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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 디지털 주파수 변환기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 라디오 아마추어 디자이너 안정적인 반복 속도의 펄스는 일반적으로 주파수를 필요한(대부분 정수) 횟수만큼 낮추는 분배기를 사용하여 수정 발진기 신호에서 형성됩니다. 그러나 필요한 수정 공진기가 없기 때문에 초기 주파수와 요구 주파수의 비율이 정수가 아닌 경우가 많아 분수 변환 계수를 갖는 제산기를 사용해야 하는 경우가 많다[1, 2]. 사실, 그들이 형성하는 진동의 기간은 일정하지 않지만 일부 장치에서는 이것이 중요하지 않습니다. 독자에게는 유사한 장치의 다른 버전이 제공되며 작동 원리는 다음과 같습니다. 생성기 신호 f의 주파수를 필요한 값 f의 합으로 상상해 보면0 절대 오차 df를 사용하여 주파수 f를 얻습니다.0 빼기 연산을 수행하는 것으로 충분합니다. f0=f-df. 실제로는 반복 주파수가 f인 펄스 시퀀스에서 숫자 n=f/df를 갖는 각 펄스를 가장 가까운 정수로 반올림하여 제거하는 것으로 귀결됩니다. 예를 들어 f=10147kHz인 경우 af0=10000kHz이면 df =147Hz이고 n=10147/147=69,27, 즉 69입니다. 따라서 원래 시퀀스에서 매 69번째 펄스를 제외하면 f를 얻습니다.0=ff/69=10147-10147/69=9999,943kHz. 이 경우 제거된 펄스 수를 반올림하여 상대 오차는 -5,7*10이 됩니다.-6 발전기를 조정하면 쉽게 제거할 수 있습니다. 이 방법을 구현하는 주파수 변환기의 블록 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 1. 카운터 D2, 디코더 D2 및 리셋 및 잠금 펄스 발생기 G1는 변환 계수 n을 갖는 주파수 분할기를 형성합니다. 수정 발진기 G2에서 숫자 n의 펄스가 도착하면 신호가 디코더 D2의 출력에 나타나 발진기 G3를 켭니다. 그것에 의해 생성된 단일 펄스는 D1 키의 입력 중 하나에 도달하여 이를 차단하고 동시에 카운터 D1을 1으로 설정합니다. 지연선(DT3)은 수정진동자(G2)의 펄스를 분주기 노드의 동작 지연과 같거나 약간 큰 시간 동안 지연시킨다. 이것은 스위치 DXNUMX의 입력에서 신호의 동시 수신을 보장하고 발생기 GXNUMX의 펄스 지속 시간이 충분하면 번호 n의 펄스는 시퀀스에서 제외됩니다. 그 후, 변환기의 새로운 작동 주기가 시작됩니다.
n=10143,57에서 반복 주파수 f=68kHz를 갖는 수정 발진기 펄스 변환기의 개략도가 그림 2에 나와 있습니다. 1.1. 수정 발진기는 [3]에 설명된 회로에 따라 DD1.2 소자에 만들어집니다. 요소 DD2는 버퍼 요소입니다. 카운터는 미세 회로 DD3, DD4에 만들어지고 디코더는 요소 DD1.4에 만들어집니다. 수정 발진기 펄스가 DD2 스위치로 전달되는 지연은 R2C2 회로에 의해 제공됩니다. 다이어그램에 표시된 정격의 지연 시간(t=R2С16)은 약 1.3ns입니다. 명시적인 재설정 및 차단 펄스 발생기는 없습니다. 그 기능은 적절하게 연결된 요소 DD2과 미세 회로 DD4 - DDXNUMX에 의해 수행됩니다.
컨버터의 동작은 그림 3의 타이밍 다이어그램으로 설명된다. 2. 생성기의 4번째 펄스(그림 68, a)가 카운터 DD3 및 디코더 DD1의 입력에 도달할 때까지 디코더의 모든 입력(그림 3, c-e)에 레벨 XNUMX이 설정되고 지연이 발생합니다. 켜진 시간(th.DD4) 레벨 0이 출력에 나타나며(그림 3, e) DD1.4 키의 입력 중 하나에 영향을 미칩니다. 시간 t의 지연으로 인해 대략 t와 같습니다.h.DD4, 생성기의 68 번째 펄스는 키의 다른 입력 (그림 3, b)에 동시에 도착하지만 키가 닫혀 있기 때문에 장치의 출력으로 전달되지 않습니다 (그림 3, h). 지연시간 t 이후h.DD1.3전환되고 요소 DD1.3은 카운터 DD0, DD2의 R3 입력에서 전환되고 레벨 1이 나타나고 (그림 3, g) 재설정 시간 tz.reset 후에 카운터는 XNUMX으로 설정됩니다. 결과적으로 전환 시간 t 후에h.DD4 디코더 DD4 레벨 1의 출력에 다시 나타나고 (그림 3, e) 키가 열립니다.
