DE2241810C3 - Digitaler Simis-Wobbelgenerator - Google Patents

Description

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Wandler als analoges Sinussignal abgebenden digita- Funktionsänderungstaktgenerator ein durch das Freien Sinusfunktionsgenerator. quenzänderungstaktsignal in seinem Inhalt fortschalt-Es sind bereits verschiedene analoge Generatoren bares Frequenzregister aufweist, daß der Funktionszur Erzeugung von seismischen Wobbel -Signalen zur änderungstaktgenerator ein von der gleichen Grund-Speisung von variablen seismischer Signalgenerato- 5 frequenz abgeleitetes zweites Taktsignal festgelegter ren bekanntgeworden, Typisch für derartige bekannte Frequenz aus dem Steueroszillator aufnimmt und ein Generatoren sind Bandgeräte mit rotierender Trom- Funktionsänderungstaktsignal mit einer durch das mel, in denen das analoge Wobbel-Signal auf der Verhältnis aus der festgelegten Frequenz des zweiten Trommel aufgezeichnet ist. Eine Umdrehung der Taktsignals und dem Inhalt des Frequenzregisters Trommel liefert dabei ein Wobbel-Signal, das mittels io bestimmten Frequenz an den digitalen Sinusfunk-Radioübertragungsvorrichlungen auf zugehörige Vi- tionsgenerator abgibt und daß der digitale Sinusfunkbrationsanlagen übertragen wird. Bei hochschnellen tionsgenerator die digitalisierten, gleichmäßig winkelseismischen Vorgängen ist jedoch ein kontinuier- beabstandeten Funktionswerte in einer vollen Sinus-Hcher Betrieb erforderlich, so daß auch eine kontinu- periode von 360° entsprechend einer Periode des ierliche Radioübertragung notwendig wird, welche 15 analogen Sinussignals erzeugt, jedoch eine nicht wünschenswerte Betriebsbedingung Beim erfindungsgemäßen Generator handelt es sich darstellt. Darüber hinaus erzeugen derartige analoge also um eine digitale Schaltung zur Erzeugung eines Generatoren Signale, welche mit Schwankungen, gro- analogen Wobbel-Signals variabler Frequenz am Ort ßen Verzerrungen und sich wiederholenden Fehler- jeder Vibratoranlage, wobei relativ unaufwendige lo-Wobbel-Signalen verbunden sind. ao gische Schaltkreise verwendet werden. Der Steuerin typischen bekannten digitalen Generatoren zur oszillator erzeugt ein Paar von Taktsignalen festge-Erzeugung eines Wobbelsignals wird ein vorbespiel- legter Frequenz, welche im folgenden als IR-Takttes Bibliotheksband verwendet, wobei das Wobbel- signal und als TPR-Taktsignal bezeichnet werden, signal über einen Computer digitalisiert und dann Diese Taktsignale werden auf den Frequenzändeauf dem Band gespeichert wird. Im Betrieb wird das 35 rungstaktgenerator bzw. den Funktionsänderungs-Ablenksignal vom Band auf einen Fernspeicher ge- taktgenerator gegeben. Der Wobbeibereich kann geben und sodann mindestens einer Vibratoranlage durch digitale Subtraktion einer Anfangsfrequenz zugeführt. Gemäß einer Möglichkeit wird das Wob- und einer Endfrequenz des Wobbeivorgangs festgebelsignal ebenso wie bei den vorerwähnten analogen legt werden. Um logische Elemente zu sparen, kann Generatoren auf dem Radiowege übertragen, wobei 30 der Wobbeibereich auch direkt durch eine Bediesich die gleichen Probleme in Form einer kontinuier- nungsperson als Binärzahl eingegeben werden. Das liehen Radioübertragung usw. ergeben. Gemäß einer resultierende Bereichseingabesignal wird zusammen anderen Möglichkeit kann in jeder Vibratoranlage mit einem Zeiteingabesignal, das der ausgewählten ein getrennter Kernspeicher vorgesehen werden, wo- Zeitdauer des gewünschten Wobbeivorgangs entbei dann die Kerne mittels Radioübertragungsanord- 35 spricht, auf eine durch eine Teilerlogik und em Renunoen verbunden werden. Diese Maßnahme erfor- gister gebildete Subtraktionsspeicherstufe gegeben, derf jedoch sehr genaue Verbindungen, um die Kerne Durch eine digitale Logikschaltung wird der Bereich zu genau gleichen Zeiten auszuspeisen; das bedeutet in die Zeit des Wobbeivorgangs mal dem IR-Takt mit anderen Worten, daß die Vibrationsquellen syn- und mal der Auflösung geteilt. Das resultierende Frechron betrieben werden müssen. Darüber hinaus ist 40 quenzänderungstaktsignal wird auf das Frequenzregies erforderlich, das Problem der Einspeicherung s'ter des Funktionsänderungstaktgenerators gegeben, eines gewünschten Wobbelsignals in den Kernspei- wodurch das Zeitintervall festgelegt wird, mit dem eher jeder Vibratoranlage zu lösen. Schließlich ist das Frequenzregister fortgeschaltet wird; damit wird auch die Verwendung einer Vielzahl von Kernspei- die Schaltfolge erhöht, mit dem ein Anstiegszahler ehern aufwendig und damit teuer. 45 fortgeschaltet wird, was im folgenden noch genauer In einer älteren deutschen Patentanmeldung erläutert wird. Die Periodendauer des Frequenzande-(DT-OS 21 51 281) wird ein Generator mit Fre- rungstaktsignals ist proportional zur Anzahl der Inquenzsynthese zur Erzeugung eines kontinuierlichen kremente im Frequenzregister, die zum Wobbein von Funktionssignals mit vorbestimnitem Signalverlauf der Anfangs- zur Endfrequenz des analogen Sinusvorgeschlagen, bei dem ein Digital-Speicher die Am- 50 Signals erforderlich ist.

