Цифровий перетворювач частоти. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоаматор-конструктор

 Коментарі до статті

Імпульси зі стабільною частотою повторення зазвичай формують із сигналу кварцового генератора за допомогою дільника, що знижує його частоту в необхідне (найчастіше ціле) число разів. Однак нерідкі випадки, коли через відсутність потрібного кварцового резонатора відношення вихідної та необхідної частот виходить не цілим, і тоді доводиться використовувати дільники з дробовим коефіцієнтом перерахунку [1, 2]. Щоправда, період коливань, що формуються ними, непостійний, але в деяких приладах це не має значення.

До уваги читачів пропонується ще один варіант такого пристрою, принцип дії якого полягає в наступному. Якщо уявити частоту сигналу генератора f у вигляді суми необхідного значення f₀ та абсолютної помилки df, то для отримання частоти f₀ достатньо виконати операцію віднімання: f₀=f-df. Практично вона зводиться до усунення послідовності імпульсів з частотою проходження f кожного імпульсу з номером n=f/df, округленим до найближчого цілого. Наприклад, якщо f=10147 кГц, af₀=10000 кГц, то df =147 Гц і n=10147/147=69,27, т. е. 69. Отже, виключивши з вихідної послідовності кожен 69-й імпульс, отримаємо f₀=ff/69=10147-10147/69=9999,943 кГц. При цьому відносна помилка через округлення номера імпульсу, що усувається, дорівнює -5,7*10^-6 і може бути легко усунена підстроюванням генератора.

Структурна схема перетворювача частоти, що реалізує такий спосіб, зображено на рис. 1. Лічильник D1, дешифратор D2 та генератор імпульсу скидання та блокування G2 утворюють дільник частоти з коефіцієнтом перерахунку n. При надходженні з кварцового генератора імпульсу G1 з номером п на виході дешифратора D2 з'являється сигнал, що включає генератор G2. Одиночний імпульс, що виробляється ним, приходить на один із входів ключа D3, блокуючи його, і одночасно встановлює в нульовий стан лічильник D1. Лінія затримки DT1 затримує імпульси кварцового генератора G1 на час, що дорівнює або трохи більше затримки спрацювання вузлів дільника. Це забезпечує одночасне надходження сигналів на входи ключа D3, і якщо тривалість імпульсу генератора G2 достатня, імпульс номером n з послідовності виключається. Після цього розпочинається новий цикл роботи перетворювача.

Рис. 1

Принципова схема перетворювача імпульсів кварцового генератора з частотою проходження f=10143,57 кГц при n=68 показано на рис. 2. Кварцовий генератор виконаний на елементі DD1.1 за схемою, описаною в [3]. Елемент DD1.2 – буферний. Лічильник виконаний на мікросхемах DD2, DD3, дешифратор – на елементі DD4. Затримка проходження імпульсів кварцового генератора на ключ DD1.4 забезпечує ланцюг R2C2. Час затримки (t=R2С2) за вказаних на схемі номіналах приблизно дорівнює 16 нс. Генератор імпульсу скидання та блокування у явному вигляді відсутній. Його функцію виконують з'єднані відповідним чином елемент DD1.3 та мікросхеми DD2 - DD4.

Рис. 2

Роботу перетворювача пояснює часова діаграма, представлена ​​на рис. 3. До моменту надходження на входи лічильника DD2 та дешифратора DD4 68-го імпульсу генератора (рис. 3, а) на всіх входах дешифратора встановлюється рівень 1 (рис. 3, в-д) та із затримкою на час включення (t_з.DD4) з його виході виникає рівень 0 (рис. 3,е), який впливає однією з входів ключа DD1.4. Завдяки затримці на час т приблизно дорівнює t_з.DD4на інший вхід ключа одночасно надходить 68-й імпульс генератора (рис. 3, б), проте на вихід пристрою він не проходить, так як ключ закритий (рис. 3, з). Через час затримки t_з.DD1.3переключений і елемента DD1.3 на входах R0 лічильників DD2, DD3 виникає рівень 1 (рис. 3, ж) і після часу tз.скидання лічильники встановлюються в нульовий стан. В результаті через час перемикання t_з.DD4 на виході дешифратора DD4 знову з'являється рівень 1 (рис. 3е) і ключ відкривається.

Рис. 3

Тривалість імпульсу блокування ключа визначається сумарним часом затримки t_з.DD1.3+t_{скидання}+t_з.DD4 і в описуваному випадку дорівнює приблизно 60 нс. Цього достатньо для виключення із послідовності імпульсу тривалістю близько 50 нс.

Значення частоти вихідного сигналу, отриманого з імпульсів кварцового генератора з частотою проходження f=10143,57 кГц при чотирьох варіантах з'єднання входів дешифратора з виходами лічильника, відповідних n=67, 68, 70, 71, зведені в таблицю, де df - частота імпульсів на виході дешифратора (для вимірювань використовувався частотомір Ч3-33). Як видно, значення частоти, найближче до необхідного (10000 кГц) виходить при n = 71 (подальшого зниження частоти досягають підбором конденсатора С1).

