Цифровой синтезатор частоты

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - расширение диапазона выходных частот. Цифровой синтезатор частоты содержит накапливающий сумматор (НС) 1. первый счетный триггер 2, инвертор 3, второй счетный триггер 4, демультиплексор 5, блок управления мультиплексором У, п (БУМ) 6, мультиплексор 7, делитель 8 частоты . При этом демультиплексор 5 содержит первый и второй элементы И 9, 10. БУМ 6 состоит из инвертора 11, элемента 12 задержки , с первого по четвертый элементы ИЛИ 17-20, первого и второго RS-триггеров 21, 22. Мультиплексор 7 содержит первый и второй элементы И 23, 24 и элемент ИЛИ 25. НС 1 и первый счетный триггер 2 образуют низкочастотный тракт и формируют сетку точной подстройки частоты с малым дискретом. В высокочастотном канале (инвертор 3, второй счетный триггер 4, демультиплексор 5, БУМ 6) формируется импульсная последовательность несущей частоты. С помощью сигнала с выхода первого счетного триггера 2 производится управление частотой несущего колебания. Один из сигналов на управляющем входе мультиплексора 7 определяет направление перестройки частоты. 3 з.п. флы, 2 ил. (Л о ю ON CJ Фцг.1

СОЮЗ СО ВЕТС КИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 В 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ir n (21) 4653663/09 (22) 27.02.89 (46) 07,02,91. Бюл, N 5 (72) А,Н.Бондарев, М.И.Жодзишский, А.В.Малин, Л.Б.Сазонов и В.И.Симашко

f53) 621.373.42(088,8) (56) Гнатек Ю.P. Справочник по цифро-аналоговым и аналогоцифровым преобразователям, — M. Радио и связь, 1982, с, 255 — 259.

Алешин В.Г. идр, Радиопередающие устройства, синтезаторы частоты. М,, 1978, с. 33-34. (54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к радиотехнике.

Цель изобретения — расширение диапазона выходных частот. Цифровой синтезатор частоты содержит накапливающий сумматор (НС) 1, первый счетный триггер 2, инвертор

3, второй счетный триггер 4. демультиплексор 5, блок управления мультиплексором

„„ЯЦ„„1626316 А1 (БУМ) 6, мультиплексор 7, делитель 8 частоты. При этом демультиплексор 5 содержит первый и второй элементы И 9, 10. БУМ 6 состоит из инвертора 11, элемента 12 задержки, с первого по четвертый элементы ИЛИ

17 — 20, первого и второго RS-триггеров 21, 22. Мультиплексор 7 содержит первыи и второй элементы И 23. 24 и элемент ИЛИ 25, НС

1 и первый счетный триггер 2 образуют низкочастотный тракт и формируют сетку точной подстройки частоты с малым дискретом, В высокочастотном канале (инвертор 3, второй счетный триггер 4, демультиплексор 5, БУМ 6) формируется импульсная последовательность несущей частоты. С помощью сигнала с выхода первого счетного триггера 2 производится управление частотой несущего колебания. Один из сигналов на управляющем входе мультиплексора 7 определяет направление перестройки частоты. 3 з,п, флы, 2 ил.

1626316

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемниках навигационной аппаратуры и в системах синхронизации.

Целью изобретения является расширение диапазона выходных частот, На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема цифрового синтезатора частоты; на фиг, 2 — временные диаграммы работы синтезатора.

Цифровой синтезатор частоты содержит накапливающий сумматор (НС) 1, первый счетный триггер 2, инвертор 3, второй счетный триггер 4, демультиплексор 5, блок

6 управления мультиплексором (БУМ), мультиплексор 7, делитель 8 частоты. При этом демультиплексор 5 состоит из первого 9 и второго 10 элементов И. БУМ 6 содержит инвертор 11, элемент 12 задержки, с первого по четвертый элементы И 13-16, с первого по четвертый элементы ИЛИ 17-20, первый 21 и второй 22 R-S-триггеры. Мультиплексор 7 состоит из первого 23, второго

24 элементов И и элемента ИЛИ 25.

Цифровой синтезатор частоты работает следующим образом, На тактовый вход НС 1 поступает импульсная последовательность с частотой

fran, на кодовый вход НС 1 поступает код 2у.

Частота следования импульсов на выходе переполнения НС 1 прямо пропорциональна коду Z>. Под действием неравномерной последовательности импульсов с выхода

НС 1 первый счетныи триггер 2 меняет свое состояние (по переднему фронту входных импульсов). Смена состоя ний первого сче гного триггера 2 иллюстрируется его выходными сигналами (фиг. 2г, д).

