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デジタル周波数コンバーター。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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安定した繰り返し率のパルスは通常、必要な（ほとんど整数の）回数だけ周波数を下げる分周器を使用して水晶発振器信号から形成されます。ただし、必要な水晶振動子がないために、初期周波数と必要周波数の比が整数でない場合が多く、分数変換係数の分周器を使用する必要があります[1、2]。確かに、それらが形成する振動の周期は一定ではありませんが、一部のデバイスではこれは重要ではありません。

読者には、そのようなデバイスの別のバージョンが提供され、その動作原理は次のとおりです。発生器の信号周波数fを必要な値foと絶対誤差dtの合計として表す場合、周波数foを取得するには、減算演算を実行するだけで十分です：fo=f-df。実際には、n = f / dfの数の各パルスの繰り返し率fを、最も近い整数に切り上げて、パルスのシーケンスから削除することになります。たとえば、f = 10147 kHz、fo = 10000 kHz、df = 147 kHz、n = 10147/147 = 69,27、つまり69の場合、元のシーケンスから69番目のパルスごとを除外すると、fo = ff/69になります。 == 10147-10147 / 69 =9999,943kHz。この場合、除去されるパルスの数を四捨五入することによる相対誤差は-5,7 * 10-6であり、ジェネレータを調整することで簡単に除去できます。

この方法を実装する周波数変換器のブロック図を図1に示します。 1.カウンタD2、デコーダD2、およびリセットおよびロックパルスジェネレータG1は、変換係数nの分周器を形成します。水晶発振器Ｇ１から番号ｎのパルスが到着すると、信号がデコーダＤ２の出力に現れ、それが発振器Ｇ２をオンにする。それによって生成された単一のパルスは、D2キーの入力の2つに到達し、それをブロックすると同時に、カウンターD3をゼロに設定します。遅延線ＤＴ１は、水晶発振器Ｇ１のパルスを、分周器ノードの動作の遅延と同じかそれよりわずかに長い時間遅延させる。これにより、スイッチD1の入力で信号を同時に受信できるようになり、ジェネレータG1のパルス幅が十分である場合、番号nのパルスがシーケンスから除外されます。その後、コンバータの新しい動作サイクルが始まります。

デジタル周波数変換器

n=10143,57で繰り返し率f=68kHzの水晶発振器のパルス変換器の概略図を図2に示します。 1.1.水晶発振器は、[3]で説明されているスキームに従ってエレメントDD1.2上に作成されます。要素DD2-バッファ。カウンターは、マイクロ回路DD3、DD4、デコーダー、つまりエレメントDD1.4で作成されます。水晶発振器のパルスがキーDD2に通過する際の遅延は、R2C2回路によって提供されます。図に示されている定格での遅延時間（t =R2С16）は、約1.3nsに等しくなります。明示的なリセットおよびブロッキングパルスジェネレータはありません。その機能は、適切に接続された要素DD2とマイクロ回路DD4-DDXNUMXによって実行されます。

デジタル周波数変換器

コンバータの動作は、図3に示すタイミング図で説明されています。 2番目のジェネレータパルスがカウンタDD4とデコーダDD68の入力に到達するまでに（図3、a）、レベル1がデコーダのすべての入力に設定され（図3、c-e）、ターンの遅延があります。 -出力のオンタイム（tz.DD4）はレベル0（図3、e）であり、キーDD1.4の入力の4つに影響を与えます。 tg.DD68にほぼ等しい時間tの遅延により、ジェネレータの3番目のパルスは同時にキーのもう一方の入力に到達します（図3、b）が、デバイスの出力には渡されません。、キーが閉じているため（図XNUMX、h）。

デジタル周波数変換器

遅延時間td.DD1.3が切り替えられ、カウンターDD1.3、DD2レベル3の入力ROに要素DD1が表示された後（図3、g）、時間td.resetの後、カウンターはゼロに設定されます。。その結果、スイッチング時間ts.DD4の後、レベル4がデコーダDD1の出力に再び現れ（図3、f）、キーが開きます。

キーブロッキングパルスの持続時間は、合計遅延時間td.DD1.3 + td.reset + td.DD4によって決定され、説明されている場合は約60nsです。これは、シーケンスから約50nsの持続時間のパルスを除外するのに十分です。