plitudenwerte einer Folge von Inkrementpunkten des Im Funktionsänderungstaktgenerator findet ein

Signalverlaufs speichert, der Digital-Speicher mit weiteres Register und eine zugehörige Teilerlogik einer Taktfrequenz aus einer Ansteuerrichtung ange- Verwendung, die zusammen eine weitere Subtraksteuertwird und bei dem ein Digital-Analog-Umsetzer tionsspeicherstufe bilden, wobei die IR-Taktfolge als zur Erzeugung des vorbestimmten analogen Signal- 55 Zeitbasis dient und eine Multiplikation dieser Taktverlaufs aus dem digitalen Ausgangssignal des Digi- folge mit einer ausgewählten Anzahl von Inkremental-Speichers vorgesehen ist. ten pro Periode der Sinuswelle stattfindet. Das Er-

Bei dem digitalen Sinus-Wobbelgenerator der ein- gebnis dieser Multiplikation wird durch die Frequenz gangs genannten Art ist demgegenüber erfindungs- in Frequenzregister geteilt, in welches das Frequenzgemäß vorgesehen, daß ein Frequenzänderungstakt- 60 änderungstaktsignal eingespeist wird, wodurch das generator ein erstes Taktsignal festgelegter Frequenz Funktionsänderungstaktsignal entsteht, das in den zur aus einem Steueroszillator aufnimmt, in ein Frequenz- Erzeugung der gegebenen Sinus-Frequenz notwendiänderungstaktsignal mit einer dem Verhältnis einer gen genauen Intervallen auftritt Das hunktions-Frequenzdifferenz von maximaler minus minimaler änderungstaktsignal basiert also auf der Binarzanl im Frequenz des analogen Sinussignals zu einer Gesamt- 65 Frequenzregister.

Zeitdauer des analogen Sinussignals proportionalen Das resultierende Funktionsanderungstakts_lgnal

voraebbaren Frequenz umwandelt und an einen wird auf den digitalen Sinusfunktionsgenerator ge-Funktionsänderungstaktgenerator abgibt, daß der geben; seine Periodendauer ist kleiner als die Pen-

odendauer der geforderten Frequenz, wobei diese Die Teilung der TPR-Taktfrequenz zur Erzeugung

Zeit gleich der ausgewählten Anzahl von Inkremen- des Funktionsänderungstaktimpulses erfolgt durch

ten in jeder Periode der Sinuswelle ist. Die Funk- kontinuierliche Substraktion der Komplementbinär-

tionsänderungstaktsignale schalten einen Binärzähler zahl im Frequenzregister 24 von der Binarzahl in

fort der die Inkremente in der Sinuswelle digital er- 5 einem Register 30. Die Subtraktion der beiden Zah-

zeugt. Ein Festwertspeicher enthält die Sinusfunk- len erfolgt durch eine Teilerlogik 28. Wenn die Zahl

tionen von 0° 90^c in einer vorgegebenen Anzahl im Frequenzregister 24 derart ausreichend oft sub-

von Speicherstellen in Abhängigkeit von der gefor- trahiert ist, daß das Register 30 beim nächsten TPR-derten Auflösung. Der Anstiegszähler adressiert diese Taktsignal negativ wird, so wird ein den Funktions-Speicherstellen sequentiell. Die notwendigen Adres- io änderungstakt repräsentierender Impuls auf eine zu sen für den Zugriff zur Sinusfunktion von 91°—100° einem Anstiegszähler 34 eines digitalen Sinusfunkwerden durch Komplementbildung im Zähler erhal- tionsgenerators 32 führende Leitung gegeben. Im ten Die nächsten 180° werden durch Wiederholung nächsten Taktzeitpunkt läuft das Register 30 über, der vorgenannten Schritte erhalten. Für den Zugriff wodurch eine Binärzahl erzeugt wird, die gleich dem zur Sinusfunktion von 271°—360° erfolgt eine er- 15 positiven Rest vor dem Überlauf -t-40% abzüglich neute Komplementbildung im Zähler. dem Inhalt des Frequenzregisters 24 ist.

Das über den Sinusfunktionsgenerator erzeugte di- Die Periodendauer der Funktionsänderungstaktgitale Wort für die Sinuswelle wird in den Digital- signale ist mehrmals kleiner als die Periodendauer Analog-Wandler eingespeist, um das analoge Wobbel- der geforderten Frequenz, wobei die Zeitpunkte, in Signal im erfindungsgemäßen Sinne zu erzeugen. ao denen die impulsförmigen Funktionsänderungssignalc Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung auftreten, gleich den vorgegebenen Inkrementen in ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Periode des sinusförmigen Ausgangssignals von Ausführungsformen anhand der Figuren. Es sind. Die Funktionsänderungssignale schalten einen _ze;„_t Ansliegszähler 34 fort,, welcher die Anzahl der In-F i g 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform 25 kremente der Sinuskurve digital erzeugt. Wie oben des erfindungsgemäßen Generators, erwähnt, bestimmt die gewünschte Auflösung, wie Fig. 2 bis 4 jeweils ein Schaltbild von Teilen des viele Inkremente pro Periode erzeugt werden. Der Generators nach F i g. 1, Zählerzustand wird auf einen Anstiegsgenerator 36 F i g. 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform gegeben, welcher eine logische Matrix ist und die eines Sinusfunktionsgenerators und 3° Sinusfunktionen von 0—180° in einem binären Wort F i g. 6 ein die Schaltung nach F i g. 5 detaillierter liefert. Der Anstiegsgenerator 36 arbeitet zusammen darstellendes Schaltbild. ^m·¹ dem höchstwertigen Bit des Anstiegszählers (Si-In dem Wobbelgenerator nach Fig. 1 liefert ein nus-Bit) auf einen Digital-Analog-Wandler 38, worin Steueroszillator 12 ein Paar von Taktsignalen fest- das digitale Ausgangswort in eine Analogspannung gelegter Frequenz auf einen Frequenzänderungstakt- 35 überführt wird, welche der Amplitude der Analoggenerator 14 und einen Funktionsänderungsgenera- Sinusform bzw. dem gewünschten Wobbel-Signal tor 16. Diese Taktsignale werden als IR-Taktsignale entspricht.

