SU1141427A1 - Функциональный генератор - Google Patents

Abstract

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий генератор тактовых импульсов , подключенный выходом к сигнальному входу блока выбора частот-ного поддиапазона,соединенного установочными входами с шиной ввода .кода .частотного поддиапазона функционального генератора, и счетчик, подключенный установочными входами к шине ввода кода начальной фазы функционального генератора, а выходами - к ;первой группе входов дешифратора, 1соединенного выходами с адресньтми входами блока пам ти, выходы которо го подключены к входам цифроаналагового преобразовател , о т л и ч а - . ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности и расширени  частот: г . . ij : iHoro диапазона генерируемых функций, в него введены интегратор, формирователь приращений ординат и группа блоков задани  шага аппроксимации, каждый из которых содержит два элемента И и делитель частоты, подключенный входом к выходу первого элемента И того же блока задани  шага аппроксимации, установочными входами - к шине ввода кода начальной фазы функционального генера тора, выходами - к соответствующей группе входов дешифратора, а выходом старшего разр да - к выходу второго элемента И этого же блока задани  шага аппроксимации и «к первым входам элементов И последующего блока задани  шага аппроксимации, причем первые входы элементов И первого блока задани  шага аппроксимации соединены с выходом блока выбора частотного поддиапазона, выход делител  частоты последнего блока задани  шага аппроксимации подключен к счетному входу счетчика, а вторые входы элементов И всех блоков задани  шага V аппроксимации соединены с шиной . . ввода кода частотного поддиапазона функционального генератора, причем 4 О выходы дешифратора подключены к входам формировател  приращений ординат, соединенного выходами с входами .управлени  посто йной времени интегратора , подключенного сигнальным входом к выходу цифроаналогового преобразовател , а выходом - к выходу функционального генератора.

Description

« Изобретение относитс  к автомати ке и вычислительной технике и может найти применение при воспроизведении различных функциональных зависи мостей. Известен функциональный генерато содержащий генератор тактовых импул сов, блок делителей частоты, блоки аналоговых ключей, цифроаналоговые преобразователи, блок разделени  импульсов, счетчик, инвертор, блок умножени , генератор функций Уолша и выходной интегратор lj . Известен также функциональный генератор, содержащий генератор так трвых импульсов, управл емьй делитель частоты, блок пам ти, элементы И, реверсивный счетчик, распределитель импульсов, блок сравнени  кодов , дешифратор, цифроаналоговый преобразователь и. выходной интегратор 2 . Общими недостатками функциональных генераторов  вл ютс  сложность технологической .реализации при повы шенных требовани х к точности воспроизведени  функций и ограниченньй частотный диапазон воспроизводимых функций, . Наиболее близким к изобретению  вл етс  функциональный генератор, содержащий генератор тактовых импульсов , подключенный вькодом к сиг нальному входу блока выбора частотного поддиапазона, соединенного управл ющими входами с шиной ввода кода частотного поддиапазона, и счетчик, подключенньй установочными входами к шине ввода начальной фазы а выходами - к первой группе входов дешифратора, соединенного выходакш с адресными входами блока пам ти (дешифратор совместно с блоком пам ти образуют запоминающее устройство ординат воспроизводимой функции ) 5 выходы которого подключены к входам цифроаналогового преобразовател , соединенного выходом с выходной шиной функционального генератора причем счетный вход счетчика подключен к выходу блока вьйора частотного поддиапазона зД . Недостатками известного генератор  вл ютс  пониженна  точность и ограниченньй частотный диапазон генериру емых функций. 7 Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение частотного диапазона генерируемых функций . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в функциональный генератор, содержащий генератор тактовых импульсов , подключенный выходом к сигнальному входу блока выбора частотного поддиапазона, соединенного устано вочными входами с шиной ввода кода. частотного поддиапазона функционального генератора, и счетчик, подключенный установочными входами к шине ввода кода начальной фазы функционального генератора, а выходами к первой группе входов дешифратора, соединенного выходами с адресными , входами блока пам ти, выходы которого подключены к входам цифроаналогового преобразовател , введены интегратор , формирователь приращений ор1динат и группа блоков задани  шага аппроксимации, каждьй из которых содержит два элемента И и делитель частоты, подключенньй счетным входом к выходу первого элемента И того же блока задани  шага аппроксимагщи, установочными входами - к шине ввода кода начальной фазы,функционального генератора , выходами - к соответствующей группе входов дешифратора, а выходом старшего разр да - к вькоду второго элемента И этого же блока задани  шага аппроксимации и к пер-, вым входам элементов И последующего блока задани  шага аппроксимации, причем первые входы элементов И первого блока задани  шага аппроксимации соединены с вькодом блока выбора Частотного поддиапазона, выход делител  частоты последнего блока задани  шага аппроксимации подключен к счетному входу счетчика, а вторые входы элементов И всех блоков задаНИЛ шага аппроксимации соединены с шиной ввода кода частотного поддиапазона функционального генератора, причем выходы дешифратора подключены к входам формировател  приращений ординат , соединенного выходам - с вхо- . дами управлени  посто нной времени интегратора, подключенного сигнальным входом к выходу цифроаиалогового преобразовател , а .выходом - к выходу функционального генератора. На чертеже изображена блок-схема функционального генератора.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, блок 2 выбора частотного поддиапазона, группу блоков 3 задани  шага аппроксимации, каждьй из которых содержит два элемента И 4 и 5 и делитель 6 частоты. Кроме этого,функциональный генератор содержит счетчик 7, шину 8 ввода кода частотного поддиапазона, шину 9 ввода кода начальной фазы, дешифратор 1,0, блок 11 пам ти, формирователь 12 приращений ординат, цифроаналоговый преобразователь 13 и интегратор 14, Генератор 1 может представл ть собой схему с плавным изменением частоты с перекрытием выбранного диапазона или одного диапазона; либо схему генерации семейства частот , обеспечивающую дискретное перекрытие выбранного диапазона (поддиапазона ). Блок 2 выбора частотного поддиапазона в зависимости от исцол- нени  генератора 1 может представл ть собой делитель частоты с переключаемым коэффициентом пересчета в выбранной системе счислени ; либо только коммутатор, обеспечивающий выбор частоты из дискретного р да; либо сочетание коммутатора и делителей частоты. Элементы И 4 и 5 обес печивают коммутацию импульсов либо на вход делител  6, либо на вход следующего блока 3 задани  шага аппроксимации , счетчик 7 опрел ет минимальное число шагов аппроксимации. Шина 8 обеспечивает управление блоком 2 выбора частотного поддиапазона , а также коммутацию элементов И 4 и 5 блоков 3. задани  шага аппроксима1р1и , обеспечива  соответствие шага аппроксимации выбранному поддиапазону . Шина 9 обеспечивает начальную установку триггеров делителей 6 и счетчика 7, Дешифратор 10 обеспе- чивает выбор цифрового кода ординат функции из блока 11 пам ти и приращений функции из формировател  12,

