот многочастотного сигнала.

Режим работы ГСС определ етс  состо нием на выходах формировател  13 сигналов управлени , электрическа  схема которого приведена на фиг.2 в соответствии с таблицей.

В режиме ТОН нулевой код с выхода счетчика 4 через коммутатор 6, управл емый инвертор кодов и блок 8 УК поступает поразр дно на первый вход сумматора 9, на второй вход которого с выхода регистра 17 УНЧ поступает поразр дно код начальной частоты ub . С выхода сумматора 9 код начальной частоты УО поступает на первый информационный вход функционального преобразовател  10 (вход накапливающего сумматора 21), на второй информационный вход (второй вход сумматора 22) которого поступает поразр дно нулевой код с выхода второго накапливающего сумматора 20. В функциональном преобразователе Ю код начальной частоты ftfo преобразуетс  сначала накапливающим сумматором 21 в код текущего значени  фазы t с частотой дискретизации 0)2., поступающей на вход синхронизации функционального преобразовател  10 (вход синхронизации накапливающего сумматора 21) с выхода генератора 1 ТИ, так как в этом режиме коэффициент делени  второго делител  2 ЧПКД равен единице. Код текущего значени  фазы t с выхода накапливающего сумматора 21 через сумматор 22 и первый управл емый инвертор 23 кодов поступает на вход блока 24 ПЗ, в соответствии с которым на выходе блока 24 ПЗ формируютс  мгновенные значени  выходного сигнала Увых (t) Uo cos Wo t. Так как в блоке 24 ПЗ хран тс  значени  cos ом в диапазоне значений от 0 до 90°, переход из квадранта в квадрант осуществл етс  первым и вторым управл емыми инверторами 23 и 25 кодов по изменению состо ний (п-1)-го и n-го (старшего) разр дов на выходе сумматора 22, поступающих соответственно на управл ющие входы этих инверторов и на вход старшего разр да ЦАП 11. Коды мгновенных значений выходного сигнала с частотой дискретизации ад поступают поразр дно с выхода функционального преобразовател  10 на вход ЦАП 11, который преобразует их в аналоговый сигнал, который через фильтр 12 НЧ поступает на выход ГСС, при этом на выходе ГСС формируетс  сигнал Увых (t) Uo cos too t.

В режимах формировани  синусоидальных сигналов качающейс  частоты (ЛЧМ- Н, ЛЧМ-С, ТЧМ-Н, ГЧМ-С) тактовые импульсы частотой C.YI с выхода генератора 1 ТИ через второй делитель 2 ЧПКД, коэффициент делени  которого в этих режимах равен единице, поступают на вход первого делител  3 ЧПКД, выполненного по схеме реверсивного счетчика, т.е. работающего в режиме обратного счета, при этом на выходе первого делител  3 ЧПКД период следовани  импульсов То будет пропорционален коду, поступающему на вход делител  с выхода регистра 15 ДС, т.е.

То N3T2,(4)

где N3 - код на выходе регистра 15 ДС;

период следовани  импульсов на выходе генератора 1 ТИ.

С выхода делител  3 ЧПКД импульсы с периодом следован Т0 поступают на вход синхронизации счетчика 4, врем  заполнени  которого

Тс 2КТ0 2KN3T2,(5)

где 2К - информационна  емкость счетчика 4, при этом врем  Тс равно длительности формируемого сигнала.

При линейном законе изменени  частоты формируемого сигнала (режимы ЛЧМ- Н, и ЛЧМ-С) с выхода счетчика 4 код, линейно измен ющийс  от 0 до заполнени  счетчика 4, через коммутатор 6 и управл емый инвертор 7 кодов поступает на первый вход блока 8 УК. При изменении частоты формируемого сигнала по гиперболическому закону (режимы ГЧМ-Ч и ГЧМ-С) с выхода счетчик 4 код, линейно измен ющийс  отО до заполнени  счетчика 4, поступает на вход блока 5 ППЗ, в котором трансформируетс  в код, измен ющийс  по заданному закону, который с выхода блока 5 ППЗ через коммутатор 6 и управл емый инвертор 7 кодов поступает на первый вход блока 8 УК.