bzw. TRP-Taktsignal bezeichnet. Der Generator 14 In den Fig. 2 bis 6 sind als Beispiele Schaltbilder

enthält eine Bereichseingabestufe 18 zur Festlegung spezieller logischer Kreise für den Stcucroszillator 12.

des zu durchlaufenden Wobbeibereichs. Das Be- 40 den Frequenzänderungstaktgencrator 14, den Funk-

reichseingabesignal wird in eine Teilerlogik 19 ein- tionsänderungstaktgenerator 16 und den digitalen

gespeist, die ihrerseits an ein Register 20 angekoppelt Sinusfunktionsgenerator 32 dargestellt. Im Rahmen

ist. Die'wobbelzcitdauer wird weiterhin durch über der Erfindung können jedoch zur Durchführung tier

eine Zeiteingabestufe 22 auf die Teilcrlogik 19 ge- für spezielle Anwcndungsfällc des digitalen Wobbel

geben. Der Bereich wird, wie anhand von Fig. 3 45 generators erforderlichen Funktionen Modifikationen

noch genauer beschrieben wird, durch die Teilerlogik und/oder ein Ersatz von speziellen logischen Kreisen

19 und das Register 20 in das Produkt aus Wobbel- vorgenommen werden. Beispielsweise enthält die

zeit, IR-Taktfrcquenz und Auflösung geteilt. Eine Teilschaltung zur Signalvcrminderung an den Ender

Auflösung, die größer oder kleiner als eine Periode des Wobbcl-Signals die in Fig. 6 unten dargestellter

ist, erfordert eine Division oder Multiplikation mit so Elemente. Ist andererseits ein analoges sinusförmige!

der Auflösungszahl. Ausgangssignal konstanter Frequenz erwünscht, se

Das daraus resultierende Frequenzänderungstakt- kann der FrequenzBnderungstoktgenorator 14 abge

signal wird in ein Frequenzregister 24 des Funktlons- schaltet werden, wodurch das Frequenzregister 24

änderungstaktgcnerators 16 eingespeist. Eine Start· mit einer konstanten vorgegebenen Frequenz betrie

frequenzstufe 26 liefert eine Anfangsfrequenz. Eine as ben und nicht durch das Frequenzttnderungstakt

BinBrzahl, welche den TPR-Takt vom Steueroszilla- signal des Generators gesteuert wird. Wenn das Fre

tor 12 darstellt und mit der in jeder Periode der Si- qucnzreglster 24, beispielsweise Über eine Vorein

nuswella ausgewählten Anzahl von Inkrementen mul- stcll-Fingorschoiben-Elngabecnordnung eine Stell

tipliziert wird, wird zur Erzeugung des Funktions- frequenz am Eingang erhält, so stellt folglich dl·

Hnderungstakümpulses durch die im Frequenzregister βο Kombination aus FunktlonsHnderungstaktgenerato

24 gespeicherte Frequenz geteilt. Beispielsweise ent- 16 und digitalem Sinusfunktionsgenerator 32 elnei

spricht die Frequenz im Frequenzregister 24 dem sehr genauen, in verschiedenen elektronischen Be

vom Frequenzänderungstaktgenerator 14 gelieferten reichen generell verwendbaren digitalen Oszillato

FrequenzUnderungstaktsignal, d. h., diese Frequenz dar.

wird durch dieses Taktsignal modifiziert. Wenn das 89 Fig. 2 zeigt im einzelnen eine Ausführungsforti

Frequenzregister unverändert bleibt, kann anstelle des Steueroszillators 12 nach Fig. 1. Ein Kristall

eines Wobbeisignals ein sinusförmiges Ausgangs- oszillator 40 liefert einen vorgegebenen Takt mi

signal mit konstanter Frequenz erzeugt werden. einer Frequenz von 524 288 kHz, welcher das vor

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erwähnte TPR-Taktsignal darstellt. Dieses TPR- bis zu einem Gesamt-1-Zustand. Dieser auf das Taktsignal wird auf einen rückwärts zählenden Teiler Nand-Gatter 78 gegebene Zustand triggert den mono- 42 gegeben, welcher um 16 herunterteilt, um das vor- stabilen Multivibrator 80 zur Bildung eines Verminerwähntc IR-Taktsignal mit einer Frequenz von derungstakts und stellt den Zähler 68 auf den Ver-32 768 kHz zu erzeugen. Das IR-Taktsignal wird 5 minderungseingangszustand zurück. An einem Einweiterhin auf eine Folge von Zählern 44 bis 50 ge- gang 82 wird der Zeitzähler 54 durch ein Betätigeben, welche es zur Bildung eines 1-Sekunden-Tak- gungssignal zum Zählen veranlaßt, während am Eintes um 32 768 teilen. Die Zählung beginnt, wenn ein gang 64 ein Startsignal auf den Start-Flip-Flop 62 Start-Flip-Flop 62 gestellt wird, wodurch die Rück- gegeben wird.

