Генератор цифрового синусоидального сигнала с заданием амплитуды

Изобретение относится к цифровой преобразовательной технике и может быть использовано для синтеза цифрового кода синусоиды с заданием амплитуды в электроприводах постоянного и переменного тока с цифровым управлением.

Известны цифровые генераторы синусоидальных сигналов (Патент РФ №2108657, Н03В 19/12, опубл. 10.04.1998), в котором на основе четырехразрядного счетчика импульсов в коде Грея формируются управляющие сигналы, коммутирующие эталонные сигналы отрезков синусоиды, которые в свою очередь сформированы набором функционально-взвешенных источников тока.

Основным недостатком данного устройства является наличие дискретного способа преобразования в сочетании с аналоговым, что не обеспечивает точности и симметрии формирования синусоиды, при отсутствии цифрового выхода требуемой разрядности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство (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 отсутствует возможность изменения амплитуды синусоиды.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей за счет формирования цифрового синусоидального сигнала с изменяемой амплитудой.

Это достигается тем, что в устройство генератора цифрового синусоидального сигнала с заданием амплитуды, содержащее задающий тактовый генератор, счетчик импульсов двоичного кода, делитель-счетчик по модулю шесть, логический блок, двухканальный вентиль, введен генератор прямоугольных импульсов с изменяемой частотой, выход которого поступает на вход блока синхронизации, выходы которого соединены с первыми входами двухканального вентиля, выход которого соединен с первыми входами блока управления реверсом счета, вторые входы которого соединены с выходами делителя на два, выходы блока управления реверсом счета поступают на вход двоичного реверсивного счетчика импульсов, выходы которого являются цифровым кодом синусоиды с изменяемой амплитудой.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы его работы.

Генератор цифрового синусоидального сигнала с заданием амплитуды (фиг. 1) содержит задающий генератор прямоугольных импульсов фиксированной частоты 1, генератор прямоугольных импульсов с изменяемой частотой для задания амплитуды 2, блок синхронизации 3, k-разрядный счетчик двоичного кода 4, делитель-счетчик по модулю шесть 5, двухканальный вентиль 6, логический блок 7, делитель на два 8, блок управления реверсом счета 9, реверсивный счетчик двоичного кода 10.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Импульсы стабильной частоты ƒ_T = const с задающего генератора и импульсы с изменяемой частотой ƒ_A=(ƒ_A1, ƒ_A2, ƒ_A3, …) поступают на вход блока синхронизации для разнесения по времени фронтов переключения импульсов задания амплитуды и импульсов фиксированной частоты 3. С выхода блока синхронизации по времени 3 импульсы с частотой ƒ_T' поступают на вход двоичного счетчика 2^k, где k - разрядность и импульсы частотой ƒ_A' и ƒ_A'/2 на первые входы вентиля 6. Выход старшего разряда a_k счетчика 4 поступает на вход делителя-счетчика по модулю шесть, работающего в трехфазном коде 5, выходные цифровые сигналы которого являются входами логического блока 7 и делителя на два 8. На выходе логического блока 7 формируются сигналы q₁ и q₂ в соответствии с заданными математическими соотношениями параметров: , которые поступают на вторые входы двухканального вентиля 6. Вентиль 6 формирует на своем выходе чередующуюся последовательность импульсов р, которые поступают на первые входы блока управления реверсом счета 9. В блоке 8 осуществляется деление на два частоты сигнала m₃ имеющий на выходе прямой и инверсный сигналы, которые поступают на вторые входы блока управления реверсом счета 9, который представляет собой два двухвходовых элемента ИЛИ и используется для формирования сигналов +1 и -1 на суммирование и вычитание соответственно, которые поступают на входы двоичного реверсивного счетчика импульсов разрядностью 2^k, выходы которого являются шинами выходного сигнала.

Таким образом, на шинах выходного сигнала появляется цифровой код y₁, у₂, … y_k-1, и y_k-2, y_k с законом изменения, близким к синусоидальному, амплитуда которого является максимальной при частотах ƒ_A=ƒт.

Все преобразования в устройстве выполняются в дискретном виде и возможна полная реализация в интегральном исполнении, а также изменение разрядности и амплитуды выходного кода.