키 차단 펄스의 지속 시간은 총 지연 시간 t에 의해 결정됩니다.h.DD1.3+t초기화+th.DD4 설명된 경우에는 약 60ns입니다. 이는 시퀀스에서 지속 시간이 약 50ns인 펄스를 제거하는 데 충분합니다. n = 10143,57, 67, 68, 70에 해당하는 디코더 입력을 카운터 출력에 연결하는 네 가지 옵션에 대해 반복 주파수 f = 71 kHz의 수정 발진기 펄스에서 얻은 출력 신호의 주파수 값은 다음과 같이 요약됩니다. 여기서 df는 디코더 출력의 차단 반복 주파수 펄스입니다(측정에는 Ch3-33 주파수 측정기가 사용되었습니다). 보시다시피, 필요한 값(10000kHz)에 가장 가까운 주파수 값은 n = 71에서 얻어집니다(커패시터 C1을 선택하면 주파수가 더욱 감소합니다).
수정 발진기 펄스의 지속 시간이 차단 펄스보다 길면 제외된 펄스는 부분적으로 장치의 출력으로 전달되어 필요한 주파수의 신호 수신 프로세스를 방해합니다. 이 단점을 제거하는 가장 간단한 방법은 발생기에서 나오는 펄스의 듀티 사이클을 늘리는 것입니다. 듀티 사이클 변환기는 그림 4에 표시된 회로에 따라 만들어질 수 있습니다. 4 및 [XNUMX]에 설명되어 있습니다.
동작의 타이밍 다이어그램은 그림 5에 나와 있습니다. 1.1. 장치는 주파수 변환기의 요소 DD1.2과 DD1.2 사이에 연결됩니다. 이 경우 요소 DD5.1 출력의 펄스는 석영 발진기의 모든 주파수에서 요소 DD5.3-DD45(55...XNUMXns)의 총 지연 시간과 동일한 지속 시간을 갖습니다.
설명된 주파수 변환기에는 광범위한 추가 기능이 있습니다. 완전한 카운터와 디코더를 사용하면 매 2-256번째 펄스를 차단할 수 있습니다. 즉, 분할 계수를 2에서 1+1/256으로 변경하고, 카운터 용량을 변경하고 여러 변환기를 직렬로 포함하여 정확한 값을 얻을 수 있습니다. 가장 낮은 비용으로 더 낮은 주파수를 제공합니다. 이 장치는 입력 주파수를 두 가지 구성 요소로 "분배기"로 사용할 수 있습니다.0 그리고 df. 이 경우 디코더의 출력에서 가져온 펄스는 일정한 반복 주기를 가지며 수정 발진기 신호의 주파수 분할 계수는 f/df와 같습니다. 카운터 출력과 디코더 입력 사이에 논리 스위치를 설치하면 바이너리 코드 신호를 사용하여 장치 분할 계수를 직접 제어하고 코드-주파수 변환기, 주파수 변조기 등에 사용할 수 있습니다. 또한 변환기는 덧셈 연산 f를 구현하여 분수 주파수 곱셈(정수가 아닌)에 성공적으로 사용될 수도 있습니다.0=f+df. 이를 위해서는 n=f/df인 각 펄스를 두 부분으로 "절단"하여 원래 시퀀스에 추가 펄스를 추가해야 합니다. 원하는 작동 모드를 얻는 것은 매우 간단합니다. 지연 회로 R2C2를 DD4 디코더 출력의 펄스가 DD12 요소의 핀 1.4에 공급되는 회로로 전송하는 것으로 충분합니다. 이 경우 차단 펄스는 생성기 펄스보다 최소 70~100ns(K155 시리즈 마이크로 회로의 경우) 더 짧아야 합니다. 발전기의 펄스 지속 시간이 짧으면 요소 DD1.2 대신 듀티 사이클 변환기가 켜집니다 (그림 4). 이 경우 장치 작동의 타이밍 다이어그램이 그림 6에 나와 있습니다. XNUMX.
곱셈 모드에서 변환기는 f = 1014,36 kHz의 주파수에서 석영 공진기를 사용하여 테스트되었습니다. n = 68에서 주파수 f가 얻어졌습니다.0=1029,277kHz. 컨버터의 안정적인 작동을 위해서는 지연 시간 t를 10~30ns 범위에서 선택해야 할 수도 있다는 점을 명심해야 합니다. 문학
저자: A.Samoilenko, Novorossiysk
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