Stelleingangssignale von den Zählern 44 bis 50 ab- io F i g. 3 zeigt im einzelnen den Frequenzänderungsgeschaltet werden. Auf Zähler 52 und 54 wird ein taktgenerator 14 mit der Bereichseingabestufe 18, Zeiteingangssignal gegeben, wodurch eine manuelle der Zeiteingabestufe 22, der Teilerlogik 19 und dem Möglichkeit zur Einstellung der Zeitdauer des Wob- Register 20. Dieses Register 20 enthält eine Folge bel-Signals gegeben ist. Das bedeutet, daß die Zähler von Speicherregistern 84 bis 90, während die Teiler-52 und 54 zur Zeitzählung benutzt werden und zur 15 logik 19 eine entsprechende Folge von Additions-Bildung eines 9-Sekunden-Wobbelvorgangs auf acht stufen 92 bis 98 enthält. Die Bereichseingabestufe 18 eingestellt werden. Wenn die Zähler alle bis zum ist an die Additionsstufen 96, 98 angekoppelt, wäh- »1 «-Zustand gezählt haben, bewirkt ein Β,,-Ausgangs- rend die Zeiteingabestufe 22 über einen Eingang signal des Zählers 54, daß ein Zähler 56 (der bereits einer Folge von Nand-Gattern 100 bis 108 an die die Verminderungsrückstelldauer-Eiristellung besitzt) ao Additionsstufen 92 und 94 angekoppelt ist. zu zählen beginnt. Wenn ein ß_o-Ausgangssignal des Die Register 84 bis 90 im Register 20 sind an entZählers 56 seinen tiefen Signalzustand annimmt, wird sprechende Additionsstufen 92 bis 98 der Teilerlogik ein monostabiler Multivibrator 58 getriggert. Ein 19 angekoppelt. Die Teilung des im Register 20 geOder-Gatter leitet diesen Impuls (oder ein Eingangs- speicherten Produkts erfolgt durch wiederholtes Subsignal vom Flip-Flop 62) zur Rückstellung der Signal- 35 tränieren des Bereichseingabesignals unter Verwenverminderung weiter. Der Start-Flip-Flop 62 wird an dung der Additionsstufen der Teilerlogik 19. Ein einem Start-Eingang 64 gestellt und am Ende des Inverter 110 ist an die Additionsstufe 92 und weiter nächsten 1-Sekunden-Taktes, nachdem das B₀-AuS- an ein Einspeicher-Flip-Flop 112 sowie ein Nandgangssignal des Zählers 54 seinen hohen Signalzu- Gatter 114 angekoppelt. Das Flip-Flop 112 liefert stand eingenommen hat, zurückgestellt. 30 das zweite Eingangssignal für das Nand-Gatter 114. An einen Zähler 68 und an den Zähler 56 ist über Ein Inverter 116 ist vom Nand-Gatter 114 auf die entsprechende Inverter 70 bis 76 ein binärer Vermin- zweiten Eingänge der Folge von Nand-Gattern 100 derungskreis 66 angekoppelt. An die Ausgänge des bis 108 geschaltet. Das Ausgangssignal des Inverters Zählers 68 ist ein auf einem monostabilen Multivi- 116 wird weiterhin bei 118 als Frequenzänderungsbrator 80 geschaltetes Nand-Gatter 78 angekoppelt, 35 taktsignal vom Frequenzänderungstaktgenerator 14 wodurch ein Vermindcrungstakt-Ausgangssignal er- abgegeben.

zeugt wird. Der Zähler 63 beginnt von der Vermin- Die logische Schaltung nach Fig. 3 dient zur Er-

derungseingangsinformation an zu zählen und zählt füllung der Beziehung

... . IR-Taktfrcqucnz X Zeit X Auflösung

Frcqucnzandcrungjtakt = -

Wobbel-Bercich

worin - /, (hohe Frequenz) - /₂ (tiefe Frequenz) 45 hiert, um eine aufeinanderfolgend kleinere Zahl im

entsprechend der Anfangs- und Endfrcqucn/. und die Register 20 zu bilden. In einem bestimmten Zcit-

IR-Taktfrequcnz eine der IR-Taktfolgc gleiche Bi- Intervall nach dem Anfangszustand des Registers 20

närznhl ist. _ ist der darin vorhandene Rest kleiner als die Binlir-

Der Frequenzünderungslukigcneratür stellt mit ah- zahl des Bereichseingabcsignals, Danach gibt die Tci-

doren Worten eine logische Einrichtung zur digitulen 30 lerlogik 19 einen NuU-Übertragungsimpuls über den

Teilung des Bereichs in das Zeltprodukt des Wobbol- Inverter 110, der das Produkt aus Zeiteingabesignal Vorgangs mal dom IR-Takt und mal der Auflösung und IR-Taktfrequenz beim nächsten Taktsignal er·

dar. Die IR-Taktfolgc wird also als »Zeitbasis« in neut In das Register 20 einspeichert. Bei dem aul

der Multiplikation benutzt, wobei eine Auflösung, den Null-Übertrag folgenden Taktsignal wird da;

weiche größer oder kleiner als eine Periode 1st, einen ss Elnspeicher-Flip-Flop 112 gestellt und das Gatte;

entsprechenden Divisions- oder Multiplikationspro- 114 gesperrt, wodurch wiederum die Zeiteingangs

zeß mit der Auflösungszahl erfordert. 1st bolsplels- satter 100 bis 103 gesperrt werden. Damit wird ver

weise eino Zweiperioden-Auflosung erwünscht, so hindert, daß nach Erzeugung eines FrequenzUndc

werden die IR-Taktfrequenz und die Zelt zur 611- rungstaktsignals bei 118 ein Zelteingabesignal au

dung einer höheren Auflösung durch 2 geteilt. 60 die Tellerlogik 19 gelangt. Daher bestimmt das Zeit

