डिजिटल जेनरेटर के प्रकार

इस लेख में मैं आवृत्ति पीढ़ी के विभिन्न तरीकों का संक्षिप्त विवरण देना चाहता हूं, लेकिन पहले मैं आपको अपने बारे में कुछ शब्द बताऊंगा। यह मेरा पहला लेख है। मैं मॉस्को एनर्जी इंस्टीट्यूट में स्नातक छात्र हूं। उन्होंने विशेषता में अध्ययन किया "मेट्रोलॉजी मानकीकरण और प्रमाणन।" यह लेख मुख्य रूप से खुद के लिए लिखा गया था, ताकि यह पता चल सके कि सिग्नल जेनरेशन के कौन से तरीके उपलब्ध हैं, और चूंकि मुझे जानकारी निकालने की जगह एक जगह नहीं मिली, इसलिए मैंने इसे खुद करने और इसे यहां प्रकाशित करने का फैसला किया। यह सब स्व-शैक्षिक उद्देश्यों के लिए किया जाता है। मुझे पाठ पर व्यक्तिगत रूप से सार और शैली में टिप्पणियों को स्वीकार करने में खुशी होगी, और मैं आपके सभी सवालों का जवाब टिप्पणियों में दूंगा। मैंने सबसे सुलभ और सरल भाषा में लेख लिखने की कोशिश की। तो, प्रकार, बल्कि साइनसोइडल (और आम तौर पर एनालॉग) सिग्नल उत्पन्न करने के तरीके भी। इनमें से पहले को डायरेक्ट डिजिटल सिंथेसिस या डायरेक्ट डिजिटल सिंथेसिस कहा जाता है।



साइनसोइडल सिग्नल, वास्तव में, समीकरण Y = पाप (X) का हल है, जो तर्क X के रैखिक मान के साथ है। माइक्रोकंट्रोलर से डिजिटल सिग्नल प्राप्त करने के लिए, हमें फ़ंक्शन मानों को डिजिटल-से-एनालॉग कनवर्टर (DAC) में जमा करने की आवश्यकता है। इसका मतलब है कि साइनसोइडल सिग्नल प्राप्त करने के लिए, हमें तर्क X के प्रत्येक मान के लिए फ़ंक्शन Y के मूल्यों को जानना होगा (वास्तव में, X सिग्नल के चरण का मूल्य निर्धारित करता है)। आप फ़ंक्शन के सभी मूल्यों की गणना सीधे माइक्रोकंट्रोलर में कर सकते हैं, लेकिन परिकलित मूल्यों की उच्च सटीकता सुनिश्चित करने के लिए, आपको एक उच्च-प्रदर्शन प्रोसेसर या फ़्लोटिंग पॉइंट के साथ काम करने के लिए एक मॉड्यूल की आवश्यकता होती है। माइक्रोकंट्रोलर में मूल्यों की गणना में लंबा समय लग सकता है, इसलिए, गणना की गति सुनिश्चित करने के लिए, वे तैयार किए गए फ़ंक्शन मान लेते हैं और उन्हें मेमोरी में लोड करते हैं। आउटपुट सिग्नल की चिकनाई सुनिश्चित करने के लिए, डिजिटल-से-एनालॉग कनवर्टर की विशेषताओं की अशुद्धता के साथ जुड़े त्रुटि को कम करने के लिए, जितना संभव हो सके साइन मान आवश्यक हैं। इस प्रकार, स्मृति में एक साइन के तैयार नमूने होंगे। इन नमूनों को साइन में बदलने के लिए, उन्हें समय में किसी तरह से बढ़ाया जाना चाहिए, ताकि प्रत्येक नमूना पिछले एक के बाद एक निश्चित अवधि के बाद डीएसी को खिलाया जाए। इसके लिए एक संदर्भ आवृत्ति जनरेटर की आवश्यकता होती है। ऐसा जनरेटर निरंतर ड्यूटी चक्र की दाल देगा। इन दालों, सरलतम मामले में, काउंटर पर भेजे जाते हैं, और काउंटर, बदले में, आउटपुट पर बढ़ते कोड का एक क्रम पैदा करता है। काउंटर के आउटपुट में कोड मेमोरी (ROM) में अगली गणना के पते को इंगित करेगा। ROM, कोड के अनुसार, अपने आउटपुट को इन पतों पर मेमोरी में निहित फ़ंक्शन मान देता है, जो DAC को प्रेषित होते हैं और DAC के आउटपुट में एक आदर्श आवृत्ति वाली साइन होगी। साइन आवृत्ति घड़ी आवृत्ति के अनुरूप होगी। आवृत्ति ट्यूनिंग सुनिश्चित करने के लिए, आपको किसी तरह से संदर्भ थरथरानवाला की आवृत्ति को समायोजित करने की आवश्यकता है। सरलतम मामले में, काउंटर और जनरेटर के बीच एक आवृत्ति विभक्त रखा जाता है। ऐसा विभक्त आपको निश्चित सीमा के भीतर आवृत्ति को पुनर्व्यवस्थित करने की अनुमति देता है। ट्यूनिंग सीमा योजक की क्षमता और संदर्भ थरथरानवाला की आवृत्ति पर निर्भर करती है। इस मामले में पुनर्निर्माण केवल कुछ मूल्यों पर संभव होगा, क्योंकि विभाजन केवल उन संख्याओं पर संभव है जो 2 के गुणक हैं।