На выход инвертора 3 поступает последовательность с частотой 1а (фиг. 2а), та же последовательность поступает на информационный вход демультиплексора 5. Второй счетный триггер 4 меняет свое состояние по переднему фронту импульсов с выхода инвертора 3. Под влиянием сигналов с выхода второго счетного триггера 4 (фиг. 2б, в) демультиплексор 5 разделяет входную последовательность импульсов (фиг. 2а) на две последовательности с вдвое меньшей частотой (фиг. 2е, ж). Демультиплексор 5 легко реализовать на двух элементах И 9, 10, работающих как ключи, стробируемые выходными сигналами второго счетного триггера

Мультиплексор 7 пропускает на выход одну из двух последовательностей (фиг. 2е, ж), формируемых демультиплексором 5.

Мультиплексор 7 реализуется на первом и втором элементах И 23, 24 и на элементе

ИЛИ 25. Первый и второй элементы I/I 23, 24

55 работают как ключи, стробируемые выходными сигналами БУМ б. Выходные сигналы первого и второго элементов И 23, 24 суммируются с помощью элемента ИЛИ 25.

Синтезатор работает следующим образом.

Сигналы на выходе БУМ б изменяются при изменении состояния г ервого счетного триггера 2. При этом происходит переключение мультиплексора 7, т.е, один из ключей, выполненных на псрвом и втором элементах И 23. 24, закрывается логическим нулем, а другой открывается логической единицей, При каждом переключен-1и мультиплексора 7 происходит дискретное изменение частоты следования и лнульсов на его выходе. Если сигнал на втором управляющем вход»;:: «н ло ическоглу нулю, то переключение r гул ь тип лексо ра 7 происходит так, что на еl о Bû,ñîäå интервал между двумя соседними импульсами уменьшает",я на половину псриода (фиг. 2ч, точка t!), Последовательность иглт ульсов как бы "сжимается", средняя частота их следования растет. Если на втором управляющегл входе логическая единица, то при переключении мультиплексора 7 ин-ервэл глежду двумя соседними импульсами на ато выходе увеличивается на пслпериода (фиг. 2 ч, момент t ), последовател ь ность "раста ги вается", частота снижаегся.

Управление работой глультиплексора 7 производит БУМ 6.

Установка и сброс первого и второго

RS-триггеров 21 и 22 производится низким уровнем си нэпов с выходов первого, второfo. 1ретьего и четвертого элементов ИЛИ

17--20. Выходы первого счетного триггера 2 подключены на первые входы первого, второго, третьего и чеTвертого элеMåíтов ИЛИ

17 — 20 таким образом, чтобы при сглене состояния первого счетного триггера 2 на противоположное первый и второй RS-триггеры

21 и 22 также поменяли свое состояние на противоположное при соответствующих сигналах на остальных входах первого. второго, третьего и четвертого элеглентов ИЛИ

17-20, которые стробируются иг пульсами с второго тактового входа, Это „елается для запрета переключений первого и второго

RS-триггеров 21 и 22 в моменты времени, когда на второй тактовый вход устройства и на входы ключей мультиплексора 7 посту«ают импульсы, В противном случае форма импульсов на выходе мультиплексора 7 может быть искажен"., Первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ 17-20 стробируются также сигналами с выходов первого, второго, третьего и четвертого элементоь И

13-16.

1626316

Если имеет место режим увеличения частоты (фиг. 2 з, и), то ключи на логических элементах И 13, 15 открыты и пропускают на выход сигналы второго счетного триггера

4 (фиг. 2к, м), Благодаря этому сигналы высокого уровня на входах R первого и второго

RS-триггеров 21, 22 (фиг, 2о, р) затягиваются на время длительности импульса на выходах второго счетного триггера 4 (фиг, 2б, в), Следовательно сброс первого и второго RSтриггеров 21, 22 затягивается на это же время (фиг. 2у, ф). Поэтому если произошла смена состояния первого счетно о триггера

2 и сразу же за этим моментом (фиг. 2, момент t1), следует импульс с в1орого тактового входа, то эапирание соответствующего ключа будет задержано (в данном примере ключа на втором элементе И 24 мультиплексора 7). Импульс с второго тактового входа пройдет на выход мультиплексора 7, произойдет "сжатие" последовательности (фиг.

2р, ч).

