專利名稱：相位累加式正弦波產(chǎn)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改良式地正弦波產(chǎn)生器，尤其是涉及一種藉由相位累加的方式以產(chǎn)生正弦波的裝置。
傳統(tǒng)的正弦波產(chǎn)生器所產(chǎn)生的正弦波其頻率fo與系統(tǒng)時序之頻率fs之關(guān)系如下式所示
其中N為周期等分數(shù)，一般N為16或32；D為必須將系統(tǒng)
時序之頻率預(yù)先整除之數(shù)值，此數(shù)值由計數(shù)器產(chǎn)生。
當欲產(chǎn)生頻率為1336赫的正弦波，若采用3.58兆赫的高頻石英以產(chǎn)生系統(tǒng)的時序(fs=3.58兆赫)，在周期等分數(shù)N=32的情況下，除數(shù)D為
但在實際的計數(shù)器中，只能產(chǎn)生整數(shù)84，故實際產(chǎn)生的頻率為
表1
參考表1所示之用于電話通訊上之雙音復(fù)頻信號的規(guī)格。其中每一按鍵均由兩種頻率所合成，舉例而言，按鍵“2”由697赫與1336赫所合成。此外，所產(chǎn)生的信號其頻率與標準值之間的容許誤差值為1％以內(nèi)。以上例而言，由于所得實際頻率值(1331.8赫)與標準值(1336赫)之間的誤差未超過容許誤差，故可被接受。
另一方面，若采用低頻石英以產(chǎn)生系統(tǒng)時序，即使將周期的等分數(shù)目隨之降低，實際產(chǎn)生的頻率仍難以符合表1中所規(guī)定的容許誤差。舉例而言，若采用fs=32768赫的低頻石英，將等分數(shù)降至N=16，除數(shù)D為計數(shù)器所能產(chǎn)生的整數(shù)中，最為接近者為2，所以實際產(chǎn)生的頻率為
此頻率之誤差值遠超過容許的范圍，故現(xiàn)有的正弦波產(chǎn)生器僅能使用高頻石英，其價格較低頻石英為高，造成成本不易降低；此外，必須改變硬件架構(gòu)才能改變所產(chǎn)生之正弦波信號的頻率，為另一不便之處。
有鑒于此，本發(fā)明之第一目的在于提供一種正弦波產(chǎn)生器，其可采用低頻石英(如32768赫)之系統(tǒng)時序，以產(chǎn)生準確頻率的正弦波信號，不但降低成本，且降低整個系統(tǒng)的操作電流(操作電流與頻率成正比)。
本發(fā)明之第二目的在于提供一種正弦波產(chǎn)生器，可在不改變硬件架構(gòu)之下產(chǎn)生任何準確之頻率。
參考

圖1，本發(fā)明之相位累加式正弦波產(chǎn)生器包括相位選擇器11、加法器12、暫存器13、階梯轉(zhuǎn)換器14、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器15等。其動作方式說明如下
相位選擇器11，輸出一組二進位碼型式的相位碼，該相位碼決定所產(chǎn)生的正弦波之頻率。
加法器12與暫存器13，加法器12接受來自相位選擇器11的相位碼與暫存器13的輸出信號，將兩信號相加并將結(jié)果存于暫存器13中，暫存器13接受系統(tǒng)時序CKs作為控制時序，每隔時序CKs的個一周期即將存于暫存器13中的資料輸出至加法器12與階梯轉(zhuǎn)換器14。藉由加法器12與暫存器13，每隔時序CKs的一個周期，相位碼即被累加一次并存入暫存器13。
階梯轉(zhuǎn)換器14，接受來自暫存器13之二進位碼型式的信號，將該二進位碼轉(zhuǎn)換數(shù)字值。
數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器15，接受來自階梯轉(zhuǎn)換器14的數(shù)字值，將其轉(zhuǎn)換成電信號“出”(OUT)，此電信號“出”即為所欲產(chǎn)生的正弦波信號。
為了具體了解本發(fā)明之特征，由以下之實施例及附圖詳細說明之，更可明白本發(fā)明之優(yōu)點。其中
圖1表示本發(fā)明之相位累加式正弦波產(chǎn)生器的方塊圖2表示本發(fā)明之相位累加式正弦波產(chǎn)生器的實際電路較佳實施例；
圖3為圖2中之數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器25的較佳實施例；
圖4為當階梯轉(zhuǎn)換器24之輸入與輸出如表3所示的情況下，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器25所輸出的波形。
表1為用于電話通訊上之雙音復(fù)頻信號的規(guī)格；
表2為利用圖2所示之本發(fā)明的正弦波產(chǎn)生器以產(chǎn)生雙音復(fù)頻頻率之正弦波時，各相關(guān)資料；
表3為圖2中之階梯轉(zhuǎn)換器24之輸入與輸出關(guān)系之一例；
圖2表示本發(fā)明之實際電路的較佳實施例，其中相位選擇器21、加法器22、暫存器23、階梯轉(zhuǎn)換器24、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器25分別對應(yīng)于圖1中各方塊。說明如下相位選擇器21接受頻率選擇信號“入”(IN)，輸出一個8位元的二進位碼作為相位碼，此相位碼之編碼是先計算出下式之相位Δθ，然后在Δθ加以編碼舉例而言，欲產(chǎn)生具有頻率fo=1633赫之正弦波(fs=32768赫)，則相位Δθ之大小約為1.5947266。此大小以二進位的相位碼表示時，由于位元數(shù)有限，因此當然存在有誤差，但此誤差隨著位數(shù)之增加而減少。
表2