ऐसे जनरेटर का सबसे सरल सर्किट चित्र 1 में दिखाया गया है। इसमें एक संदर्भ आवृत्ति जनरेटर (जी) शामिल है। विभक्त जिसमें आवृत्ति कोड (विभाजन गुणांक), काउंटर (CT), ROM, DAC और फ़िल्टर लोड होते हैं। आउटपुट में डिजिटल सिग्नल को सुचारू बनाने के लिए इस मामले में फ़िल्टर आवश्यक है। डीएसी एक डिजिटल उपकरण है जो केवल एक निश्चित सिग्नल स्तर प्रदान करता है। नमूने की आवृत्ति जितनी कम होगी, आउटपुट सिग्नल की स्टेपवाइज विशेषता उतनी ही अधिक स्पष्ट होगी। नमूना आवृत्ति द्वारा पेश की गई त्रुटि को दूर करने के लिए, आउटपुट पर एक सिग्नल फिल्टर का उपयोग किया जाता है। सबसे सरल मामले में, यह एक सरल आरसी श्रृंखला है, लेकिन डीएसी की गति विशेषताओं को ध्यान में रखना आवश्यक है, क्योंकि उच्च आवृत्ति पर एक उपयोगी सिग्नल को फ़िल्टर किया जा सकता है।

यहाँ सबसे सरल DDS स्कीमा है। इसमें कई तत्वों को प्रतिस्थापित और अंतिम रूप दिया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि आप काउंटर को अधिक जटिल डिवाइस से बदलते हैं, तो तथाकथित चरण संचायक, तो हमारे पास अधिक अवसर होंगे, जैसे कि चरण बदलाव के बिना आवृत्ति ट्यूनिंग या, उदाहरण के लिए, पूर्ण अवधि के बजाय साइन मानों की अवधि के एक चौथाई का उपयोग करने की क्षमता, लेकिन इस लेख के ढांचे के भीतर ऐसी जटिलताओं पर विचार नहीं किया जाएगा।

अब DDS को अलग चिप्स के रूप में चलाया जाता है। यह इस तरह के माइक्रोकिरचिट में वांछित सिग्नल के मापदंडों को लोड करने और संदर्भ आवृत्ति जनरेटर को जोड़ने के लिए पर्याप्त है, और आउटपुट पर हमें एक डिजिटल साइन लहर मिलती है, जो दिए गए मापदंडों के साथ फ़िल्टर करने के लिए पर्याप्त है। इस तरह के जनरेटर 1.4 गीगाहर्ट्ज तक फ्रीक्वेंसी प्राप्त करने की अनुमति देते हैं। बदले में, उनकी एक खामी है। प्रत्यक्ष डिजिटल संश्लेषण जनरेटर अक्सर आवृत्ति जनरेटर के रूप में सटीक रूप से उपयोग किए जाते हैं, इसलिए आउटपुट सिग्नल का आयाम स्थिर नहीं होता है।

एक नियंत्रक का उपयोग करके एक साइनसोइडल तरंग उत्पन्न करने का दूसरा तरीका PWM विधि + निष्क्रिय आरसी फ़िल्टर है। पीडब्लूएम - पल्स चौड़ाई मॉडुलन। यह वांछित निरंतर सिग्नल आयाम प्राप्त करने के लिए, दालों के कर्तव्य चक्र को समायोजित करके अनुमति देता है। व्यापक नाड़ी, फिल्टर में उच्च आउटपुट वोल्टेज। वोल्टेज को शून्य से आपूर्ति वोल्टेज में बदला जा सकता है। इस प्रकार, यदि आप दालों के कर्तव्य चक्र को विनियमित करने के लिए एक विशिष्ट कार्यक्रम निर्दिष्ट करते हैं, तो आउटपुट किसी भी आकार का संकेत प्राप्त कर सकता है, जिसमें एक साइनसोइडल भी शामिल है। सरलतम मामले में, सर्किट को चित्र 2 में दिखाया गया है।

ऐसा जनरेटर एक सस्ता है, और सबसे महत्वपूर्ण बात, एक डिजिटल सिग्नल को माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करके एनालॉग में परिवर्तित करने का सबसे आसानी से लागू तरीका है। इसके लिए विशेष माइक्रोकिरेट्स या किसी जटिल सर्किटरी समाधान की आवश्यकता नहीं होती है। इस तरह के जनरेटर को बनाते समय केवल एक चीज आवश्यक है कि किसी दिए गए कटऑफ आवृत्ति पर आउटपुट फिल्टर की गणना करें ताकि यह उपयोगी सिग्नल को काट न सके। सच है, ऐसे जनरेटर पर उच्च मेट्रोलॉजिकल विशेषताओं को प्राप्त करना असंभव है, क्योंकि कम हार्मोनिक विरूपण गुणांक को प्राप्त करना मुश्किल है। जनरेटर के एक और संस्करण का उपयोग करके हार्मोनिक विरूपण का एक निम्न स्तर प्राप्त किया जा सकता है।

