Принципы построения низкочастотных цифровых генераторов

К генератору (или формирователю стимулирующих воздействий) синусоидальной формы предъявляются определенные, иногда достаточно высокие, требования, по коэффициенту гармоник, диапазону задания частоты и амплитуды выходного сигнала, их стабильности и плавности, перестройки частоты и др. Преимущества цифровых генераторов перед аналоговыми: они удобнее в эксплуатации, имеют более высокое быстродействие, простую установку требуемой частоты, более наглядную индикацию. Цифровые генераторы позволяют осуществить автоматическую перестройку частоты по заданной программе; работать в системе с цифровыми средствами обработки информации. Наиболее перспективными в этом отношении являются генераторы, построенные на принципе цифроаналогового преобразования. В цифровых генераторах реализуется метод формирования квазисинусоидальных сигналов при помощи ЦАП. Метод состоит в том, что синусоидальный сигнал u(t_i) = U_max sin(ωt_i) аппроксимируется с известной степенью точности кусочно-ступенчатым сигналом, мало отличающимся от синусоидального сигнала (рис. 8.5).

Упрощенная структурная схема устройства, формирующего ступенчатую кривую, представлена на рис. 8.6.

Кварцевый генератор вырабатывает короткие импульсы с периодом следования Т_и. На выходе делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления k получается новая последовательность импульсов с периодом следования ΔT = kТ_и, равным шагу дискретизации. Импульсы поступают в счетчик емкостью m импульсов. Кодовая комбинация, определяемая числом i импульсов, накопленных в счетчике, передается в ЦАП, где преобразовывается в аналоговый гармонический сигнал, соответствующий числу i, т. е.

Рис. 8.6. Устройство формирования ступенчатой кривой

Таким образом формируются т ступенек. После накопления m импульсов счетчик переполняется и сбрасывается в нуль. Формирование нового периода ступенчатой кривой начинается с приходом (m+1)-гo импульса. Изменяя шаг дискретизации, можно изменять частоту формируемого сигнала. Информация о значении частоты сформированного сигнала выдается на цифровой индикатор генератора.