Dos Zeltclngnbeslgnnl wird logisch mit der IR- Intervall, in dem die Additionsstufe 92 Ihren tlefei Taktfrequenz multipliziert und das Ergebnis Im Re- Signalzustand annimmt, den vorerwähnten Frequenz

glstcr 20 gespeichert. Dies erfolgt Über dus Einspet- Underungstakt. Dieses Taktsignal vom Oenerator 1

cher-Fllp-Flop 112 und den Inverter UO₁ wodurch dient zur Steuerung der Taktfolge des Frequenz

das Nand-Gatter 114 und dann die Zelteingangs- es registers 24 des FunktlonsHnderungstnktgenerotor

Gatter 100 bis 108 geschaltot werden. Unter Aus- wodurch eine linear ab- oder zunehmende Blnttrzar

nutzung der IR-Taktfrequenz werden die BlnUrwcrtc Im Frequenrreglster entsteht,

dos Bcrelchsclngubcsignals ausreichend oft subtrn- F1 g. 4 zeigt den Funktlonsttnderungstnktgenernk

16 nach F i g. 1 mit der Startfrequenzstufe 26, dem fangsfrequenz in den Aufwärts-Abwärts-Zählem 120

Frequenzregisier 24, der Teilerlogik 28 und dem wei- bis 124 ein »Freigabe«-Eingangssignal eingespeichert,

teren Register 30. Das Frequenzregister 24 enthält Die Ausgangssignale werden auf Additionsstufen 132

sequentielle gekoppelte Aufwärts-Abwärts-Zähler bis 136 einer Folge von Additionsstufen 130 bis 136 120 bis 124, die durch ein Aufwärts- und ein Ab- 5 gegeben, welche die Teilerlogik 28 bilden.

wärts-Und-Gatter 126 bzw. 128 gesteuert werden. Die Additionsstufen 130 bis 136 werden ihrerseits

Das Frequenzänderungstaktsignal wird als ein Ein- von einer Folge von Speicherregistern 138 bis 144

gangssignal auf die Und-Gatter 126, 128 gegeben. gepulst, welche das weitere Register 30 nach F i g. 1

Das andere Eingangssignal schaltet das Gatter 128 bilden. Das CPR-Taktsignal wird zur Bildung eines für ein Abwärtswobbeln und das Gatter 126 für ein io Speichertaktes für das Register 20 in die Register 138

Aufwärtswobbeln durch. bis 144 eingespeist.

Die Ausgangssignale der Startfrequenzstufe 26 Die logische Schaltung nach Fig. 4 stellt eine

werden auf die Aufwärts-Abwärts-Zähler 120, 124 digitale Anordnung zur Erfüllung der Bezie-

gegeben. Weiterhin wird zur Speicherung der An- hung:

Anstieestakt = ^TPR-^Taktfreq^{uenz x} Inkremente pro Periode der Sinuswelle

Frequenz im Frequenzregister 24

dar, worin die TPR-Taktfrequenz eine der TPR- 0°—90°, welche im Festwertspeicher 148 gespeichert

Taktfolge gleiche Binärzahl ist. ist. Das 2⁵-Bit bildet die Adresse für den Zugriff zui

Zu diesem Zweck wird die Binärzahl im Frequenz- Sinusfunktion von 91°—180° durch Komplementregister 24 durch kontinuierliche Frequenzaddition bildung im Anstiegszähler 34, während das 2"-BiI als komplementäre Binärzahl in die TPR-Taktfre- 35 das auf die Inverterlogik und den Digital-Analogquenz geteilt. Wenn die Zahl im Frequenzregister 24 Wandler 38 gegebene Sinus-Bit für den Zugriff zui ausreichend oft subtrahiert ist, damit das Register 30 Sinusfunktion von 181°—360° ist.
beim nächsten TPR-Taktsignal negativ wird, so wird Speziell wird die Sinus-Funktion mittels des Geneauf der Übertragungsleitung von der Additionsstufe rators 32 durch Adressierung des Festwertspeichers 130 ein Impuls zwecks nachfolgender Einspeisung 30 148 erzeugt, der die Sinusfunktion von 0°—90° ir in den Anstiegszähler 34 des Generators 32 abgege- Abhängigkeit von der geforderten Auflösung in einei ben (Fig. 1, 5, 6). Der auf der Übertragsleitung (mit vorgegebenen Anzahl von Stellen enthält. Der An· 145 bezeichnet) abgegebene Impuls stellt das vor- Stiegszähler 34 dient zur sequentiellen Adressierung erwähnte Funktionsänderungstaktsignal dar. Das be- der Stellen von 0°—90° über die ersten fünf Bits deutet, daß das Übertraigsausgangssignal gegen Erde 35 Die für den Zugriff zur Sinusfunktion von 9|°—■ 180^c geht, wenn der Rest im Register 30 kleiner als der notwendigen Adressen werden durch Komplement-Inhalt des Frequenzregisters 24 ist, wodurch bei 145 bildung des Zählers 34 über das sechste Bit erhalten das Funktionsänderungstaktsignal erzeugt wird. Zum Die Zählfolgc wird ohne das Komplement für dii Zeitpunkt des nächsten TPR-Taktsignals läuft das Sinusfunktion von 181°—270' wiederholt, wobei das Register 30 über, was zur Erzeugung einer Binärzahl 40 Sinusbit (7. Bit) die entgegengesetzte Polarität dei führt, die gleich dem positiven Rest vor dem über- Sinuswclle angibt.

lauf f 4096 minus dem Inhalt des Frequenzregisters Der Ansticgszählcr34 wird in Verbindung mit den

24 ist. Sinus-Bit erneut einer Komplementbiklung unterzo-

Fig. 5 zeigt als Blockschaltbild eine in der oben- gen, um den Zugriff zur Sinusfunktion un

genannten älteren deutschen Patentanmeldung bereits 4s 271°—360' yu schaffen. Das resultierende Aus

vorgeschlagene Ausführungsform des digitalen Sinus- gangssignal ist ein eine Periode des Sinus-Signals re-

funktionsgenerator« 32 nach Fig. 1, welcher ein si- prUscnticrendcs digitales Wort, das bei Einspeisuni

nusförmigcs Signal konstanter Frequenz oder ein in den Digitul-Analog-Wancller 38 zur Erzeugung dci