以表2所示之產(chǎn)生8種雙音複頻頻率之正弦波的相關(guān)資料為例。該表中顯示各種頻率下的相位Δθ、對應(yīng)的相位碼(8位元)、編碼后的相位值(Δθα)及其誤差等。該誤差定義如下
由表2可知本實施例之編碼誤差均小于0.49％，且隨著相位選擇器21使用的位元數(shù)增加，編碼誤差愈小，準確度愈高，因此，在選定之系統(tǒng)時序的頻率下，只需將欲產(chǎn)生之頻率fo代入(6)式，即可算出相位Δθ，然后可得到其對應(yīng)的相位碼。關(guān)于使用幾個位元進行編碼，端視各系統(tǒng)所需要的準確度來決定。
如前面參考圖1所述，加法器22與暫存器23用以在每經(jīng)過系統(tǒng)時序之一個周期，將來自相位選擇器21的8位元相位碼累加一次并存入暫存器23中，暫存器23并在控制時序的每個周期將最高位的四個位元Q4Q3Q2Q1送至階梯轉(zhuǎn)換器24。
表3
如前面參考圖1所述，階梯轉(zhuǎn)換器24將暫存器23送過來的二進位碼信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。舉例而言，如表3所示，當Q4Q3Q2Q1=0000時，階梯轉(zhuǎn)換器24輸出階梯1；當Q4Q3Q2Q1=0001時，階梯轉(zhuǎn)換器24輸出階梯2；余類推。注意此表中每個階梯值皆對應(yīng)到兩個不同的二進位碼。
此階梯值送至數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器25，即可取出適當?shù)碾妷褐?。圖3表示此數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器25之一較佳實施例，它是由一個多電阻所構(gòu)成的分壓器，當數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器25的輸入信號為階梯8時，其輸出最高電壓；余類推。舉例而言，當階梯轉(zhuǎn)換器24之輸入與輸出如表3所示的情況，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器25將輸出如圖4所示之波形，此波形即可視為正弦波。
請再次參考圖2，相位選擇器21所輸出之相位碼會影響Q4Q3Q2Q1如何變動，而Q4Q3Q2Q1之變動又決定了數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器25所輸出的正弦波之頻率。換言之，當欲改變所產(chǎn)生之正弦波信號頻率時，只要藉由改變相位選擇器21所輸出的相位碼即可達成。
圖2所示之較佳實施例中，相位選擇器21所輸出的相位碼之位元數(shù)為8，而暫存器23之輸出信號的位元數(shù)為4，但不限于此，只要編碼后相位誤差不超過容許值，且階梯數(shù)足以產(chǎn)生近似的正弦波即可。
在發(fā)明詳細說明中所提出之具體的實施狀態(tài)或?qū)嵤├齼H為了易于說明本發(fā)明之技術(shù)內(nèi)容，而并非將本發(fā)明狹義地限制于該實施例，在不超出本發(fā)明之精神及所附之權(quán)利要求范圍之情況，均應(yīng)列入本發(fā)明保護之范疇。
權(quán)利要求
1．一種相位累加式正弦波產(chǎn)生器，其特征在于，它包括
相位選擇器，輸出一組二進位碼型式的相位碼，該相位碼決定所產(chǎn)生的正弦波之頻率；
加法器與暫存器，該加法器接受來自該相位選擇器的相位碼與該暫存器的輸出信號，將兩信號相加并將結(jié)果存于該暫存器中，該暫存器接受一系統(tǒng)時序CKs作為控制時序，每隔時序CKs的一個周期即將存于其中的資料輸出至該加法器，藉由該加法器與暫存器，每隔時序CKs的一個周期，該相位碼即被累加一次并存入該暫存器；
階梯轉(zhuǎn)換器，接受來自該暫存器之二進位碼型式的信號，將該二進位碼轉(zhuǎn)換成數(shù)字值；
數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，接受來自該階梯轉(zhuǎn)換器的數(shù)字值，將其轉(zhuǎn)換成電信號“出”(OUT)，此電信號“出”即為所欲產(chǎn)生的正弦波信號。
2．如權(quán)利要求1所述的相位累加式正弦波產(chǎn)生器，其中可藉由改變該相位選擇器所輸出相位碼而改變所輸出的正弦波之頻率，其他硬件部分不需作更動。
3．如權(quán)利要求1所述的相位累加式正弦波產(chǎn)生器，其中該相位碼為8位元的二進位碼，該暫存器輸出至該階梯轉(zhuǎn)換器的信號為4位元的二進位碼。
全文摘要
一種相位累加式正弦波產(chǎn)生器包括:相位選擇器,輸出一組二進位碼型式相位碼;加法器與暫存器,加法器接受來自相位選擇器的相位碼與暫存器的輸出信號,將兩信號相加并將結(jié)果存于該暫存器中,暫存器并接受一系統(tǒng)時序CKs作為控制時序;階梯轉(zhuǎn)換器,接受來自暫存器之二進位碼型式的信號,將二進位碼轉(zhuǎn)換成數(shù)字值;數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器,接受來自階梯轉(zhuǎn)換器的數(shù)字值,將其轉(zhuǎn)換成電信號“出”,此信號“出”即為所欲產(chǎn)生的正弦波信號。
文檔編號H03BGK1217606SQ9712163
公開日1999年5月26日 申請日期1997年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月19日
發(fā)明者胡峻魁 申請人:智合科技股份有限公司