Формирователь 1.2 представл ет собой запоминающее устройство, количество разр дов которого определ етс  максимальным приращением аппроксимирующих функций. Возможно также выполнение формировател  12 в виде сумматора , обеспечивающего вычисление приращени  функхщи путем вычитани  двух соседних ординат. Блок 11 пам ти представл ет собой запоминакицее устройство, разр дность которого

определ етс  дискретностью представлени  функций и максимальной ординатой , В другом варианте исполнени  возможна замена блока 11 пам ти суммирзтощим устройством, которое обеспечивает получение ординат функции путем последовательного сложени  приращений ординат с формировател  12 приращений ординат,

Цифроаналоговый преобразователь 13 обеспечивает преобразование цифрового кода ординат функций и ступенчатое напр жение. Интегратор 14 представл ет собой набор интегрирующих цепей, посто нные времени которых относ тс  между собой как степень основани  системы счислени  (например , степень 2 дл  двоичной системы) Така  схема может быть построена, например, на базе операционного усилител , охваченного обратной св зью и имеющего набор входных сопротивлений имеющих соответствующие соотношени  номиналов, Коммутаци  интегрирующих цепей интегратора осуществл етс  формирователем 12,

Функциональный генератор работает следующим образом.

Предполагаетс , что до включени  функционального генератора в блок 11 пам ти и формирователь 12 записан набор соответствующих цифровых кодов определ ющих выбранную функцию.