Wobbcl-Signal mit vorgegebenem Frequenzbereich analogen sinusförmigen Ausgangssignals im Sinn«

und vorgegebener Zeitdauer erzeugen kann. Die 50 der Erfindung führt. Es ist zu bemerken, daß di(

Schaltung kann welter gemäß F Ir. 6 modifiziert wer- Funktionsönderungstnktfrequenz größer als die ge

den, um eine Möglichkeit zur Verminderung des si- wünschte Analogfrequenz des Ausgangssignals ist

nusförmlgen Ausgangssignals zu schaffen. Ein ver- und zwar um eine Zahl, welche gleich der pro Peri

mlndertes Wobbel-Slgnal eignet sich speziell zur Spei- ode des sinusförmigen Signals gewühlten Anzahl vot

lung einer seismischen Quelle. 55 Punkten ist. Beispielsweise enthalt der Festwerispel

Oemüß Flg. 5 wird das vorerwähnte Funktions- eher 148 die Sinusfunktion von 0°—90° In 0 bli Mnderungsslgnal über die Leitung 145 In den An- 31 Punkten. Der AnstlegszUhler 34 adressiert jeder

itlegszühler 34 eingespeist, dessen Ausgangssignale dieser Punkte von 0—31, wonach die Logik dei

wiederum in den Änstlegsgenerntor 36 eingespeist Komplement der fünften Bit-Adresse bildet, wem

werden. Speziell werden die Ausgangsslgnale des An- βο der Anstiegsztthler 34 weiter aufwärts zählt, zlihlt di<

stlegszBhlers In eine komplementäre Stufe 146 ein- Adresse abwärts von 31 bis 0. Bis hierher liefert dei

gespeist, welche Ihrerseits auf einen Festwertspeicher Festwertspeicher 148 das digitale Wort für 180° einei

148 arbeitet. Dieser Festwertspeicher 148 ist über Sinuswelle. Wie oben erwähnt, werden die nllchstei

eine Inverterlogik (Flg. 6) an den Dlgltal-Analog- 180" durch Wiederholung der vorgenannten Schritt!

Wandler 38 angekoppelt, der ein analoges slnusför- ββ mit dem Komplement des Sinus-Bits erhalten,

mlges Ausgangssignal (d. h. das analoge Wobbel- F i g. 6 »Igt im einzelnen den digitalen Sinusfunk

Signal gemäß Flg. 1) liefert. Wie FIg. 5 zeigt, adres- tionsgenerator 32 nach Fig. 5, welcher zusätzllcl

eieren dlo Bits 2° bis 2* die Sinusfunktion von eine digitale Logik zur Bildung einer Signalvermin

derung an den Enden des Wobbelsignals enthält. In F i g. 6 sind der Anstiegszähler 34, der Anstiegsgenerator 36 und der Digital-Analog-Wandler 38 vorerwähnter Art gemäß F i g. 1 und speziell F i g. 5 dargestellt. Weiterhin ist die die Signalverminderung erzeugende Logik der vorerwähnten Art dargestellt, welche eine Änderungs-Logikstufc 150 und einen Änderungsgenerator 152 enthält. Weiterhin ist eine Inverterlogik 154 vorgesehen, welche eine Komplementbildung ermöglicht, was im folgenden noch erläutert wird.

1st eine Verminderung des durch den erfindungsgemäßen Generator erzeugten Wobbelsignals nicht erwünscht, so können die Änderungs-Logikstufe 150 und der Änderungsgenerator 152 entfallen, wobei das Ausgangssignal des Anstiegszählers 34 direkt auf die Komplementsiufe 146 des Anstiegsgenerators 36 gegeben wird. Das Ausgangssignal des Festwertspeichers 148 wird dann direkt In den Digital-Analog-Wandler 38 zur Bildung des analogen Wobbelsignals eingespeist.

Der Anstiegszähler 34 enthält ein Zählerpaar 156, 158, wobei der Zähler 156 das von der Teilerlogik 28 des Funktionsünderungstaktgenerators 16 gelieferte Funktionsänderungstaktsignal aufnimmt. Die Zähler 156, 158 nehmen weiterhin den vom oben erwähnten Start-Flip-Flop 62 (Fig. 2) gelieferten Rückstcll-Eingangsimpuls auf. Die Ausgangssignale der Zähler 156, 158 werden auf Additionsstufen 160, 162 gegeben. Ein vom monostabilcn Multivibrator 80 nach F i g. 2 geliefertes Verminderungs-Taktsignal wird in ein Und-Gattcr 164 eingespeist, welches an den Ausgang eines Änderungszählcrs 166 angekoppelt ist. Die Ausgangsleistung des Änderungszählers 166 ist über einen Inverter 168 nuf den anderen Eingang des Und-Gatters 164 geführt. Der Vcrmindcrungs-Rückstcllimpuls wird vom Steucroszillator 12 nach Fig. 2 in den Äudcrungszähler 166 eingespeist.

Der Rückstellimpuls wird auf einen zweiten Andcrungszlihler 170 gegeben, wobei die Ausgangssignale der Änderungszahler 166,170 in erste Eingänge einer Folge von Vcrminderungs-Logik-Und-Gattcr 172 bis 184 eingespeist werden. Die zweiten Eingangssignale für diese Und-Gattcr 172—184 werden über einen Inverter 186 von der Taktlcitung 145 geliefert. Die Ausgangssignale der Und-Gattcr 172—178 sowie 180—184 weiden zusammen mit den entsprechenden Ausgangssignalcn der Zähler 156, 158 auf die Zähler 160 und 162 gegeben.

