SU926679A1 - Функциональный генератор - Google Patents

Description

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может найти применение как программно-задающее устройство при автоматизации производственных процессов, в частности процессов испытани  на прочность и выносливость объектов авиационной техники.

Известен функциональный генератор, содержащий генератор опорной частоты,, управл емый делитель частоты, счетчик , дешифратор, блок пам ти функций, элементов И и ИЛИ, переключающий блок, инвертор, триггер реверса, реверсивный счетчик и выходной цифроаналоговый 1 .

Недостатком функционального генератора , позвол ющего воспроизводить функции различной формы,  вл етс  сложность технической реализации, определ ема  необходимостью использовани  большого количества многовходовых элементов И и ИЛИ.

Известен также функциональный генератор , содержащий генератор опорной частоты, счетчик, дешифратор, блок пам ти, преобразователь кодчастота , блок совпадени  кодов, элементы И, реверсивный счетчик, элемент

задержки, выходные регистры,цифроаналоговые множительные блоки 2, Данный функциональный генератор

с позвол ет воспроизводить различные функции произвольной формы, однако также отличаетс  сложностью технической реализации, обусловленной равномерным характером разбиени  функ Q ций на участки аппроксимации, а также посто нством формы сигнала на каждом из участков аппроксимации.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  генератор, содержащий два рабо.чих регистра амплитуды, подклю15 ченных выходами к- входам первого и второго цифроаналоговых линейных преобразователей соответственно, причем выход первого цифроаналогового линейного преобразовател  соединен

20 с первым опорным входом основного цифроаналогового функционального преобразовател , подключенного выходом к выходной шине функционального генератора , а цифровыми входами - к

25 выходам разр дов счетчика, соединенного счетным входом с выходом генератора импульсов, а выходом переполнени  - с сигнальным входом блока управлени  и с управл ющим входом вто30 Еюго рабочего регистра амплитуды. подключенного информационным входом к .выходу первого рабочего регистра амплитуды, а выходом - к информационному входу блока управлени , соединенного информационным и управл ющим выходами соответственно с информацйонным и управл ющим входами первого рабочего регистра амплитуды, причем выход второго цифроаналогово линейного преобразовател  подключен ко второму опорному входу основного цифроаналогового функционального преобразовател . Блок управлени  вы полнен на узле запоминани , счетчик и элементах задержки 3. Недостатком этого генератора  в л етс  сложность реализации гене - рирбвани  произвольных функций сложной формы при обеспечении заданной точности воспроизведени  функций, что обуслов ено равномерным характером разбиени  функций на участке аппроксимации, а также посто нством формы на каждом из участков аппрокси мации. Цель изобретени  - упрощение функ ционального генератора при сохранеНИИ заданной точности воспроизведени  функций. Указанна  цель достигаетс  тем, что функциональный генератор, содержащий два рабочих регистра амплитуиы , подключенных выходами к входам первого и второго цифроаналоговых линейных преобразователей соответственно , причем выход первого цифроаналогового линейного преобразовател соединен с первым опорным входом основного цифроаналогового функциональ ного преобразовател , подключенного выходом к. выходной шине функционального генератора, а цифровыми входами - к выходам разр дов счетчика, соединенного счетным входом с выходом генератора импульсов/ а выходом йереполнени  - с сигнальным входом блока управлени , дополнительно сОдержит переключатели, буферный и ра бочий регистры формы, буферный и рабочий регистры длительности, буферный регистр амплитуды, регистр цикла, коммутатор формы участка и п - 1 дополнительных цифроаналоговых функциональных преобразователей (где п - количество различных форм участков аппроксимации), подключенных пер выми опорными входами к выходу перво го цифроаналогового линейного преобразовател , выходами - к выходной шине функционального генератора, а цифровыми входами - к выходам разр дов счетчика, соединенного выходом переполнени  с сигнальным входом первого переключател , подключенного управл ющим входом к выходу регистра цикла, а выходом г-к управл ющим входам рабочих регистров формы и дли тельности и к входу второго переключател , выходы которого соединены с управл ющими входами рабочих регистров амплитуды, подключенных информационными входами к выходу буферного регистра амплитуды, причем выход буферного регистра длительности соединен с информационным входом рабочего регистра длительности, подключенного выходом к управл ющему входу генератора импульсов, а выход буферного регистра формы соединен с информационным входом рабочего регистра формы, подключенного выходом к управл ющему входу коммутатора формы участков, соединенного сигнальным входом с выходом второго цифроаналогового линейного преобразовател , а выходами - с вторыми опорными входами основного и дополнительных цифроаналоговых функциональных преобразователей , причем информационные входы буферных регистров формы, длительности и амплитуды подключены к цифровым выходам блока управлени , первый и второй управл ющие выходы которого соединены соответственно с входом обнулени  и с установочным входом регистра циклов. Кроме того,блок управлени  содержит счетчик адреса, узел запоминани , регистр полуциклов, узел сравнени  кодов и счетчик полуциклов , счетный вход которого соединен с шиной запуска и  вл етс  сигнальным входом блока управлени , а кодовый выход подключен к первому входу узла сравнени  кодов, соединенного вторым входом с выходом регистра полуциклов, а первым выходом - с входом обнулени  счетчика полуциклов и счетным входом счетчика адреса, подключенного кодовым выходом к входу узла запоминани , выходы разр дов которого  вл ютс  цифровыми выходами блока управлени  и соединены с информационным входом регистра полуциклов, причем первый и второй выходы узла сравнени  кодов  вл ютс  соответственно первым и вторЕлм управл ющими выходами блока управлени . Кроме этого,каждый из цифроаналоговых функциональных преобразователей содержит дешифратор, группу из m - 1 последовательно соединенных резисторов (где m - количество выходов дешифратора) и группу из m ключей, выходы.которых объединены и  вл ютс  выходом цифроаналогового функционального преобразовател , а управл ющие входы подключены к выходам дешифратора-, входы которого  вл ютс  цифровыми входами цифроаналогового функционального преобразовател , а сигнальный вход каждого i-ro (141 га- 1) ключа соединен с входом i-ro резистора,причем сигнальный вход т-го ключа подключен к

