SU962997A1 - Функциональный генератор - Google Patents

Description

(50 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

1

изобретение относитс  к автоматике ., вычислительной технике и радиосв зи и может найти применение при генерировании аналоговых-функций sint/t, используемых, в частности, дл  получени  радиоимпульсов с ограниченным спектром.

Известен функциональный генератор, содержащий преобразователь временных инетрвалов в последовательность импульсов , реверсивный счетчик, блок пам ти, блок декодировани  линейных участков и блок весовых коэффициентов CrJ.

Известен также функциональный генератор , содержащий блок управлени , счетчик, блок пам ти, цифро-аналого- . вые преобразователи, сумматоры, управл емый инвертор, интегратор и компараторы С 2 J.

Недостатком известных генераторов  вл етс  сложность технической реализации при повышенных требовани х к

точности воспроизведени  функции вида sin t/t в широком диапазоне изменени  аргумента.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  функциональный генератор, содержащий цифро-аналоговый преобразователь , блок пам ти, элементы И и дешифратор, подключенный первый выходом к первому управл ющему входу коммутаторэу первый и второй выходы, ко10 торого соединены соответственно с

. суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, подключенного выходами к первой группе входов блока сравнени  кодов, соединенного выходами

Claims (2)

1. с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к третьему выходу коммутатора, соединенного вторым управл ющим входом с вторым выходом дешифратора, сигнальным вхо20 дом - с выходом управл емого делител  частоты, а четвертым выходом - с первым входом второго элемента И, подклю-ченного вторым входом к выходу блока сравнеми  кодсэв, соединенного второй группой входов с первой группой выходов пам ти, подключенного адрес иыми входами к выходам кольцевого реверсивного распределител , входы которого соединены с выходами элементов И, причем втора  группа выходов блока пам ти подключена к управл ющим входам управл емого делител  частоты а выходы реверсивного счетчика подключены к входам упорно-аналогового преобразовател , выход которого  вл етс  выходом функционального генератора , причем коммутатор содержит два элемента И и триггер, установочный и обнул ющий входы которого  вл ютс  соответственно первым и вторым управл ющими входами коммутатора, а пр мой и мниерсный выходы подключены- к первым входам первого и второго элемен- тов И, выходы которых  вл ютс  первым и вторым выходами коммутатора, а вторые входы объединены и  вл ютс  си1- нальным входом коммутатора, причем пр мой и инверсный выходы триггера  вл ютс  третьим и четвертым выходами коммутатора 3j. Недостатком данного генератора  вл етс  ограниченна  область изменени  аргумента при воспроизведении функции sint/t. Цель изобретени  - расширение области изменени  аргумента. С этой целью в функциональный генератор , содержащий циf po-aнaлoгoвый преобразователь, блок пам ти, элементы И и.дешифратор, подключенный первым пыходом к первому управл ющему входу коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответствено с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, подключен ного выходами к первой группе входов блока сравнени  кодов, .соединенного выходом с первым входом первого элемента И, вторрй вход которого подключен к третьему выходу коммутатора дополнительно введены цифро-аналоговый преобразователь, блок пам ти, реверсивный счетчик, коммутатор,.сумматор , временной селектор, элемент ИЛИ выходной множительный блок и преобразователь временных интервалов в после довательность импульсов, соединенный опорным входом с шиной опорной частоты , входом запуска-- с шиной Пуск, установочными входами основного и дополнительного реверсивных счетчиков. первым входом временного селектору, вторым управл ющим входом основного коммутатора и с первым управл ющим входом дополнительного коммутатора и входом останова - с выходом первого элемента И, а выходом - с сигнальным входом дополнительного коммутатора, подключенного первым и вторым выходами соответственно к суммирующему и вычитающему входам дополнительного . реверсивного счетчика, соединенного выходами с входами дешифратора и с группой входов сумматора, подключенного входом к первому выходу временного селектора, а выходами - к входам дополнительного блока пам ти, выходы которого через дополнительный цифроаналоговый преобразователь соединены с первым входом выходного множительного блока, подключенного вторым входом к выходу основного цифро-аналогового преобразовател , соединенного входами с выходами основного блока пам ти, подключенного входами к выходам основного реверсивного счетчика и к группе входов временного селектора, соединенного вторым входом с вторым выходом дешифратора и. с вторь1м управл ющим входом дополнительного коммутатора , а вторым выходом - с первым входом второго элемента И, подключенного вторым входом к третьему выходу де,шифратора , а выходом - к первому входу , элемента ИЛИ, соединенного вторым Б-ХОДОМ с первым выходом дешифратора, а выходом - с третьим управл ющим входом дополнительного коммутатора, причем четвертый выход дешифратора подключен к сигнальному входу основного коммутатора и к третьему входу первого элемента И, а втора  группа входов блока сравнени  кодов соединена с установочными входами разр дов основного реверсивного счетчика и с шиной ввода кода области задани  функции. Временной селектор содержит дешийратор , элемент И и триггер, пр мой и инперсный ВЫХОДА которого  вл ютс  первым и вторым выходами временного селектора, а счетный вход подключен к выходу элемента И, соединенно.