Die Ausgungssignulo der Addiltonssuifen 160, 162 werden auf die Komplementstufe 146 gegeben, welche einen Bnsis/Komplcment-Logikkrels 188, einen Inverter 190 und ein Exkluslv-Oder-Gatter 192 enthält. Das Ausgangssignal des Kreises 188 und des Gatters 192 werden in den Festwertspeicher 148 eingespeist. Der Kreis 188 liefert eine nicht komplementäre Sinusfunktion, wenn das eingespeiste Steuersignal seinen hohen Signalzustand besitzt.

Die Inverterlogik cnthitlt ein Paar von Bnsis-Komplement-Loglkkrelsen 194, 196. welche an den Ausgang des Festwertspeichers 148 angekoppelt sind. Diese Logik 154 dient zur Invertierung der vom Festwertspeicher 148 gelieferten Sinusfunktion, um das richtige digitale Wort In den Dlgltal-Analog-Wandler 38 einzuspeisen. Der Betrieb erfolgt also mit Invertierter Polarität. Die Ausgangssignulc der Logtk-Krelsc 194, 196 werden in Speicher-/Additionsstufen 189 und 200 und sodann in Additionsstufen 202, 204 des Verminderungsgenerators 152 eingespeist. Das Funktionsänderungstaktsignal wird ebenfalls in die Speicher-/Additionsstufen 198, 200 eingespeist. Von der Additionsstufe 162 wird ein Sinus-Bit als Eingangssignal in die Logik-Kreise 194, 196, das Register 198 und die Speicher-/Additionsstufe 202 eingegeben. Die Ausgangssignale der Speicher-/Additionsstufen 202, 204 dienen zur Adressierung eines Paars von Speicher-/Additionsstufen 206, 208 eines Anstiegregisters 210, das, wie dargestellt, den Digital-Analog-Wandler 38 enthält. Die digitalen Ausgangswörter der Speicher-ZAdditionsstufen 206, 208 werden bei 212 abgegeben und weiterhin in den

is Digital-Analog-Wandler 38 eingespeist, um das analoge Wobbeisignal im erfindungsgemäßen Sinn zu bilden.

Die Erzeugung einer Verminderung an den Enden des analogen Wobbelsignals erfolgt unter Verwen-

ao dung des Festwertspeichers 148 zur Festlegung der Verminderungswerte. Zu diesem Zweck wird die Einspeisung des Inhalts der Änderungszähler 166, 170 in die Additionsstufen 160, 162 durch die Und-Gatter 172 bis 184 verhindert, wenn das Funktionsände-

a5 rungstaktsignal seinen hohen Signalzustand besitzt.

Dann werden nur die Anstiegszähler-Adressen und das Sinus-Bit in den Festwertspeicher 148 gegeben.

Beim Übergang des Funktionsänderungstaktsignals

vom hohen zum tiefen Signalzustand wird die durch den Anstiegszähler erzeugte Sinusfunktion lediglich zur Speicherung vom Festwertspeicher 148 in die Speicher-/Additionsstufen 198, 200 eingegeben.

Besitzt das Funktionsänderungstaktsignal seinen tiefen Signalzustand, so können die Und-Gatter 172—184 den Inhalt der Änderungszähler 166, 170 in die Additionsstufen 160, 162 eingeben, welche die Ausgangssignalc der Änderungszähler zu den Ausgangssignalcn des Anstiegszählers zur Bildung einer Adresse addieren, welche die Sinusfunktion für die Verminderung erzeugt. Diese Sinusfunktion wird zu der Anstiegs-Sinusfunktion in den Spcichcr-/Additionsstufcn 198, 200 hinzuaddiert, um den Punkt auf dem Anstieg mit der Signalvcrminderung zu erzeugen. Aufgrund der Inversion des höchstwertigen Bits

vom Änderungszhhler 170 (über einen Inverter 214) liegen diese Sinusfunktionen um 180° außer Phase. Weiden sie addiert, so führt dies zu einem Ausgangssignal mit der Amplitude Null. Da die Phasenverschiebung von 180° bis gegen 0° abnimmt, liefern

die kombinierten Siniisfunktioncn eine von Null bis zu einem Maximum zunehmende Phase, was insgesamt eine Signalverminderung bedeutet.

Der Vorgang wird kontinuierlich wiederholt, bis die Änderungszöhler 166, 170 64mal fortgeschaltet

SS sind bzw. 64 Schaltzustttnde durchtaufen haben (In diesem Beispiel). Sodann wird ein weiteres Fortschalten verhindert; d. h. das vom Änderungszähler 166 auf den Inverter 168 gegebene Ausgangssignal nimmt seinen hohen Signalzustand an, wodurch das Und-

βο Gatter 164 gesperrt wird. In diesem Zeitpunkt wird der Ansticgsrihlcr-Adressc eine Verminderungsndrcssc Null hinzuaddiert, was zu zwei genau in Phase befindlichen Sinusfunktionen führt. Werden diese beiden Sinusfunktionen über den Ändcrungs-