выходу(m-i)-го резистора,а вход первого резистора и выход (т - 1)-го резистора  вл ютс  соответственно первым и вторым опорным входами цифроаналогового функционального преобразовател  .

На фиг. 1 изображена блок-схема, функционального генератора; на фиг.2 функциональна  схема цифроаналогового функционального преобразовател ; на фиг. 3 - примерный график воспроизводимой функции.

Функциональный генератор содержит два рабочих регистра 1 и 2 амплитуды , подключенных выходами к входам первого и второго цифроаналоговых линейных преобразователей 3 и 4 соответственно. Выход первого преобразовател  3 соединен с первыми опорными входами основного и (п - 1)-го дополнительных цифроаналоговых преобразователей 5 и 6 (где п - количество различных форм участков аппроксимации), подключенных выходами к выходной шине функцирнального генератора, а цифровыми входами - к выходам разр дов счетчика 7. Счетчик 7 соединен счетным , входом с выходом -енератора 8 импульсов, а выходом переполнени  с сигнальным входом блока 9 управлени  и сигнальным входом первого переключател  10. Переключатель 10 подключен управл ющим входом к выходу , регистра 11 цикла, а выходом к управл ющим входам рабочих регистров 12 и 13 формы и длительности и к входу второго переключател  Г4. Выходы переключател  14 соединены с управл ющими входами рабочих регистров i и 2 амплитуды. Регистры. 1 и 2 подключены информационными входами к выходу буферного .регистра 15 амплитуды. Выход буферного регистра 16 длительности соединен с информационным входом рабочего регистра 1 длительности, подключенного выходом к управл ющему входу генератора 8 импульсов.-Выход буферного регистра 17 формы соединен с информационным входом рабочего регистра 12 формы, подключенного выходом к управл ющему входу коммутатора 18 формы участков, который соединен сигнальным входом с выходом второго цифроаналогового линейного преобразовател  4, а вы- . ходами - с вторыми опорными входами основного и дополнительных цифроаналоговых функциональных преобразователей 5 и 6. Информационные входы буферных регистров 15 - 17 подключены к цифровым вьоходам блока 9 управлени , первый и второй управл ющие выходы которого соединены соответственно с входом обнулени  и установочным входом регистра 11 цикла. Блок 9 управлени  может быть выполнен содержащим счетчик 19 адреса.