Номер імпульсу	Частота, кГц
	f0	df
67	9 992.17	151.4
68	9 994.4	149.17
70	9 998,67	144,9
71	10 000,7	142,87

При тривалості імпульсів кварцового генератора, більшої тривалості блокуючих, імпульси, що виключаються, частково пройдуть на вихід пристрою і зірвуть процес отримання сигналу необхідної частоти. Найбільш простий спосіб усунення цього недоліку - збільшення шпаруватості імпульсів, що надходять з генератора. Перетворювач шпару можна виконати за схемою, зображеною на рис. 4 та описаної в [4].

Рис. 4

Тимчасова діаграма його роботи показано на рис. 5. Пристрій включають між елементами DD1.1 та DD1.2 перетворювача частоти. Імпульси на виході елемента DD1.2 у цьому випадку матимуть тривалість, рівну сумарному часу затримки елементів DD5.1-DD5.3 (45...55 нс) за будь-якої частоти кварцового генератора.

Рис. 5

Описуваний перетворювач частоти має широкі додаткові можливості. Використовуючи повністю лічильник і дешифратор, можна блокувати кожен 2-256-й імпульс, тобто змінювати коефіцієнт поділу від 2 до 1+1/256, і, варіюючи ємністю лічильника і включаючи послідовно кілька перетворювачів, отримувати точні значення і нижчих частот за найменших витрат.

Пристрій можна використовувати як "розщеплювач" вхідної частоти на дві складові: f₀ та df. При цьому імпульси, що знімаються з виходу дешифратора, матимуть постійний період прямування, а коефіцієнт поділу частоти сигналу кварцового генератора буде дорівнювати f/df. Встановивши логічні ключі між виходами лічильника та входами дешифратора, можна безпосередньо сигналами двійкового коду керувати коефіцієнтом поділу пристрою та використовувати його в перетворювачах код-частота, частотних модуляторах і т.д.

Перетворювач можна з успіхом застосувати і для дробового множення частоти (у не ціле число разів), реалізувавши операцію додавання f₀=f+df. Для цього необхідно кожен імпульс з номером n=f/df "розрізати" на дві частини, додавши таким чином додаткові імпульси вихідної послідовності. Отримати потрібний режим роботи дуже просто: достатньо ланцюг затримки R2C2 перенести в ланцюг, за яким імпульси з виходу дешифратора DD4 надходять на висновок 12 елемента DD1.4. У цьому випадку імпульс блокування повинен бути коротшим за імпульс генератора не менше ніж на 70...100 нс (для мікросхем серії К155). При малій тривалості імпульсів генератора замість елемента DD1.2 включають перетворювач шпаруватості (рис. 4).

Тимчасова діаграма роботи пристрою у разі представлена ​​на рис. 6.

Рис. 6

У режимі множення перетворювач був перевірений з кварцовим резонатором частоту f=1014,36 кГц: при n=68 отримана частота f₀= 1029,277 кГц. Слід пам'ятати, що з надійної роботи перетворювача можливо знадобиться добір часу затримки т в інтервалі 10...30 нс.

література

1. Бірюков С. А. Радіоаматорські цифрові пристрої. - М: Радіо і зв'язок, 1982, с. 16.
2. Іліодорів В. Дробні дільники та помножувачі частоти. – Радіо, 1981, № 9, с. 59.
3. Башканка П. Кварцовий генератор. - Радіо. 1981 № 1, с. 60.
4. Батушев Ст А., Веніамінов Ст Н., Ковальов Ст Р. та ін. Мікросхеми та їх застосування, - М.: Енергія, 1978, с. 292

Автор: А.Самойленко, м. Новоросійськ

Дивіться інші статті розділу Радіоаматор-конструктор.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Продаж телевізора Apple може розпочатися наприкінці 2012 року. 12.01.2012 Розробку "розумного" телевізора Apple iTV планується завершити до середини 2012 р., а у продаж пристрій надійде наприкінці наступного року, повідомляє DigiTimes. За інформацією видання, у телевізорах стоятимуть панелі виробництва компанії Sharp та процесори виробництва Samsung, а збиратиме пристрої Foxconn. З посиланням на обізнані джерела DigiTimes наголошує, що йдеться саме про телевізор, а не нову ТВ-приставку, як Apple TV. Видання повідомляє, що спочатку Apple планує випустити моделі з діагоналлю 32 і 37 дюймів (раніше в грудні інше джерело повідомляло про діагоналі 32 і 55 дюйми). Як пише Pocket-lint, iTV буде IP-телевізор, тобто телевізор з вбудованим ресівером IPTV. Всі канали та додатковий контент, включаючи "відео на вимогу", транслюватимуться через інтернет.

Інші цікаві новини:

▪ Недорогий емулятор для сімейства C2000 DSP

▪ Роздуми на абстрактні теми ведуть до натхнення

▪ Виміряно енергію входу електрона у воду

▪ Ліс вирубали - здався кратер

▪ Мобільний акумулятор з бездротовою зарядкою HyperCharger X

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Прошивки. Добірка статей

▪ стаття Смійся, паяце, над розбитою любов'ю. Крилатий вислів

▪ стаття Чому у алюмінієвої фольги одна сторона глянсовіша, ніж інша? Детальна відповідь

▪ стаття Тренувальна автомодель. Особистий транспорт

▪ стаття Простий електропунктурний стимулятор. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Парадокс із квадратом. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024