На второй вход блока 8 УК в режимах ЛЧМ-Н, ЛЧМ-С, ГЧМ-Н, ГЧМ-С с выхода регистра 16 РЧ поступает код, пропорциональный разности частот шл. В результате перемножени  кодов, поступающих на входы блока 8 УК, на выходе блока 8

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

УК формируетс  код текущего значени  девиации частоты выходного сигнала 11Вых (t), который с выхода блока 8 УК поступает на первый вход сумматора 9. На второй вход сумматора 9 также как и в режиме ТОН поступает код начальной частоты Ш0 .С выхода сумматора 9 суммарный код текущего значени  частоты формируемого сигнала поступает на первый информационный вход функционального преобразовател  10, работа которого не отличаетс  от работы в режиме ТОН, при этом на второй информационный вход функционального преобразовател  10 в этих режимах с выхода накапливающего сумматора 20 поступает нулевой код.

В результате на выходе ГСС формируетс  выходной сигнал в соответствии с выражением (2),

В режиме МЧС формировани  многочастотного сигнала код начальной частоты Ш0 с выхода регистра 17 УНЧ через сумматор 9 поступает на первый информационный вход функционального преобразовател  10, так как в этом режиме на второй вход сумматора 9 поступает с выхода счетчика 4 через коммутатор 6, управл емый инвертор 7 кодов и блок 8 УК нулевой код. Код начальной частоты преобразуетс  накапливающим сумматором 21 в код текущего значени  фазы w0 t сигнала начальной частоты ш0 с периодом дискретизации Тг т, соответствующем частоте следовани  импульсов с выхода второго делител  2 ЧПКД, поступающих на вход синхронизации функционального преобразовател  10 (вход синхронизации накапливающего сумматора 21). Код текущего значени  фазы CDO t сигнала начальной частоты с выхода накапливающего сумматора 21 поступает на первый вход сумматора 22. Код шага сетки Aw с выхода регистра 18 УШСЧМЧС поступает на информационный вход первого накапливающего сумматора 19, на выходе которого формируетс  код текущего значени  дополнительной фазы Дш t первой составл ющей многочастотного сигнала с частотой дискретизации Tr m. С выхода первого накапливающего сумматора 19 код t поступает на информационный вход второго накапливающего сумматора 20, на выходе которого последовательно через врем  Тг формируютс  коды мгновенных значений

дополнительных фаз i До t (i 1m) дл 

всех m составл ющих многочастотного сигнала с периодом дискретизации Тд. Период дискретизации Тд выбираетс  исход  из условий , определ емых теоремой Котельнико- ва, т.е.

T T2m 0+mAto №

С периодом Тд второй накапливающий сумматор 20 по первому установочному входу (см. фиг.З) импульсами, поступающими с выхода второго делител  2 ЧПКД, устанавливаетс  в ноль, после чего повтор етс  очередной цикл последовательного формировани  дополнительных фаз Acut m составл ющих многочастотного сигнала, но уже дл  исходного значени  кода текущего значени  дополнительной фазы дл  первой составл ющей многочастотного сигнала , соответствующего моменту времени tj.

На фиг.4 приведены временные диаграммы работы: а - первого накапливающего сумматора 19 и б - второго накапливающего сумматора 20 дл  случа  формировани  многочастотного сигнала с числом составл ющих m 5. Сформированные коды мгновенных значений дополнительных фаз iAcut с выхода накапливающего сумматора 20 поступают на второй информационный вход функционального преобразовател  10 (второй вход сумматора 22), на выходе сумматора 22 последовательно формируютс  коды мгновенных значений фаз дл  m составл ющих многочастотного сигнала с периодом дискретизации Тд, которые через первый управл емый инвертор 23 кодов поступают на вход блока 24 ПЗ, с выхода которого сформированные коды мгновенных значений дл  m составл ющих мгногочастотного сигнала поступают на вход ЦАП 10 и преобразуютс  в мгновенные значени  выходного аналогового сигнала Увых t, определ емого выражением (3), который через фильтр 12 НЧ поступает на выход ГСС.