6s generator 152 addiert, so wird ein Signal mit voller bzw. maximaler Amplitude auf die Spelcher-/Additlonsstufen 206, 208 gegeben.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Digitaler Sinus-Wobbelgenerator mit einem digitalisierte, gleichmäßig winkelbeabstandete funktionswerte einer Sinusfunktion in einem ■festwertspeicher speichernden und auf aufeinanderfolgende Funktionsänderungstaktsignale hin über einen Digital-Analog-Wandler als analoges Sinussignal abgebenden digitalen Sinusfunktionsgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frequenzänderungstaktgenerator (14) ein erstes Taktsignal festgelegter Frequenz aus einem Steueroszillator (12) aufnimmt, in ein Frequenzänderungstaktsignal mit einer dem Verhältnis einer Frequenzdifferenz von maximaler minus minimaler Frequenz des analogen Sinussignals zu einer Gesamtzeitdauer des analogen Sinussignals proportionalen vorgebbaren Frequenz umwandelt und an einen Funktionsänderungstaktgenerator (16) abgibt, daß der Funktionsänderungstaktgenerator (16) ein durch das Frequenzänderungstaktsignal in seinem Inhalt fortschaltbares Frequenzregister (24) aufweist, daß der Funktionsänderungstaktgenerator (16) ein von der gleichen Grundfrequenz abgeleitetes zweites Taktsignal festgelegter Frequenz aus dem Steueroszillator (12) aufnimmt und ein Funktionsänderungstaktsignal mit einer durch das Verhältnis aus der festgelegten Frequenz des zweiten Taktsignals und dem Inhalt des Frequenzregisters (24) bestimmten Frequenz an den digitalen Sinusfunktionsgenerator (32) abgibt und daß der digitale Sinusfunktionsgenerator (32) die digitalisierten, gleichmäßig winkelbeabbtandeten Funktionswerte in einer vollen Sinusperiode von 160° entsprechend einer Periode des analogen Sinussignals erzeugt.

2. Sinus-Wobbelgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorgabe der Wobbeizeitdauer eine erste Zahlensignale abgebende Zeiteingabestufe (22) und zur Vorgabe der Frequenzdifferenz eine zweite Zahlensignale abgebende Bereichseingabestufe (18) vorgesehen ist, daß der Frequenzänderungstaktgenerator (14) eine die ersten Zahlensignale und die zweiten Zahlensignale übernehmende Subtraktionsspeicherstufe (19, 20) aufweist, die auf aufeinanderfolgende erste Taktsignale mit festgelegter Frequenz hin, die zweiten Zahlensignale von den ersten Zahlensignalen unter Bildung von Differenzzahlensignalen subtrahiert und die bei der Subtraktion gebildeten Differenzzahlensignale in einem Register (20) speichert, dann gegebenenfalls die zweiten Zahlensignale mehrfach von den Differenzzahlensignalen subtrahiert und die hierbei gebildeten Differenzzahlensignale wiederum im Register (20) speichert und die bei Differenzzahlensignalen für Zahlen kleiner Null das Frequenzänderungstaktsignal abgibt.

3. Sinus-Wobbelgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiteingabestufe (22) zur Zuführung der ersten Zahlensignale über Gatter (100 bis 108) an die Subtraktionsspeicherstufe (19, 20) angekoppelt ist, deren Schaltzustand durch ein Flip-Flop (112) steuerbar ist, und daß das Flip-Flop (112) bei Differenzzahlensignalen für Zahlen kleiner Null, ausgelöst durch

den nächstfolgenden Impuls des ersten Taktsignals mit festgelegter Frequenz, die Gatter (100 bis 108) durchsohaltet und das Frequenzänderungstaktsignal abgibt.

'

4. Sinus-Wobbelgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, _;daß der Funktionsänderungstaktgenerator (16) eine die Inhaltssignale des Frequenzregisters (24) übernehmende weitere Subtraktionsspeicherstufe (28, 30) aufweist, die, auf aufeinanderfolgende zweite Taktsignale mit festgelegter Frequenz hin, die Inhaltssignale des Frequenzregisters (24) von einem der festgelegten Frequenz der zweiten Taktsignale entsprechenden Zahlensignal unter Bildung von weiteren Differenzzahlensignalen subtrahiert und die bei der Subtraktion gebildeten weiteren Differenzzahlensignale in einem weiteren Register (30) speichert, dann gegebenenfalls die Inhaltssignale mehrfach von den weiteren Differenzzahlensignalen subtrahiert und die hierbei gebildeten weiteren Differenzzahlensignale wiederum im weiteren Register (30) speichert und die bei Differenzzahlensignalen für Zahlen kleiner Null das FunktionsänderungstakUignal abgibt.

5. Sinus-Wobbelgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Frequenzregister (24) ein in seinem Inhalt voreinstellbarer Aufwärts-/Abwärts-Zähler (120,122, 124) ist.

6. Sinus-Wobbelgenerator mit einem durch das Funktionsänderungstaktsignal in seinem Zählerinhalt fortschaltbaren und Adressensignale zur Adressierung des Festwertspeichers abgebenden Zähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur kontinuierlichen Änderung der Amplitude des von Digital-Analog-Wandler (38) abgegebenen analogen Sinussignals die Adressensignale über Additionsstufen (160,162) dem Festwertspeicher (148) und vom Festwertspeicher (148) abgegebene digitale Sinussignale über eine digitale Sinussignale speichernde Speicher-/Additionsstufe (198 bis 208) dem Digital-Analog-Wandler (38) zuführbar sind, daß ein von einem Änderungstaktsignal in seinem Zählerinhalt fortschaltbarer Änderungszähler (166, 170) nach Speicherung der durch das Adressensignal bestimmten digitalen Sinussignale in der Speicher-ZAdditionsstufe (198 bis 208) Änderungssignale an die hierauf die Adressensignale entsprechend den Änderungssignalen ändernden Additionsstufen (160, 162) abgibt, und daß die Speicher-/Additionsstufe (198 bis 208) die durch das Adressensignal und das geänderte Adressensignal bestimmten digitalen Sinussignale addiert und als Summe an den Digital-Analog-Wandler (38) abgibt.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen digitalen Sinus-Wobbelgenerator mit einem digitalisierte, gleichmäßig winkelbeabstandete Funktionswerte einer Sinusfunktion in einem Festwertspeicher speichernden und auf aufeinanderfolgende Funktionsänderungstaktsignale hin über einen Digital-Analog-