узел 20 запоминани , регистр 21 полуциклов , узел 22 сравнени  кодов и счетчик23 полуциклов, счетный вход которого соединен с шиной 24 запуска и  вл етс  сигнальным входом блока 9. Кодовый выход счетчика 23 подключен к первому входу узла 22 сравнени  кодов, соединенного вторым входом с выходом регистра 21, а первым выходом -.со входом обнулени  счетчика 23 и счетным входом счетчика 19 адреса. Счетчик 19 подключен КОДОВЫЛ1 выходом к входу узла 20 запоминани , выходы разр дов которого  вл ютс  цифровыми выходами блока 9 управлени  и соединены с информационным входом регистра 21, причем первый и второй выходы узла 22 сравнени  кодов  вл ютс  соответственно первым и вторым управл ющими выходами блока 9 управлени .

Каждый цифроаналоговый функциональный преобразователь 5 или 6 может быть выполнен, например, на дешифраторе 25, группе из (т - 1)-го последовательно соединенных резисторов 26 (где m - количество выходов дешифратора 25) и группе из Ъ ключей 27, выходы которых объединены и  вл ютс  выходом цифроаналогового функционального преобразовате .п , а управл ющие входы подключены к выходам дешифратора 25, входы которого  вл ютс  цифровыми входами цифроаналогового функционального преобразовател . Сигнальный вход каждого i.-го (ISiiim - 1) ключа 27 соединен с входом 1-го резистора 26, а сигнальный вход щ-го ключа 27 подключен к выходу (т - 1)-го резистора 26. Вход первого и выход (mrl)го резисторов  вл ютс  соответственно первым и вторым опорными входами цифроаналогового функционального преобразовател .

Функциональный генератор работает следующим образом.