В генераторе синусоидальных сигналов реализован режим формировани  многочастотного сигнала с эквидистантной сеткой частот в соответствии с выражением (3), что позвол ет использовать его в встроенных системах автоматизированного контрол  не в одной, а в нескольких точках амплитудно- частотной характеристики (АЧХ) многоканальных приемоусилительных устройств при существенном сокращении временных затрат на контроль и корректировку АЧХ в процессе их эксплуатации.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Генератор синусоидальных сигналов, содержащий генератор тактовых импульсов , последовательно соединенные первый делитель частоты с переменным коэффициентом делени , счетчик, блок программируемого посто нного запоминани , коммутатор, управл емый инвертор кодов, блок умножени  кодов, сумматор, функциональный преобразователь и цифроаналоговый преобразователь, регистр длительности сигнала, регистр разности частот, регистр начальной частоты, выход которого подключен к другому входу сумматора, формирователь управл ющих сигналов, при этом выход регистра длительности сигнала подключен к управл ющему входу первого делител  с переменным коэффициентом делени , а установочный вход счетчика, управ0 л ющий вход коммутатора и управл ющий вход управл емого инвертора кодов подключены к соответствующим выходам формировател  управл ющих сигналов, другой разр дный вход коммутатора подключен к

   5 выходу счетчика, выход регистра разности частот подключен к другому входу умножител  кодов, при этом функциональный преобразователь содержит накапливающий сумматор, последовательно соединенные

   0 первый управл емый инвертор кодов, блок посто нного запоминани  и второй управл емый инвертор кодов, выход которого  вл етс  выходом функционального преобразовател , информационный вход и

   5 вход синхронизации накапливающего сумматора функционального преобразовател   вл ютс  соответственно первым информационным входом и входом синхронизации функционального преобразо0 вател ,отл ичающийс  тем, что, с целью обеспечени  формировани  многочастотного сигнала в виде эквидистантной сетки частот с управл емыми частотами и шагом сетки, в него введены второй делитель час5 тоты с переменным коэффициентом делени , последовательно соединенные регистр установки шага сетки частот многочастотного сигнала, первый накапливающий сумматор и второй накапливающий сумматор, фильтр

   0 нижних частот, регистр установки числа составл ющих многочастотного сигнала, выход которого подключен к управл ющему входу второго делител  частоты с переменным коэффициентом делени , в функцио5 нальном преобразователе между выходом накапливающего сумматора и входом первого управл емого инвертора кодов введен сумматор, при этом выход генератора тактовых импульсов подключен к входу синхро0 низации второго накапливающего сумматора и к входу второго делител  частоты с переменным коэффициентом делени , выход которого подключен к входу первого делител  частоты с переменным коэффици5 ентом делени  , к входу синхронизации функционального преобразовател , к первому установочному входу второго накапливающего сумматора и к входу синхронизации первого накапливающего сумматора, а другой информационный вход сумматора функ/7

   ь

   ционального преобразовател   вл етс  вторым информационным входом функционального преобразовател , выход цифроа- налогового преобразовател  подключен к входу ФНЧ, второй установочный вход второго накапливающего сумматора подключен к дополнительному выходу формировател  управл ющих сигналов, вход сигнала старшего разр да цифроаналогового преобразовател  соединен с выходами сигнала старшего разр да сумматора, функционального преобразовател  и с управл ющим входом второго управл емого инвертора кодов функционального преобразовател ,

   - о лит, + о#HCf 0/ MV4V-f

   онныи fjroff

   Sfod синхронизации

   flepGbtij ycmcfMO- ffv ft/e/ ёход

   Bmooouустсгно- fbvuua&rod

   2,

   Фиг. «7

   Фиг, 4

   ts

   t