Аналогично при режиме уменьшения частоты будут затягиваться моменты появления низких уровней на входах S первого ри второго RS-триггеров 21, 22 (фиг. 2л, н, п, с) и соответственно моменты отпирания ключей на первом и втором элементах И 23, 24 мультиплексора 7 (фиг, 2у, ф). Лишние импульсы не будут проходить на выход

"- мультиплексора 7 (фиг. 2 ц, ч, момент t2) произойдет "растяжение последовательности.

Стробирующие импульсы с второго тактового входа цифрового синтезатора частоты проходят через элемент 12 задержки для уравнивания времени распространения логических сигналов, поступающих на вторые и третьи входы первого, второго, третьего и четвертого элементов ИЛИ 17 — 20. В противном случае возможны ложные срабатывания первого и второго RS-триггеров 21, 22 и сбои в работе цифрового синтезатора частоты.

Частота "сжатий" ("растяжений") последовательности на выходе мультиплексора 7 и, следовательно, величина перестройки частоты следования импульсов на выходе мультиплексора 7 определяются частотой смены состояний первого счетного триггера 2, Последняя в свою очередь пропорциональна управляющему коду Z>.

Знак перестройки определяется логическим сигналом на втором входе БУМ 7, Под несущей здесь подразумевается сигнал с частотой 1т2 /2 на выхоДе мУльтиплексоРа 7.

Неравномерная последовательность с выхода мультиплексора 7 поступает на делитель 8 для сглаживания фазовых флуктуаций, 5

Средняя частота следования импульсов на входе первого счетного триггера 2 равна г

Р1—

Nc где f 1 — тактовая частота накопительного сумматора 1;

Nc — его емкость;

Еу — управляющий код НС 1, Несущая частота, т,е, частота следования импульсов на первом и втором сигнальных входах мультиплексора 7, равна тт2 тн = —, 2 где тт2 — тактовая частота на втором тактовом входе цифрового синтезатора частоты.

При одном изменении состояния первого счетного триггера 2 положение импульсов в последовательности на выходе мультиплексора 7 изменится на величину

1 1

At1 = — = тт2 2 тн

При двух изменениях состояния первого счетного триггера 2 положение импульсов изменится на величину

h, t2 = 2 b. t1 = —, 1

fí т,е. на один период несущей частоты. Это значит, что по приходу двух импульсов на вход первого счетного триггера 2 на некотором интервале Т число импульсов в выходной последовательности мультиплексора 7 изменится на единицу (на этом же интервале Т). Ho»nay частота на выходе мультиплексора 7 равна

f1

12- тн - —.

Если обозначить коэффициент деления делителя 8 через ng, то выражение для выходной частоты устройства следующее. вых = = т2—

fz fr) г 1

Дискрет перестройки частоты и диапазон ее изменения равны соответственно т1

Д =2,N, Df =2N, 6f = т1 пд

В цифровом синтезаторе частоты можно обеспечить любую несущую частоту, ограниченную сверху только быстродействием инвертора 3, второго счетного триггера 4, демультиплексора 5, БУМ 6 и мультиплексора 7.

Емкость НС 1 определяется только диапазоном перестройки частоты.

Неравномерность расстановки импульсов выходного сигнала во времени определяется значением тактовой частоты f<. При изменении выходной частоты от нуля до максимума величина фазовых скачков в вы1626316

8 ходном сигнале будет изменяться соотпетствен но От 0 д(3 j Г)".

Ф 0 р м у л а I 3 о б р а т е Ii In 33

1, (,131рo(3Г)и си11таз(3тор част() l ы, (OQLp жащий; =пгиВГ3 ощий сумматор и делиТЕЛЬ I()(ЗГ : . 1, ) 1 ОГО!1 КОДОВЫИ 1 Т,КТО!31:11! входь(н. ) (31!л(1В;;)ощаго сумматора являютС Я C О О Т Ь,.:. . i ) I "»: Г) ДО H 1-(M! И П 1:. f! В Ь(M ". " K 1 ()

B Ы M В Х О Д а Г 1 1:1 i, и g) p О !3 0 г 0 С И 1.! T е 3 а T О p rl часто Гы, 0 л 11 1 а io щ 1) 1! с я теM, что, с целью расш» 1)ич диап зона BklxOQHhlx частОт, введе!(ы последовательно соединенные первы:; с !е 1)ый триггер. блок упр.)13 3- 1 "i -" «.г(и(: к!-Орг)1,1 и rn:,i;;P,Tиплекcop, ))зс, t i I! :: (oсли! р I!) . ".. !1!1(3ер тоО, В) j (:; с(гтi ый !1)I г f)р и