जनरेटर का तीसरा संस्करण "वीन ब्रिज" नामक एक योजना पर आधारित है। इस सर्किट का सार यह है कि प्रतिक्रिया में दो आरसी सर्किट के साथ एक एम्पलीफायर का उपयोग किया जाता है। एक सीरियल और एक समानांतर। ऐसे जनरेटर का एक आरेख चित्र 3 में दिखाया गया है।

इस सर्किट के लिए, यह ध्यान रखना आवश्यक है कि आरसी श्रृंखला में तत्वों को कड़ाई से समान होना चाहिए। अन्यथा, सर्किट स्थिर नहीं होगा। इन प्रभावों को कम करने के लिए विभिन्न ट्रिक्स का उपयोग किया जाता है, जैसे कि स्वचालित लाभ नियंत्रण और अन्य ट्रिक्स। सरलतम मामले में, कुछ गैर-रेखीय तत्व, जैसे कि प्रकाश बल्ब द्वारा स्वचालित नियंत्रण किया जाता है। लेकिन आवृत्ति में इस तरह के एक जनरेटर का पुनर्गठन मुश्किल है। चर कैपेसिटर का उपयोग करना आवश्यक है, जो परिमाण के एक क्रम से सर्किट को जटिल करता है। यह विधि अच्छी है, लेकिन मुख्य रूप से किसी विशेष आवृत्ति, या एक छोटे समायोजन रेंज के साथ आवृत्ति के लिए।

उपरोक्त योजनाओं के विभिन्न विकल्प और संशोधन हैं। इन योजनाओं के अतिरिक्त, ऐसे एनालॉग समाधान हैं जो लेख के विषय के साथ विसंगतियों के कारण यहां वर्णित नहीं थे। अंत में, मैं यह कहना चाहता हूं कि प्रत्येक योजना का चयन किया जाना चाहिए और इसके संभावित कार्यान्वयन पर काम किया जाना चाहिए, जो उस कार्य के आधार पर किया जाना चाहिए। मेरा काम एक सटीक साइनसोइडल सिग्नल जनरेटर बनाना है जो एक साथ एक अत्यधिक स्थिर साइनसोइडल सिग्नल का उत्पादन कर सकता है और सिग्नल के लिए एक उच्च क्रम हार्मोनिक जोड़ सकता है। इस कार्य को पूरा करने के लिए, डीएसी को प्रेषित मूल्यों के साथ सीधे माइक्रोकंट्रोलर में साइन फ़ंक्शन के मूल्यों की गणना करने का सबसे अच्छा तरीका है। इस तरह के कार्यान्वयन से मुझे प्रत्येक योजना की कमियों को ध्यान में रखना होगा और तकनीकी कार्यान्वयन को विशेष रूप से मेरे कार्य के लिए आवश्यक होगा। आप एक साथ एक स्थिर आयाम बना सकते हैं, सर्किट सुविधा द्वारा शुरू किए गए हार्मोनिक विरूपण को हटा सकते हैं और एक काफी स्थिर जनरेटर प्राप्त कर सकते हैं। और अंतिम त्रुटियां केवल उन तत्वों पर निर्भर करेंगी जिन तत्वों का चयन किया जाएगा, और एल्गोरिथ्म के सरलीकरण की कौन सी डिग्री ली गई है। इस प्रकार, जबकि मूल संरचना अपरिवर्तित रहती है, समस्याओं के एक निश्चित वर्ग का एक लचीला समाधान प्राप्त किया जा सकता है।

यदि आप एक ही विषय पर किसी भी सामग्री में रुचि रखते हैं, या सामान्य रूप से माप उपकरणों और उनके डिजाइन के क्षेत्र से कुछ में, तो मैं आपके प्रश्न को सरल और अधिक समझ में लाने के लिए कुछ सामग्री लिखने की कोशिश कर सकता हूं

सूत्रों का कहना है:

1. डीडीएस: प्रत्यक्ष डिजिटल आवृत्ति संश्लेषण। लेखक: रिडिको एल.आई. [इलेक्ट्रॉनिक संसाधन]: अनुच्छेद - http://www.digit-el.com/files/articles/dds.pdf - 12.25.2013

2. वीन ब्रिज [इलेक्ट्रॉनिक संसाधन] पर हार्मोनिक्स के निम्न स्तर के साथ टेस्ट सिग्नल जनरेटर: अनुच्छेद - http://myelectrons.ru/wien-bridge-oscillator-low-thd/ - 26 दिसंबर, 2013