デコーダ入力をカウンタ出力に接続するための 10 つのオプションの繰り返し率 f = 143,57 67 kHz の水晶発振器のパルスから得られる出力信号の周波数値は、n = 68、70、71、3 に対応します。、を表にまとめます。ここで、dt はデコーダの出力におけるブロッキングパルスの繰り返し周波数です (測定には、Ch33-10000 周波数計を使用しました)。ご覧のとおり、必要な周波数値 (71 kHz) に最も近い周波数値は、n = 1 で得られます (コンデンサ CXNUMX を選択すると、周波数はさらに低下します)。

いいえ。勢い	周波数、	kHzの
いいえ。勢い	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

ブロッキングパルスよりも長い水晶振動子パルスの持続時間では、除外されたパルスがデバイスの出力に部分的に通過し、必要な周波数の信号を取得するプロセスが中断されます。この欠点を解消する最も簡単な方法は、ジェネレータからのパルスのデューティサイクルを増やすことです。デューティサイクルコンバーターは、図 4 に示され、[4] で説明されている方式に従って実行できます。その動作のタイミング図を図 5 に示します。この装置は、周波数変換器の要素 DD1.1 と DD1.2 の間に接続されます。この場合、要素 DD1.2 の出力でのパルスは、水晶発振器の任意の周波数で要素 DD5.1 ～ DD5.3 の合計遅延時間 (45...55 ns) に等しい持続時間を持ちます。

デジタル周波数変換器
Pic.4

デジタル周波数変換器
Pic.5

説明されている周波数変換器には、さまざまな追加機能があります。カウンタとデコーダを完全に使用すると、2〜256パルスごとにブロックすることができます。つまり、分周係数を2から1'/ 256に変更し、カウンタの静電容量を変化させ、複数のコンバータを直列に含めることで、最小のコストで正確な値とより低い周波数を取得します。

このデバイスは、入力周波数をfoとdfのXNUMXつのコンポーネントに「スプリッター」として使用できます。この場合、デコーダー出力から取得されるパルスは一定の繰り返し周期を持ち、水晶発振器信号の周波数分割係数はf/dfに等しくなります。カウンタの出力とデコーダの入力の間に論理キーを設定することにより、バイナリコード信号でデバイスの分周係数を直接制御し、コードから周波数へのコンバータ、周波数変調器などで使用できます。

このコンバータは、加算演算 fo=f+df を実装することにより、分数周波数乗算 (整数倍ではない) にも正常に適用できます。これを行うには、n=f/df の各パルスを 2 つの部分に「カット」し、元のシーケンスに追加のパルスを追加する必要があります。目的の動作モードを取得するのは非常に簡単です。R2C4 遅延回路を、DD12 デコーダの出力からのパルスが DD1.4 要素のピン 70 に供給される回路に転送するだけで十分です。この場合、ブロッキングパルスはジェネレータパルスより少なくとも 100 ... 155 ns (K1.2 シリーズマイクロ回路の場合) 短くなければなりません。発生器パルスの持続時間が短いため、DD4 要素の代わりにデューティサイクルコンバータが含まれています (図 6)。この場合のデバイス動作のタイミング図を図に示します。 1014,36. 逓倍モードでは、周波数 f = 68 kHz の水晶共振子を使用してコンバータをテストしました。n = 1029,277 の場合、周波数 fo = XNUMX kHz が得られました。

デジタル周波数変換器
図。 6

コンバータの信頼性の高い動作のために、10〜30nsの範囲で遅延時間tを選択する必要がある場合があることに留意する必要があります。

文学

1. Biryukov S. A.アマチュア無線デジタルデバイス。-M。：無線と通信、1982年、p。 16。
2. Iliodorov V.分数除算器と周波数乗算器。-Radio、1981、No。9、p。 59。
3.バシュカンコフP.クォーツジェネレーター。-ラジオ。 1981年、第1号、p。 60。
4. Batushev V. A.、Veniaminov V. N.、Kovalev V. G.etal。Microcircuitsandtheir application、-M .: Energy、1978、p。 292

著者: A. サモイレンコ、ノヴォロシースク; 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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