На подготовительном этапе по команде Исходное положение из узла 20 . запоминани  засылаютс  в регистр 17 код формы первого участка аппроксимации , в регистр 16 код длительности первого участка, в регистр 15 код ординаты конечной точки первого участка, а в регистр 21 число полуциклов (если участок не циклический, то число полуциклов равно единице). Регистры 1,2,12 и 13 обнулены. Таким образом, в исходном положении на выходах преобразователей 3 и 4 наход тс  нулевые.потенциалы, которые М поступают на выходную шину функционального генератора. Следует отметить , что длина разр дной сетки узла 20 запоминани  блока 9 управлени  такова, что одновременно информаци  может быть записана в регистры 15, 16, 17 и 21 (цепь управлени  записью в эти регистры на блоксхеме не изображены). По команде Пуск с шины 24 информаци  с буферных регистров 15 17 переписываетс  в соответствующие рабочие регистры 1, 12 и 13. В результате этого на коммутатор 18 фор участка приходит код, обеспечивающий (посредством этого коммутатора) соединение требуемого преобразовател  5 или 6 с выходом цифроаналого вого линейного преобразовател 4, н выходе которого установлен потенци ал конечной точки первого участка аппроксимации согласно информации, записанной на регистре 2. Кроме того, сигнал Пуск приходит на счетный вход счетчика 23 полудиклов, который воспринимает ег как сигнал окончани  одного участка и устанавливаетс  в единицу.. Если участок одноразовый, то узел 22.сра нени , сравнив единицу на счетчике 23 с единицей на регистре 21, выда ет на первом выходе сигнал на четный вход счетчика 19 адреса и сбрасывает счетчик 23. Код на выходе счетчика 19 измен етс  и из следующей  чейки пам ти узла 20 запоминани  на регистры 15, 16, 17 и 21 записываетс  информаци  о следующем участке. Если участок циклически повтор етс , то узел 22 сравнени  на втором выходе выдает сигналЦик приход щий на регистр 11 и запрещающий посредством Переключател  10 передачу сигнала переполнени  от счетчика 7 на регистры 12 и 13 и пе реключатель 14, вследствие этого за прещаетс  обмен между всеми буферны ми и рабочими резист.орами, т.е. ин формаци  на рабочих резисторах не измен етс , что приводит к генерации циклического участка до тех пор, пока в счетчике 23 получиклов не накопитс  число, равное заданному числу полуциклов в регистре 21 В этом случае узел 22 сравнени  на первом выходе выдает сигнал на счетчик 19 адреса 18. Циклограмма следовани  импульсов окончани  участков команд Цикл приведена на фиг.З. Одновременно с этим сигнал Пуск включает генератор 8. Частота следовани  импульсов, вырабатываемых генератором, соответствует коду на выходе регистра 13. Счетчик 7 подсчитывает приход щие импульсы и фор мйрует на выходе двоичный код, соответствующий числу пришедхиих импульсов , который поступает на дешифратор 25, вход щий в состав выбра ного цифроаналогов9го функционального преобразовател  5 и 6 (фиг.2), и последовательно замыкает ключи 27 в результате чего, на выходе преобразовател  напр жение измен ешьс  ступенчато оГ нул  до напр жени  исоответствующего конечной точке первого участка. Величина ступенек изменени  напр жени  и их количество определ ютс  числом резисторов 26 и соотношением их номиналов . Соотношение номиналов резисторов в каждом преобразователе определ ет форму участка аппроксимации (вид аппроксимирующей функции). При замыкании т-го ключа 27 счетчик 7 включаетс  на реверс и выдает сигнал переполнени ,  вл ющийс  сигналом окончани  участка. Если первый участок не повтор етс , то по сигналу переполнени  уже готова  информаци  о втором участке аппроксимации из буферных регистров 15 - 17 г переписываетс  в регистры 1, 13 и 12. Следовательно, на выходе цифроаналогового линейного преобразовател  3 устанавливаетс  потенциал конечной точки второго участка аппроксимации, и при реверсивном пор дке включени  ключей внбранног о цифроаналогового функционального преобразовател  на его выходе измен етс  потенциал от и..( до и., где Uj, - потенциал конечной точки второго участка аппроксимации или второго экстремума при генерации циклического участка. Кроме того, сигнал окончани  участка ини- циирует работу блока 9 управлени , который записывает на буферные регистры 15.- 17 параметры следующего(третьего ) участка. В качестве блока управлени  принципиально может быть использована ЦВМ, котора  по определенному алгоритму записывает на буферные регистры информацию аналогично блоку 9 управлени . На фиг. 3 отрезок ОА - первый участок аппроксимации , АВ - второй, ВС -третий и т. д. Если первый (или -любой) участок функции циклический, то, как указывалось выше, потенциалы на выходах преобразователей 3 и 4 не измен ютс  и при пр мом и обратном пор дке включени  ключей 27 организуетс  циклическое изменение сигнала на выходе функционального генератора. Таким образом, за счет варьирова ни .формы и длительности участков аппроксимации и приравнивании циклических участков функции к одному участку аппроксимации (что позвол ет значительно сохранить общее число участков аппроксимации и потребный объем пам ти), -предлагаемый функциональный генератор по сравнению с известным обладает более простой технической реализацией при сохранении заданной точности воспроизведени  функций сложной формы. Указанные обсто тельства обусловливают возможную техниког-экономическую эффективность насто щего изобретени  в частности, использование данного функционального генератора позвол ет проводить широкий класс наземных испытаний, объекта авиационной, техник на базе микровычислительной техники с небольшим объемом пам ти.

