CS219047B1

CS219047B1 - Connection of the digital function generator

Info

Publication number: CS219047B1
Application number: CS472281A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Vitha
Original assignee: Frantisek Vitha
Priority date: 1981-06-22
Filing date: 1981-06-22
Publication date: 1983-02-25

Description

(54) Zapojení číslicového funkčního generátoru(54) Connection of digital function generator

Vynález se týká zapojení číslicového funkčního generátoru pro generování časově proměnných signálů s libovolným průběhem nastavitelným pomocí vzorků signálu uložených v číslicové paměti s lineární aproximací výstupního signálu.The invention relates to a digital function generator for generating time-varying signals of any waveform adjustable by means of signal samples stored in digital memory with a linear approximation of the output signal.

Dosud známá 'zapojení číslicových funkčních generátorů využívají pro generování libovolných průběhů číslicovou paměť vzorků signálu typu ROM nebo RAM s připojeným D-A převodníkem. Výstupní signál z D-A převodníku je v tomto případě schodovitou aproximací požadovaného signálu se značným obsahem nežádoucích harmonických kmitočtů. Obsah nežádoucích harmonických složek lze omezit buď zvýšením kapacity paměti, nebo filtrací signálu. Zvýšení kapacity paměti komplikuje nastavování požadovaných průběhů, kde je třeba zadávat větší počet hodnot vzorků signálu a navíc omezuje maximální dosažitelnou frekvenci. Filtrace signálu způsobuje chyby fáze výstupního signálu a přináší další problémy při požadavku na přeladění filtrů.The prior art digital function generators utilize a ROM or RAM signal memory with a D-A converter to generate arbitrary waveforms. In this case, the output signal from the D-A converter is a stair approximation of the desired signal with a large content of undesired harmonic frequencies. The content of unwanted harmonic components can be reduced either by increasing the memory capacity or by filtering the signal. Increasing the memory capacity complicates the setting of the desired waveforms, where a larger number of signal samples must be entered, and in addition limits the maximum attainable frequency. Signal filtering causes errors in the output signal phase and brings additional problems when requesting filter retuning.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení číslicového funkčního generátoru s lineární aproximací výstupního signálu, které obsahuje generátor referenčního kmitočtu, řídicí obvod číslicovou paměť vzorků signálu typu ROM nebo RAM, číslicovou vyrovná219047 vací paměť, číslicovou odečítačku, D-A převodník hodnoty, D-A převodník rozdílu a integrátor s přepínáním režimů Integrace a nastavení výstupní hodnoty. Jeho podstata spočívá v tom, že první vstup integrátoru pro nastavovanou hodnotu je spojen s výstupem prvního D-A převodníku hodnoty, jehož vstup je připojen na první výstup vyrovnávací paměti a druhý vstup integrátoru pro integrované napětí je spojen s výstupem druhého D-A převodníku rozdílu, jehož vstup je spojen s výstupem číslicové odečítačky, na jejíž první vstup je připojen první výstup vyrovnávací paměti a na druhý vstup je připojen druhý výstup vyrovnávací paměti. Třetí vstup integrátoru pro přepínání režimů Integrace a nastavení hodnoty je připojen na čtvrtý výstup řídicího obvodu. První vstup vyrovnávací paměti je připojen na první výstup číslicové paměti vzorků a druhý a třetí řídicí vstup vyrovnávací pamětí je připojen na druhý a třetí výstup řídicího obvodu. Vstup pro· výběr z číslicové paměti vzorků je připojen na první číslicový výstup řídicího obvodu, na jehož první vstup je připojen výstup generátoru referenčního kmitočtu a na druhý číslicový vstup je připojena vstupní hodnota určující frekvenci výstupního signálu.These disadvantages are overcome by the wiring of a digital function generator with linear approximation of the output signal, which includes a reference frequency generator, a control circuit, a digital ROM or RAM sample memory, a digital equalizer219047 memory, a digital reader, DA value converter, DA difference converter and mode switching integrator. Integration and setting of output value. It is based on the fact that the first set point integrator input is connected to the output of the first DA value converter whose input is connected to the first buffer output and the second integrated voltage integrator input is connected to the output of the second DA difference converter whose input is connected to the output of a digital reader, to whose first input the first buffer output is connected and to the second input the second buffer output is connected. The third input of the integrator for switching mode Integration and value setting is connected to the fourth output of the control circuit. The first buffer input is connected to the first digital sample memory output and the second and third buffer control inputs are connected to the second and third outputs of the control circuit. The digital sample selection input is connected to the first digital output of the control circuit, the first input of which is the reference frequency generator output, and the second digital input is connected to an input value that determines the frequency of the output signal.

