Синтезатор гармонических электрических колебаний

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИНТЕЗАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(72) Авторы Батюшков Валентин Вениаминович Борисов Виктор Викторович Жуков Олег Николаевич Кирилин Владимир Иванович Кухта Игорь Владимирович Михайлов Юрий Тимофеевич Руховец Владимир Васильевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) Синтезатор гармонических электрических колебаний, содержащий первый цифроаналоговый преобразователь, выход которого электрически соединен с входом фильтра низкой частоты, генератор тактовой частоты, выход которого электрически соединен с первым входом первого цифроаналогового преобразователя, отличающийся тем, что дополнительно содержит микропроцессор, второй цифроаналоговый преобразователь, в качестве генератора тактовой частоты использован генератор управляемый напряжением,57372009.12.30 выход которого электрически соединен с первым входом микропроцессора, первый выход микропроцессора электрически соединен с вторым входом первого цифроаналогового преобразователя, второй выход микропроцессора электрически соединен с входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого электрически соединен с первым входом генератора управляемого напряжением, при этом второй вход микропроцессора,второй вход генератора управляемого напряжением и третий вход первого цифроаналогового преобразователя предназначены для подачи на них электрических колебаний с формой в виде меандра опорной частоты.(56) 1. Патент 2011292, МПК Н 03 7/00. 2. Компоненты и технологии.версия, 19.10.2000.прямой цифровой синтез частоты (/.//0107/50.) (прототип). Полезная модель относится к электронике, в частности к электронным устройствам,позволяющим формировать гармонические электрические колебания на выходе, синхронные входным электрическим колебаниям с формой в виде меандра опорной частоты, и может быть использована для создания следящих систем. Известно устройство 1 генерации гармонических электрических колебаний (ГЭК) с автоподстройкой несущей частоты радиоимпульсов, содержащее последовательно соединенные генератор, управляемый напряжением (ГУН), первый счетчик, элемент сравнения кодов и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к входу управления управляемого генератора, а также второй счетчик, вход которого является входом устройства, последовательно соединенные импульсно-фазовый детектор, аналогоцифровой преобразователь, регистр памяти и вычитатель, представляющий собой быстродействующий и точный канал подстройки частоты, выходом которого является код коррекции,поступающий на вход младших разрядов цифроаналогового преобразователя, тем самым осуществляя точное управление частотой ГУН. Путем выборки мгновенных значений входного сигнала в начале и его конце определяется дробная часть периода (в виде разности фаз) несущей частоты входного сигнала,укладываемого в измерительный промежуток времени, которая добавляется к целой части этих периодов. Тем самым создается точный управляющий сигнал управляемого генератора. Указанное устройство позволяет осуществлять генерацию ГЭК в области радиочастот(а также СВЧ колебаний электромагнитных волн). Для генерации ГЭК в области низких частот лучше подходит прямой цифровой синтезатор частот ГЭК 2 , являющийся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранный в качестве прототипа. Указанный синтезатор ГЭК (СГЭК) 2 содержит цифроаналоговый преобразователь(ЦАП) и электрически соединенный с ним фильтр низкой частоты (ФНЧ), аккумулятор фазы (АФ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) значений функции синуса, генератор тактовой частоты (ГТ), выход которого электрически соединен с первым входом ЦАП и с первым входом АФ, второй вход которого предназначен для подачи на него кода частоты, выход АФ электрически соединен со входом ПЗУ, выход которого электрически соединен с вторым входом ЦАП. Сигнал с ГТ поступает на первый вход АФ, частота сигнала делится при помощи делителя с переменным коэффициентом деления (устанавливаемым при подаче на второй вход АФ кода частоты), в АФ формируется код фазы выходного сигнала, указанный код(является аргументом функции синуса) подается на ПЗУ, а выходной код ПЗУ, равный значению функции для данного аргумента, поступает на ЦАП, который формирует на вы 2 57372009.12.30 ходе синусоидальный сигнал, подвергающийся фильтрации в ФНЧ и поступающий на выход. Указанный СГЭК не позволяет формировать гармонические электрические колебания,синхронные электрическим колебаниям с формой в виде меандра опорной частоты. Задачей полезной модели является создание устройства, формирующего ГЭК, частота и фаза которых совпадает с частотой и фазой электрических колебаний с формой в виде меандра опорной частоты. Сущность полезной модели заключается в том, что синтезатор гармонических электрических колебаний, содержащий первый цифроаналоговый преобразователь, выход которого электрически соединен с входом фильтра низкой частоты, генератор тактовой частоты, выход которого электрически соединен с первым входом первого цифроаналогового преобразователя, в отличие от прототипа дополнительно содержит микропроцессор,второй цифроаналоговый преобразователь, в качестве генератора тактовой частоты использован генератор управляемый напряжением, выход которого электрически соединен с первым входом микропроцессора, первый выход микропроцессора электрически соединен с вторым входом первого цифроаналогового преобразователя, второй выход микропроцессора электрически соединен с входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого электрически соединен с первым входом генератора