ДЕ! 13, Л ) )1. >.Г() Г1 Г) Р(, * ; 11! 11 B)ОГ)ОI; !3 „I C)ДЬ) ко(орГ)Г ;; .:. — 1 .(.,I :::е1СГГ)011 !С к )) . вому и Втг р(.1,. с\ 1 -. . I ь!ь! Входа)Г1 мул) тиПЛBi(COР 3. 1:..;Д (I, 110й УГ)Г):;Г 13; IГ)В.Ий

ВХОД ко ОрОГГ . .. "1", i(i, I СООТВС 1:. I )зев!10 (;

В2(ОДО(1 30) (1 Г . (1 ЧГ)г) 1) r! .1 С DTOp!4Ã1 Г)ы хо дом блоГ.В управле(1!1Я мультиплексором, второй и )рати!1 Bxopk! которого подключены 0001 (IcT!)ei-i)30 . инверсному выходу первого счеTI)OI0 триггера и к пря;10)лу Bklходу Втог)Г)го: тногo триггера, .;т":аргый вход бло:;3 уг)р=.гвления мультип))аксором обьад(1 «";:.)м !)ходом демул),)иплаксора и сог:д! I н с и()версным Выход-.)" Второго счеT110! ) 1риггера, тактовые входы инвергора, д.-.мул!.типлексора In блока управлеllln I .1ул,п!плаксоpом обьед)лг(ены и являю.!сa )то(1., та:IOB!ik входом цифрового синтазл. Ор- . 1астоты, пять!й вход блока уп равл(3 ни я !л)))) с. Г(1пле1 сором я Вля ется уг! равляющ(1Г.! Входом цифрового синтезатора частоты, а Выход переполнения накапливающего сумматора соединен со счетным Вхо, дом перво; О с)ет Ioi(3 триггера.

2. Си;и:. Втг)р по I 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что дем). льтиплексор содержит первый и Второй элеманты И, пер! ый Вход и выход первого элемента И являюгся соответственно первым входом и первым Выходом демультиплексора, первый вход и выход второго элемента И является соответственно г)порым гходом и BTopblM выходом демультиплексора, Второй вход первого элеме)3ГВ И соединен с вторым Входом второго элемента И и является тактовым входом демультиriлексора.

3. Синтезатор по и, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что блок управления мультиплексоРОМ СОДЕРжИт ПОСЯГДОВатЕЛЬНО СОЕДИНЕН5

55 ные инвертор, первый элемент И. первый элемент ИЛИ и первый RS-триггер, последовательно соединенные второй элемент И и второй элемент ИЛИ, последовательно соединеíHûå третий элемент И, третий элемент

t,",,rjÈ in второй RS-триггер, последовательно соединенные четвертый элемент И и четвертый элемент ИЛИ, второй вход которогообьединен с вторым входом первого элемента

ИЛИ, вторым входом второго элемента ИЛИ и вторым входом третьего элемента ИЛИ и подключен к выходу элемента задержки, вход которого является тактовым входом блока управления мультиплексором. выход

ВторогÎ з()Г)Г1ента ИЛИ соединен с S Bxo

Дом пер)3(о RS-триггера, выход которого является первым выходом блока управле-!!ия tnóëüTInïëI êñîpîì, выход четвертого элемента ИЛИ подключен к S-входу второго

RS-триггера, выход которого является вторым выходом блока управления муль1иплексором, третий вход первого элемента ИЛИ соединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ и является первым входом блока управления мультиплексором, третий вход второго элемента ИЛИ подключен к третьему входу третьего элемента ИЛИ и является вторым входом блока управления мультиплексором, второй вход r)PpBQI o элемента И соединен с первым входом второго элемента И и Является третьим входом блока управления мультиплексором, первый вход третьего элемента И подключен к первому входу четвертого элемента И и является четвертым входом блока управления мультиплексором, второй вход третьего элемента

И соединен с выходом инвертора, вход которого подключен к второму входу второго элемента И, к второму входу четвертого элемента И и является пятым входом блока управления мультиплексором.

4. Синтезатор по и, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что мультиплексор содержит последовательно соединенные первый элемент И и элемент ИЛИ и второй элемент И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом мультиплексора, первый Вход первого элемента И и первый вход второго элемента

И являются соответственно первым и вторым управляющими входами мультиплексора, второй вход первого элемента И и второй вход второго элемента И являются соответственно первым и вторым сигнальными входами мультиплексора.

1626316 г 1 l Л Л

Составитель Ю.Ковалев

Техред М.Моргентал Корректор М,Пожо

Редактор А,Мотыль

Заказ 282 Тираж 448 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Г=-воинa, 101