Генератор цифрового гармонического сигнала

Полезная модель относится к цифровой преобразовательной технике и может быть использована для синтеза цифрового гармонического сигнала в системах обработки датчиков углового положения электроприводов постоянного и переменного тока.
Известен цифровой генератор синусоидальных сигналов (Патент РФ №2670028, Н03В 19/00, опубл. 17.10.2018, БИПМ №29), в котором используется цифровое формирование симметричной синусоиды с возможностью наращивания разрядности выходного сигнала.
Однако в данном устройстве при увеличении разрядности возрастает погрешность между генерируемым кодом и точным значением цифрового кода синусоиды из-за того, что кусочно-линейное воспроизведение цифрового кода на выходе генератора отличается от нелинейного цифрового значения синусоиды.
Технический результат, получаемый при реализации заявляемой полезной модели, выражается в повышении точности воспроизведения цифрового гармонического сигнала (например, синусоидального).
Это достигается тем, что в устройство генератора цифрового гармонического сигнала, содержащего тактовый генератор, введен задающий генератор кратных частот, вход которого соединен с тактовым генератором, выход задающего генератора кратных частот соединен со счетчиком импульсов двоичного кода и выходы соединены с первыми входами четырехканального вентиля, старший разряд с выхода счетчика импульсов двоичного кода поступает на вход трехразрядного счетчика двоичного кода, выходы которого поступают на логический блок, выходы которого соединены со вторыми входами четырехканального вентиля, выход которого соединен со входом двоичного счетчика импульсов, старший разряд счетчика поступает на все вторые входы двухвходового поразрядного сумматора по модулю два, а выходы младших разрядов счетчика поступают на первые входы сумматора, выходной код которого и определяет цифровой гармонический сигнал.
На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная электрическая схема задающего генератора кратных частот; на фиг. 3 - диаграмма работы задающего генератора кратных частот, на фиг. 4 - диаграмма работы предлагаемого устройства.
Генератор цифрового гармонического сигнала (фиг. 1) содержит тактовый генератор прямоугольных импульсов фиксированной частоты 1, задающий генератор кратных частот 2, состоящий из делителей-счетчиков двоичного кода 9, 10, 11, 12, k-разрядный счетчик двоичного кода 3, трехразрядный счетчик двоичного кода 4, логический блок 5, четырехканальный вентиль 6, (k+5)-разрядный счетчик двоичного кода 7, набор из (k+4)-двухвходовых сумматоров 8 по модулю два.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Т
Т
Т
Т
Т
Т
k
1
2
3
1
2
3
4
Импульсы стабильной частоты ƒ=const с тактового генератора поступают на вход задающего генератора кратных частот, который формирует сигналы с частотами ƒ=ƒ/12, 2ƒ=ƒ/6, 3ƒ=ƒ/4, 4ƒ=ƒ/3, которые поступают на первые входы четырехканального вентиля 6. Выход делителя-счетчика двоичного кода 9 равный ƒ=ƒ/12 поступает на вход k-разрядного счетчика двоичного кода 3, старший разряд а которого поступает на вход трехразрядного счетчика двоичного кода 4, выходы а, а, а которого являются входами логического блока 5, на выходе которого формируются четыре сигнала q, q, q, q, представленные следующими зависимостями:
k+5
k+5
которые поступают на вторые входы четырехканального вентиля 6. Вентиль 6 формирует на своем выходе чередующуюся последовательность импульсов частотой ƒ и ƒ/2, которая поступает на вход двоичного счетчика импульсов 7 разрядностью 2, с младших (k+5)-выходов образуется цифровой код половины периода синусоиды, который поступает на первые входы (k+5)-двухвходовых сумматоров 8 по модулю два. На вторые входы сумматора 8 поступает старший разряд b счетчика 7 для формирования второй половины синусоиды.
1
2
k+2
k+3
k+4
T
k+4
Таким образом, на шинах выходного сигнала появляется цифровой код у, у, …, у, у, у с законом изменения, близким к воспроизведению гармонического сигнала (например, синусоидального), частота которого линейно связана с частотой тактового генератора и равна ƒ/12⋅2.
Все преобразования в устройстве выполняются в дискретном виде и возможна полная реализация в интегральном исполнении.