управляемого напряжением, при этом второй вход микропроцессора, второй вход генератора управляемого напряжением и третий вход первого цифроаналогового преобразователя предназначены для подачи на них электрических колебаний с формой в виде меандра опорной частоты. Выполнение СГЭК, дополнительно содержащим микропроцессор и второй цифроаналоговый преобразователь, использование в качестве генератора тактовой частоты генератора управляемого напряжением, выход которого электрически соединен с первым входом микропроцессора, электрическое соединение первого выхода микропроцессора с вторым входом первого цифроаналогового преобразователя, второго выхода микропроцессора с входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого электрически соединен с первым входом генератора управляемого напряжением, назначение второго входа микропроцессора, второго входа генератора управляемого напряжением и третьего входа первого цифроаналогового преобразователя для подачи на них электрических колебаний с формой в виде меандра опорной частоты, позволяет формировать ГЭК,синхронные электрическим колебаниям с формой в виде меандра опорной частоты. Полезная модель поясняется чертежом. На фигуре представлена функциональная электрическая схема СГЭК. СГЭК содержит первый ЦАП 1, выход которого электрически соединен с входом ФНЧ 2,ГТ, в качестве которого использован ГУН 3, микропроцессор (МП) 4, второй ЦАП 5. При этом выход ГУН 3 электрически соединен с первым входом первого ЦАП 1 и с первым входом МП 4. Первый выход МП 4 электрически соединен с вторым входом первого ЦАП 1, второй выход МП 4 электрически соединен с входом второго ЦАП 5, выход которого электрически соединен с первым входом ГУН 3. Вторые входы МП 4 и ГУН 3 и третий вход первого ЦАП 1 предназначены для подачи на них электрических колебаний с формой в виде меандра опорной частоты. Первый ЦАП 1 выполнен на микросхеме 5433 с буферным операционным усилителем 822, в качестве ФНЧ 2 использована емкость В 3790 к 510060, включенная в цепь обратной связи указанного операционного усилителя совместно с внутренним резистором обратной связи ЦАП 1. ГУН 3 собран на управляемом напряжением генераторе тока с токовым зеркалом (элементы операционный усилитель 951 , транзистор В 83, токовое зеркало 62),времязадающей емкости К 10-176-М 47-1000 пФ 1 , компараторе 35024, одновибраторе (логические микросхемы 1554 ТР 2 и 1554 ТЛ 2, резистор Р 1-12-0,253 57372009.12.30 150 Ом 5 -М-А, конденсатор К 10-176-М 1500-100 пФ 10 ) и микросхеме опорного напряжения 4040 3-2,5/. МП 4 выполнен на микросхеме 8-16, выполняющей функции регистра фазы аргумента функции , ПЗУ значений функции , дискриминатора фазы и блока управления. Второй ЦАП 5 выполнен на микросхеме 529010. СГЭК работает следующим образом. При подаче питания на СГЭК выходное значение напряжения второго ЦАП 5 равно среднему значению напряжения, при этом ГУН 3 вырабатывает тактовые импульсы со средней частотой, поступающие на первый вход МП 4 и на первый вход первого ЦАП 1. При этом в регистре фазы МП 4 формируются коды фазы выходного сигнала, являющиеся аргументом функции , которые подаются на ПЗУ МП 4, а выходные коды ПЗУ, равные значению функциидля данного аргумента, поступают на ЦАП 1, который формирует на выходе синусоидальный сигнал, подвергающийся фильтрации в ФНЧ 2 и поступающий на выход СГЭК. При поступлении каждого фронта (нарастающего или спадающего) электрических колебаний с формой в виде меандра опорной частоты на вторые входы МП 4 и ГУН 3 и на третий вход первого ЦАП 1 производятся следующие операции ГУН 3 устанавливается в начальное состояние, вырабатывает первый импульс и вырабатывает тактовые импульсы, поступающие на первый вход МП 4 и на первый вход первого ЦАП 1 МП 4 производит анализ состояния регистра фазы, и в зависимости от его состояния по интерфейсукорректирует состояние второго ЦАП 5 сброс регистра фазы в нулевое состояние первый ЦАП 1 изменяет полярность выходного сигнала. При этом первый импульс записи в регистр ЦАП 1 поступает с ГУН 3 через небольшой интервал после прихода фронта электрических колебаний с формой в виде меандра опорной частоты и производит запись нулевого значения в ЦАП 1. В промежутке между фронтами электрических колебаний с формой в виде меандра опорной частоты по каждому тактовому импульсу, поступающему на первый вход МП 4 с ГУН 3, в регистре фазы МП 4 формируются коды фазы выходного сигнала. Выходной код регистра фазы МП 4 определяет адрес ячейки ПЗУ МП 4 с прошивкой значения функции, которое транслируется МП 4 на выходную шину и по ней на вход первого ЦАП 1,который формирует на выходе синусоидальный сигнал, подвергающийся фильтрации в ФНЧ 2 и поступающий на выход СГЭК. Дальнейшее обновление состояний регистра фазы МП 4, а также состояния первого ЦАП 1 производится при поступлении каждого импульса с ГУН 3. Регистр фазы МП 4 заполняется при поступлении импульсов с ГУН 3. После заполнения регистра фазы МП 4 до максимального значения МП 4 производит по каждому импульсу ГУН 3 декрементацию значений регистра фазы МП 4. Одновременно сигнал блока управления МП 4 через второй выход МП 4 поступает на вход второго ЦАП 5. Второй ЦАП 5 вырабатывает управляющее напряжение, поступающее на вход ГУН 3, который вырабатывает тактовые сигналы с частотой, формирующей синусоидальный сигнал заданной опорной частоты на выходе СГЭК. Таким образом, при подаче электрических колебаний с формой в виде меандра опорной частоты на выходе СГЭК формируются ГЭК, частота и фаза которых совпадает с частотой и фазой электрических колебаний с формой в виде меандра опорной частоты. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4