Předností zapojení funkčního generátoru podle vynálezu je snížení obsahu nežádoucích harmonických kmitočtů ve spektru výstupního signálu bez použití výstupního filtru a bez zvýšení nároků na kapacitu paměti vzorků signálu při zachování poměrné jednoduchosti zapojení a při dosažení vysoké přesnosti., stability a reprodukovatelnosti .nastavení amplitudy, frekvence i fáze výstupního signálu.The advantage of the function generator according to the invention is the reduction of undesired harmonic frequencies in the output signal spectrum without the use of an output filter and without increasing the sample memory capacity while maintaining relatively simple wiring and achieving high accuracy, stability and reproducibility. the output signal phase.

Zapojení funkčního generátoru podle vynálezu je blíže objasněno na příkladu provedení podle připojeného výkresu, na němž je znázorněno jeho blokové schéma.The connection of the functional generator according to the invention is explained in more detail by way of example with reference to the accompanying drawing, in which its block diagram is shown.

Funkční generátor je tvořen generátorem referenční frekvence 1, jehož výstup 11 je připojen na vstup 25 řídicího obvodu 2, jehož první výstup 21 je připojen na vstup 31 výběru z paměti 31 číslicové paměti vzorků 3, druhý výstup 22 je připojen na druhý řídicí vstup 43 číslicové vyrovnávací paměti 4, třetí výstup 23 na třetí řídicí vstup 44 vyrovnávací číslicové paměti 4 a čtvrtý výstup 24 řídicího obvodu 2 je připojen na třetí řídicí vstup 83 pro přepínání integrátoru 8. Na číslicový vstup 26 řídicího obvodu 2 je připojena číslicová hodnota 9 reprezentující v lineární formě zakódovanou hodnotu poměru referenční frekvence a požadované výstupní frekvence vynásobeného jistou konstantou danou kapacitou paměti vzorků. Výstup 32 paměti vzorků 3 je připojen na vstup 45 vyrovnávací paměti 4, jejíž první výstup 41 je připojen na vstup 51 prvního D-A převodníku 5 a zároveň na první vstup 61 odečítačky 6 a druhý výstup 42 je připojen na druhý vstup 62 odečítačky 6, jejíž výstup 63 je připojen na vstup 71 druhého D-A převodníku 7. První vstup 81 pro nastavovanou hodnotu integrátoru 8 je připojen na výstup 52 D-A převodníku 5 a druhý vstup 82 pro integrované napětí integrátoru 8 je připojen na výstup 72 D-A převodníku 7. Výstup 84 integrátoru 8 je současně i výstupem signálu 10 z funkčního generátoru.The function generator consists of a reference frequency generator 1, whose output 11 is connected to the input 25 of the control circuit 2, whose first output 21 is connected to the input 31 of the sample memory 31, the second output 22 is connected to the second digital input 43 the buffer output 4, the third output 23 to the third control input 44 of the buffer 4 and the fourth output 24 of the control circuit 2 are connected to the third control input 83 for integrator switching 8. The digital input 26 of the control circuit 2 the encoded value of the ratio of the reference frequency to the desired output frequency multiplied by a certain constant given by the sample memory capacity. The sample memory output 32 is connected to buffer input 4, whose first output 41 is connected to input 51 of the first DA converter 5 and at the same time to the first input 61 of subtractor 6 and the second output 42 is connected to second input 62 of subtractor 6. 63 is connected to the input 71 of the second DA converter 7. The first input 81 for the set point of the integrator 8 is connected to the output 52 of the DA converter 5 and the second input 82 for the integrated voltage of the integrator 8 is connected to the output 72 of the DA. at the same time by outputting a signal 10 from a functional generator.

