数字变频器。免费技术库文章 2. 方案、说明

数字变频器。无线电电子电气工程百科全书

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具有稳定重复率的脉冲通常由晶体振荡器信号使用分频器形成，该分频器将其频率降低所需的（主要是整数）次数。但是，由于缺少所需的石英谐振器，导致初始频率与所需频率之比不是整数的情况下，经常需要使用具有分数转换因子的分频器[1, 2]。诚然，它们形成的振荡周期不是恒定的，但在某些设备中这并不重要。

为读者提供了这种设备的另一个版本，其工作原理如下。如果我们将发生器信号频率 f 表示为所需值 fo 和绝对误差 dt 之和，那么要获得频率 fo，执行减法运算就足够了：fo=f-df。在实践中，它归结为从脉冲序列中消除，每个脉冲的重复率为 f，数字 n=f/df，四舍五入到最接近的整数。例如，如果 f=10147 kHz，a fo=10000 kHz，则 df=147 kHz 并且 n=10147/147=69,27，即 69。因此，从原始序列中排除每 69 个脉冲，我们得到 fo= ff/69 ==10147-10147/69=9999,943 kHz。在这种情况下，由于四舍五入消除脉冲数的相对误差为-5,7 * 10-6，可以通过调整发生器轻松消除。

实现该方法的变频器框图如图 1 所示。 1、计数器D2、解码器D2和复位锁定脉冲发生器G1组成一个转换因子为n的分频器。当来自石英振荡器 G2 的编号为 n 的脉冲到达时，解码器 D2 的输出端出现一个信号，该信号打开振荡器 G3。它产生的单个脉冲到达 D1 键的输入之一，将其阻塞，同时将计数器 D1 设置为零。延迟线DT1将晶体振荡器G3的脉冲延迟等于或略大于分频器节点的操作延迟的时间。这确保了在开关 D2 的输入端同时接收信号，并且如果发生器 GXNUMX 的脉冲持续时间足够长，则将编号为 n 的脉冲从序列中排除。之后，转换器的新的运行周期开始。

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在 n = 10143,57 时重复频率 f = 68 kHz 的石英振荡器的脉冲转换器的示意图如图 2 所示。 1.1.晶体振荡器是根据[3]中描述的方案在元件DD1.2上制作的。元素 DD2 - 缓冲区。计数器在微电路 DD3、DD4 和解码器上制成 - 在元件 DD1.4 上。晶体振荡器的脉冲通过键 DD2 的延迟由 R2C2 电路提供。图中所示额定值的延迟时间 (t=R2С16) 大约等于 1.3 ns。没有明确的复位和阻塞脉冲发生器。其功能由适当连接的元件 DD2 和微电路 DD4 - DDXNUMX 执行。

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转换器的操作由图 3 所示的时序图解释。到第 2 个发生器脉冲到达计数器 DD4 和解码器 DD68（图 3，a）的输入时，解码器的所有输入（图 1，c-e）都设置为 3 级，并且在转弯时有延迟其输出的开启时间 (tz.DD4) 为 0 级（图 3，e），影响键 DD1.4 的输入之一。由于时间 t 的延迟，大约等于 tg.DD4，发生器的第 68 个脉冲同时到达键的另一个输入（图 3，b），但是，它没有传递到设备的输出，因为钥匙是关闭的（图3，h）。

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在延迟时间 td.DD1.3 被切换并且在计数器 DD1.3、DD2 的输入 RO 处的元件 DD3 出现 1 级之后（图 3，g），并且在时间 td.reset 之后，计数器被设置为零. 结果，在切换时间 ts.DD4 之后，电平 4 再次出现在解码器 DD1 的输出端（图 3，f）并且键打开。

按键阻塞脉冲的持续时间由总延迟时间 td.DD1.3+td.reset+td.DD4 确定，在所述情况下约为 60 ns。这足以从序列中排除持续时间约为 50 ns 的脉冲。

表中总结了从重复率 f = 10 143,57 kHz 的石英振荡器脉冲获得的输出信号的频率值，用于将解码器输入连接到计数器输出的四种选项（对应于 n = 67、68、70、71），其中 dt 是解码器输出处阻塞脉冲的重复频率（使用 Ch3-33 频率计进行测量）。正如您所看到的，在 n = 10000 时获得最接近所需频率 (71 kHz) 的频率值（通过选择电容器 C1 可以进一步降低频率）。

数脉冲	频率，	千赫
数脉冲	fo	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

由于石英振荡器脉冲的持续时间比阻塞脉冲的持续时间长，排除的脉冲将部分传递到设备的输出端，并破坏获得所需频率信号的过程。消除此缺点的最简单方法是增加来自发生器的脉冲的占空比。占空比转换器可以根据图 4 所示和 [4] 中描述的方案执行。其操作时序图如图 5 所示。该设备连接在变频器的元件 DD1.1 和 DD1.2 之间。在这种情况下，元件 DD1.2 输出的脉冲将具有等于元件 DD5.1-DD5.3 在任何晶体振荡器频率下的总延迟时间 (45...55 ns) 的持续时间。

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Ris.4

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Ris.5

所描述的变频器具有广泛的附加功能。完全使用计数器和解码器，可以阻止每 2-256 个脉冲，即，将分频因子从 2 更改为 1'/256，并且通过改变计数器的电容并包括几个串联的转换器，以以最低的成本获得准确的值和更低的频率。

该器件可用作输入频率的“分离器”，分为两个分量：fo 和 df。在这种情况下，从解码器输出获取的脉冲将具有恒定的重复周期，晶体振荡器信号的分频因子将等于 f / df。通过在计数器的输出和解码器的输入之间设置逻辑键，您可以直接用二进制代码信号控制设备的分频系数，并将其用于码频转换器、频率调制器等。

通过实现加法运算fo=f+df，该转换器还可以成功地应用于分数倍频（不是整数倍）。为此，需要将每个编号为 n=f/df 的脉冲“切割”为两部分，从而向原始序列添加额外的脉冲。获得所需的操作模式非常简单：将 R2C2 延迟电路转移到将来自 DD4 解码器输出的脉冲馈送到 DD12 元件的引脚 1.4 的电路即可。在这种情况下，阻塞脉冲必须比发生器脉冲至少短 70 ... 100 ns（对于 K155 系列微电路）。对于短持续时间的发生器脉冲，包含占空比转换器而不是 DD1.2 元件（图 4）。这种情况下的器件操作时序图如图 6 所示。 1014,36. 在倍增模式下，使用石英谐振器对频率 f = 68 kHz 的转换器进行测试：当 n = 1029,277 时，获得频率 fo = XNUMX kHz。

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图。 6

应该记住，为了转换器的可靠运行，可能需要在 10...30 ns 的范围内选择延迟时间 t。

文学

1. Biryukov S. A. 业余无线电数字设备。- M .：无线电和通信，1982 年，p。 16.
2. Iliodorov V. 分数除法器和倍频器。- Radio，1981 年，第 9 期，p。 59.
3. Bashkankov P. 石英发生器。- 收音机。 1981 年，第 1 期，第60.
4. Batushev V. A.、Veniaminov V. N.、Kovalev V. G. 等人，微电路及其应用，- M.：能源，1978 年，p。 292

作者：A. Samoilenko，新罗西斯克；出版物：N. Bolshakov，rf.atnn.ru

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