1
ИЗМЕРЕНИЯ
\
Леонид Ридико
E-mail: [email protected] yahoo.com
I
I
I
I
I
I
I
I
Низкочастотный генератор синусоидального напряжения является
одним из наиболее распространенных приборов в измерительной ла-
боратории. Генераторы промышленного производства имеют большие
габариты и вес, а к тому же, немалую стоимость. Кроме того, аналого-
вые генераторы обладают целым рядом недостатков: недостаточной
точностью установки и стабильностью частоты и амплитуды, относи-
тельно большим коэффициентом гармоник. Описываемый генератор
выполнен на основе микроконтроллера семейства AVR и-представля-
ет собой DDS (Direct Digital Synthesizer), реализованный программно.
Низкочастотный
синусоидальный генератор
Параметры генератора
диапазон генерируемых частот - 1.
..50000 Гц
• минимальный шаг установки частоты - 0,01 Гц
среднеквадратическое выходное напряжение -0 .
..1 0 В
пределы аттенюатора - О, -20, -40, -60 дБ
минимальное сопротивление нагрузки - 600 Ом
коэффициент гармоник на частоте 1 кГц, не более -0,1%
10
предустановок частоты
режим выключения сигнала
• цифровая калибровка частоты
Кроме аналоговых способов генера-
ции синусоидального напряжения су-
ществуют цифровые методы синтеза.
Самым очевидным из них является
метод, который схематически показан
на рис.
1
.
С задающего кварцевого генерато-
ра G сигнал поступает на делитель ча-
стоты с переменным коэффициентом
деления DIV. Коэффициент деления
задается внешней схемой управления,
например, микроконтроллером. С вы-
хода делителя частоты сигнал поступа-
ет на двоичный счетчик СТ. Этот счет-
чик формирует адрес для постоянного
запоминающего устройства ROM, со-
держащего таблицу функции sin. К вы-
ходам ROM подключен цифро-анало-
говый преобразователь DAC, который
формирует синусоидальное напряже-
ние. После фильтрации с помощью
фильтра нижних частот LPF оно посту-
пает на выход генератора. Такой метод
синтеза обладает рядом недостатков.
Во-первых, шаг перестройки зависит от
частоты. Для получения приемлемой
точности установки частоты вверху ра-
бочего диапазона требуется выбирать
частоту опорного генератора очень
большой. Во-вторых, при изменении
выходной частоты меняется и частота
дискретизации, которая связана с вы-
ходной частотой соотношением:
где fc1k - частота дискретизации,
f - выходная частота,
А - разрядность адреса ROM.
Этот факт затрудняет построение
аналогового LPF, так как его частота
среза должна быть переменной.
Гораздо логичнее для формирова-
ния синусоидального сигнала пода-
вать на входы DAC мгновенные зна-
чения функции sin с постоянной час-
тотой дискретизации. Непосредствен-
ное вычисление значений функции sin
затруднено, так как закон, по кото-
рому она изменяется, не линеен, и не-
посредственно трудно реализуем.
Намного проще вычислять мгновен-
ные значения фазы (аргумент функ-
ции sin), которая изменяется линей-
но, а затем преобразовывать ее в
значения функции с помощью пере-
кодировочной таблицы в ROM. По-
скольку фаза изменяется линейно, ее
вычисление сводится к прибавлению
в каждом такте некоторой добавки к
текущему значению фазы. Величина
приращения фазы определяет частоту
сигнала:
(= АРИвве х (с1к /
2п,
где
- частота дискретизации.
Этот метод синтеза называют ме-
тодом накопления фазы. Схематичес-
ки реализация этого метода показана
на рис.
2
.
Имеется регистр фазы П02, со-
держимое которого в каждом такте
увеличивается на величину прираще-
ния фазы. Величина приращения
фазы хранится в регистре ЯС1. В каж-
дом такте к содержимому регистра
ВЭ2 с помощью сумматора БМ при-
бавляется содержимое регистра ЯЭ
1
.
Таким образом, происходит линейное
увеличение (накопление) мгновенной
фазы. Увеличение фазы не может
происходить неограниченно, так как
любое реальное цифровое устрой-
ство имеет конечную разрядность и,
Рис. 1. Простейший метод цифрового синтеза
Рис. 2. Цифровой синтез синусоидального напряжения
синусоидального напряжения
методом накопления фазы
32
|
| Радиолюбитель - 02/2006
предыдущая страница 31 Радиолюбитель 2006-02 читать онлайн следующая страница 33 Радиолюбитель 2006-02 читать онлайн Домой Выключить/включить текст