Během generování jedné periody výstupního signálu 10 je pomocí řídicího signálu z výstupu 24 cyklicky přepínán integrátor 8 z režimu nastavení hodnoty, při kterém hodnota napětí na výstupu 84 sleduje napětí přivedené na vstup 81, do režimu integrace, kdy integrátor 8 integruje napětí ze vstupu 82 s frekvencí danou referenčním kmitočtem. Délka časového* intervalu, v němž probíhá nastavení, je dána řídicím obvodem 2 a je podstatně menší než doba integrace a výstupní signál 10 je potom aproximací požadovaného signálu pomocí lineárních úseků proložených mezi hodnoty dvou vzorků signálu. Ná výstupu 52 D-A převodníku hodnoty 5 se vytváří vždy napětí odpovídající číslicové hodnotě (i + LJ-vého vzorku, která se přivádí na vstup 51 převodníku z výstupu vyrovnávací paměti 4. Na výstupu 72 D-A převodníku rozdílu 7 se vytváří napětí odpovídající rozdílu číslicových hodnot (i + l)-vého a (i)-tého vzorku, který je vytvořen, na výstupu 63 číslicové odečítačky 6, na jejíž vstupy 61, 62 se vedou číslicové hodnoty menšence, tedy (i + 4- l)-vého vzorku, z výstupu 41 a me-nšitele, tedy (i)-tého vzorku, z výstupu 42 vyrovnávací paměti 4. Časování výběru z paměti vzorků 3 je řízeno výběrovým signálem na vstupu 31, kam je přiveden z výstupu 21 řídicího Obvodu 2, který dále pomocí signálů na výstupech 22, 23 řídí ukládání číslicových hodnot vzorků (i) a (i + 1) do vyrovnávací paměti 4, kam jsou tyto hodnoty přivedeny pomocí vstupu 45 z výstupu 32 paměti vzorků 3. Řídicí obvod 2 řídí výběr po sobě následujících vzorků signálu (i) a (i+ 1) pomocí výběrového signálu na výstupu 21 v závislosti na požadované hodnotě výstupní frekvence zadané číslicovou hodnotou 9» která je přivedena na vstup 26 podle vzorce pro výstupní frekvenci kdeDuring the generation of one period of the output signal 10, the control signal from output 24 cyclically switches the integrator 8 from the value setting mode at which the output voltage value 84 monitors the voltage applied to input 81 to the integration mode where the integrator 8 integrates the voltage from input 82 s. the frequency given by the reference frequency. The length of the time interval in which the adjustment takes place is given by the control circuit 2 and is considerably less than the integration time, and the output signal 10 is then an approximation of the desired signal by means of linear sections interleaved between the values of the two signal samples. A voltage corresponding to a digital value (i + LJ sample) is applied to the output 52 of the DA converter 5, which is applied to the converter input 51 from the buffer output 4. The output 72 of the DA converter 7 generates a voltage corresponding to the digital value difference. i + l) -th and (i) -th sample, which is formed, at the output 63 of the digital subtractor 6, to whose inputs 61, 62 the digital values of the minority, i. the output 41 and the mixer, i.e. the (i) th sample, from output 42 of buffer 4. The timing of selection from sample memory 3 is controlled by a select signal at input 31, which is fed from output 21 of control circuit 2, which at outputs 22, 23 it controls the storage of the digital values of samples (i) and (i + 1) in buffer 4, where these values are fed via input 45 from the output 32 of sample memory 3. The control circuit 2 controls the selection of successive signal samples (i) and (i + 1) by means of a select signal at output 21 depending on the desired value of the output frequency given by the digital value 9 »which is applied to input 26 according to the output frequency formula

N je hodnota daná kapacitou paměti, [9] je číslicová hodnota 9 a (f_REF je referenční kmitočet přivedený na vstup 25 řídicího obvodu 2.N is the value given by the memory capacity, [9] is the digital value 9 and (f _REF is the reference frequency applied to input 25 of control circuit 2.

Podle velikosti hodnoty 9 jsou tedy vybírány buďto všechny vzorky signálu z paměti, nebo jsou některé vynechávány, čímž je ovládána výstupní frekvence při konstantní frekvenci přepínání režimů integrátoru.Thus, according to the magnitude of the value of 9, either all of the signal samples from the memory are selected or some are omitted, thereby controlling the output frequency at a constant switching frequency of the integrator modes.

Funkční generátor podle vynálezu je vhodný pro aplikace v měřicích systémech jako zdroj signálů s libovolným číslicově nastavitelným průběhem a vysokou přesností a stabilitou amplitudy, frekvence i fáze výstupního signálu při zachování nízkého obsahu nežádoucích harmonických kmitočtů.The functional generator according to the invention is suitable for applications in measuring systems as a source of signals with any numerically adjustable waveform and high accuracy and stability of the amplitude, frequency and phase of the output signal while maintaining a low content of undesired harmonic frequencies.

Claims

SUBJECT

A digital function generator with linear approximation of the output signal, characterized in that the first input (81) of the set point integrator (8) is connected to the output (52) of the DA value converter (5) whose input (51) is connected to the first the digital buffer output (41) and the second integrated voltage integrator input (82) being coupled to the DA output (72) of the difference converter (7) whose input (71) is coupled to the digital readout output (63) (63) whose first input ('61) is connected to the first output (41) of the digital buffer (4) and to the second input (62) is connected the second output (42) of the digital buffer (4) and the third input (83) for switching integration modes and adjusting the value of the integrator (8) is connected to the fourth-found output (24) of the control circuit (2), wherein the first input (45) of the digital buffer (4) is connected to the first output (32) of the number the sample memory (3) and the second (43) and third (44) control inputs of the digital buffer (4) are connected to the second (22) and third (23) control circuit outputs (2) and the input (31) for selection from the digital memory (3) of the signal samples (3) is connected to the first digital output (21) of the control circuit (2), to whose first input (25) the output (11) of the reference frequency generator (1) is connected and to the second digital input (26) an input value (9) determining the frequency of the output signal (10) generated at the output (84) of the integrator is coupled