Claims (3)

1. Функциональный генератор, содержащий два рабочих регистра амплитуды , подключенных выходами к входам первого и второго цифроаналоговых линейНЕлх преобразователей соответственно , причем выход первого цифроаналогового линейного преобразовател  соединен с первым опорным входом основного цифроаналогового функционального преобразовател ,подключенного выходом к выходной шине функционального генератора, а цифровыми входами - к выходам разр дов счетчика, соединенного счетным входом с выходом переполнени  - с сигнальным входом блока управлени , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  функционального генератора при сохранении заданной точности воспроизведени  функций, он содержит переключатели, буферный и ра бочий регистры формы, буферный и рабочий регистры длительности , буферный регистр амплитуды , регистр цикла, коммутатор формы участков и п 1 дополнительных цифроаналоговых функциональных преобразователей (где п - количество различных форм участков аппроксимации ) , подключенных первыми опорными входами к выходу первого цифроана|логового линейного преобразовател , |выходами - к выходной шине функционального генератора, а цифровыми вхо|дами - к выходам разр дов счетчика, соединенного выходом переполнени  с сигнальным входом первого переключател , подключенного управл ющим входом к выходу регистра цикла, а выходом - к управл ющим входам рабоч х регистров,формы и длительности и к входу второго переключател , выходы которого соединены с управл ющими входами рабочих регистров амплитуды, подключенных информационными входами к выходу буферного регистра амплитуды , причем выход буферного регистра длительности соединен с информационным входом рабочего регистра длительности, подключенного выходом к управл ющему входу генератора импульсов, а выход буферного регистра формы соединен с информационным входом рабочего регистра формы, подключенного выходом к управл ющему входу коммутатора формы участка, соединенного сигнальным входом с ВЫХОДОМ второго цифроаналогового линейного преобразовател .

а выходами - со вторыми опорными входами основного и дополнительных цифроаналоговых функциональных преобразователей , причем информационные входы буферных регистров формы, длительности и амплитуды подключены к цифровым выходам блока управлени , первый и второй управл ющий выходы которого соединены соответственно с входом обнулени  и с уста0 новочным входом регистра циклов.

2.Генератор по п. 1, отличающийс  тем, что блок управлени  содержит счетчик адреса, узел запоминани , регистр полуциклов , узел сравнени  кодов и счеТчик

5 полуциклов, счетный вход которого соединен с шиной запуска и  вл етс  сигнальным входом блока управлени , а кодовый В1ЫХОД подключен к первому входу узла сравнени  кодов, соеди0 ненного вторым входом с выходом регистра полуциклов, а первым выходом - ,с входом обнулени  счетчика иолуциклов и счетным входом счетчика адреса, подключенного кодовым вы5 ходом к входу узла запоминани , выходы разр дов которого  вл ютс  цифровыми выходами блока управлени  и

соединены с -информационньдм входом регистра полуциклов, причем пррвый

0 и второй выходы узла сравнени  кодов  вл ютс  соответственно первым и вторым управл ющими выходами блока управлени .

3.Генератор по п. 1, отличающий с   тем, что каждый из

5 цифроаналогОЕЫх функциональных преобразователей содержит дешифратор, группу из m - 1 последовательно соединенных резисторов (где m - количество выходов дешифратора) и группу из

m ключей, выходы которых объединены

0 и  вл ютс  выходом цифроаналогового функционального преобразовател , а управл нхдие входы подключены к выходам дешифратора, входы которого  вл ютс  цифровыми входами цифроана5 логового функционального преобразовател , а сигнальный вход каждого i-ro (1 i4m - I) ключа соединен с входом i-ro резистора, причем сигнальный вход т-го ключа подклю0 чен к выходу (т - 1)-го резистора, а вход первого резистора и выход (mrl)го резистора  вл ютс  соответственно первым и вторым опорными входами цифроаналогового функционального

5 преобразовател .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по за вке 2723786/18-24,

0 кл. G Об G 7/26, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке 2904437/18-24,

G 06 G 7/26, 04.04.80.

кл.

3. Авторское свидетельство СССР . 385298,кл.СОб G7/26,G Об J3/00 ,1970 ,

Выход

фуг. f