До поступлени  сигнала на клемму Пуск с помощью шины 8 обеспечиваетс  коммутаци  соответствующих цепей блока 2 выбора частотного поддиапазона , а также коммутаци  блоков 3 задани  шага аппроксимаций с помощью вход щих в них элементов И 4 и 5, ас помощью шины 9 триггеры делителей 6 и счетчика 7 устанавливаютс  в положение, которое определ ет начальную фазу генерируемой функции. При поступлении разрешающего сигнала на клемму Пуск импульсы генератора 1 тактовых импульсов подаютс  на вход блока 2 выбора частотного поддиапазона, который обеспечивает деление и выбор необходимой частоты дискретизации. Импульсы выбранной частоты поступают на вход первого блока 3 задани  шага аппроксимации, где с помощью элементов И 4 и 5 и в зависимости от информации, подаваемой с шины 8 выбора кода частотного поддиапазона, импульсы подаютс  либо через элемент И 5 непосредственно на вход следующего блока 3 задани  шага аппроксимации, либо через элемент И 4 на вход делител  6, с выхода которого импульсы с частотой поделенной на коэффициент делител  также поступают на вход следун цего блока 3. Таким же образом осуществл етс  коммутаци  и работа остальных блоко задани  шага аппроксимации. С выхода последнего блока задани  шага аппрок симаций импульсы поступают на вход счетчика 7. Таким образом, коэффициент делени  К тракта, состо щего из блоков 3, выбираетс  в соответстВИИ с выбранным поддиапазоном соглас но равенствам таГ К - к , если К, Kj .. . пмх К . 1, rmn где К, и коэффициенты делени  делителей 6 соответствующих блоков 3; п - количество делителей частоты. На выходах делителей 6 блоков 3 выходах счетчика 7 образуетс  двоич ный код выбора адреса, который подаетс  на входы дешифратора Ю, обеспечивающего последовательное во времени считьшание ординати со- ответствукицих им приращений функций При этом на нижней частоте диапазона последовательно включены все делители бис блока 11 пам ти последовательно считьгоаютс  все значени  ординат функции, т.е. функщ1Я аппроксимируетс  ступенчатой кривой с минимальной дл  данного устройства дискретизацией. При достижении частоты следукндего поддиапазона с выбранным коэффициентом перекрытш производитс  отключение первого делител  6. При этом с блока t1 пам т считываютс  значени  ординат, адрес которых отличаютс  на коэффициент перекрьгги . В поддиапазоне, в котором генери руетс  максимальна  частота, выключаютс  все делители б, функци  аппроксимируетс  минимальньи дЯЯ даннего конкретного исполнени  устройства количеством ступенек аппроксимации . При этом вьшолн етс  равенство - к/ к. К К К-...-К г ч где N максимальное число ступенек аппроксимации, соответствующее нижнему поддиапазону частоты; минимальное число ступенек аппроксимации, соответствукнцее верхнему поддиапазону частоты. Поскольку отношение частот двух соседних поддиапазонов также равно К, то длительность ступени аппроксимации измен етс  только внутри поддиапазона , но  вл етс  посто нной дл  любой частоты из семейства частот диапазона. Разность двух соседних ординат функции измен етс  в соответствии с аппроксимируемой кривой и возрастает при повьш1ении частоты выбранного поддиапазона. Как известно, дл  оптимальной фильтрации необходимо, чтобы дн  производной функ1щи во времени вьшолн лось во всем диапазоне следующее соотношение d F(t) Uiqr T(t). Т - длительность одной стугде пеньки. В рассмотренном устройстве оптимальна  фильтраци  дл  частот, отношение которых равно К, осуществл ет  благодар  формирователю 12 прираений , который обеспечивает вьщачу риращени функции двоичным кодом, оличество разр дов которого опреде етс  диапазоном изменени  крутизны ппроксимируемых функций с учетом зменени  частоты генерации, а также опустимым коэффициентом высших гароник дл  выбранного множества функий . Количество интегрирую1цих  чеек интеграторе равно количеству раз дов формировател  12. Таким обраом , осуществл етс  повьш1ение точ-. ости и расширени  частотного диапазона за счет оптимальной фильтрации во всем диапазоне генерируемых частот при ограниченном количестве интегрирун цих цепочек и аппроксимации функции оптимальным количеством

шагов по всему выбранному частотному диапазону, благодар  чему ближайша  высша  гармоника всегда находитс  вне /диапазона генерируемых частот .

Claims (1)

1. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий генератор тактовых импульсов, подключенный выходом к сигнальному входу блока выбора частотного поддиапазона,соединенного установочными входами с шиной ввода кода .частотного поддиапазона функционального генератора, и счетчик, подклю- ’ ченный установочными входами к шине ввода кода начальной фазы функционального генератора, а выходами - к /первой группе входов дешифратора, /соединенного выходами с адресными /входами блока памяти, выходы которого подключены к входам цифроаналаго'вого преобразователя, о т л и ч а - . ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения частот ного диапазона генерируемых функций, в него введены интегратор, формирователь приращений ординат и группа блоков задания шага аппроксимации, каждый из которых содержит два элемента И и делитель частоты, подключенный входом к выходу первого элемента И того же блока задания шага аппроксимации, установочными входами - к шине ввода кода начальной фазы функционального генератора, выходами - к соответствующей группе входов дешифратора, а выходом старшего разряда - к выходу второго элемента И этого же блока задания шага аппроксимации и «к первым входам элементов И последующего блока задания шага аппроксимации, причем пер- ‘ вые входы элементов И первого блока задания шага аппроксимации соединены с выходом блока выбора частотного поддиапазона, выход делителя частоты последнего блока задания шага аппроксимации подключен к счетному входу, счетчика, а вторые входы элементов И всех блоков задания шага / аппроксимации соединены с шиной . / ввода кода частотного поддиапазона функционального генератора, причем выходы дешифратора подключены к входам формирователя приращений ординат, соединенного выходами с входами .управления постоянной времени интегратора, подключенного сигнальным входом к выходу цифроаналогового преобразователя, а выходом - к выходу функционального генератора.

   < 1141427