го первым входом с выходом дешифратора, входы которого  вл ютс  группой входов временного селектора, а вход обнулени  триггера и второй вход элемента И  вл ютс  соответственно первым и вторым входами временного селектора. Кроме того, дополнительный коммутатор содержит два элемента И и триггер.. установочный, счетный и обнул ющий ; входы которого  вл ютс  соответственно первым, вторым и третьим управл ющими входами дополнительного коммутатора , а пр мой и инверсный выходы под ключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, выходы которых  вл ютс  первым и вторым выходами дополнительного коммутатора , а вторые входь объединены и  вл ютс  сигнальным входом дополнительного коммутатора. На фиг. 1 дана блок-схема функционального генератора; на фиг. 2-i - . графики, по сн ющие его принцип действи . Функциональный генератор (фиг. 1) содер)хит дешифратор 1 , подключенный первым выходом к первому управл ющему входу основного коммутатора 2, первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычита ющим входами основного реверсивного счетчика 3. Счетчик 3 подключен выходами к первой группе входов блока 4 сравнени  кодов, соединенного выходом с первым входом первого элемента И 5, второй вход которого подключен к третьему выходу коммутатора 2. Преобразователь 6 временных интервалов в последовательность импульсов соединен опорным входом с шиной 7 опорной частоты , входом запуска - с шиной 8 Пуск, установочными входами основного и дополнительного реверсивных счетчиков 3 и 9 первым входом временного селектора 10, вторым управл ю щим входом коммутатора 2 и с первым управл ющим входом дополнительного коммутатора 11, входом останова - с выходом элемента И 5, а выходом - с сигнальным входом, коммутатора 11. Ком мутатор 11 подключен первым и вторым выходами соответственно к суммирующему и вычитающему входу дополнительного реверсивного счетчика 9, соединенного выходами с входами дешифратора 1 и с группой входов сумматора 12. Сумматор 12 подключен входом к первому выходу временного селектора 10 а выходами - к входам дополнительного блока 13 пам ти. Выходы блока 13 через дополнительный цифро-аналоговый преобразователь Т соединены с первым входом выходного множительного блока 15. Блок 15 подключен вторым вхо дом к выходу основного цифро-аналогового преобразовател  1б, соединенного бходами с выходами.основного блока 17 ам ти. Блок 17- подключен входами к ыходам реверсивного счетчика 3 и к группе входов временного селектора 10, оединенного вторым входом с вторым выходом дешифратора 1 и с вторым управл ющим входом коммутатора 11, а вторым выходом - с первым входом втс рого элемента И 18. Элемент И 18 подключен вторым входом к третьему выходу дешиЛратора 1, а выходом - к первому входу элемента ИЛИ.19, среди ненного вторым входом с первым выходом дешиЛратора, а выходом - с третьим управл ющим входом коммутатора. 11. Четвертый выход дешиЛратора 1 подключен к сигнальному входу коммутатора 2 и к третьему входу элемента И 5. Втора  группа входов блока ( сравнени  кодов соединена с установочными входами разр дов реверсивного счетчика 3 и с шиной 20 ввода кода области задани  функции. Временной селектор 10 может быть выполнен, например,на дешиЛратора 21, элементе И 22 и триггере 23, пр мой и инверсный выходы которого  вл ютс  первым и вторым выходами селектора 10, а счетный вход подключен к выходу элемента И 22, соединенного первым входом с выходом дешифратора 21. Входы дешиОратора 21  вл ютс  группой входов селектора 10, а вход обнулени  триггера 23 и второй вход элемента И 22  вл ютс  соответственно первым и вторым входами селектора 10. Коммутатор 2 может быть выполнен на двух элементах И 2 и 25 и триггере 26, установочный и обнул ющий входы которого  вл ютс  первым и вторым управл ющими входами коммутатора 2 , а пр мой и инверсный выходы подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И 2 и 25. Выходы элементов И и 25  вл ютс  первым и вторым выходами коммутатора 2, а вторые входы элементов И и 25 объединены и  вл ютс  си1- нальным входом коммутатора 2, третьим выходом которого  вл етс  пр мой выход триггера 26. Коммутатор 11 может быть также выполнен на двух элементах И 27 и 28 и триггере 29, установочный, счетный . и обнул хзщий входы которого  вл ютс  соответсаенно первым, вторым , и третьим управл юи ими входами коммутатора 11, а пр мой и инверсный выходы подключены к первым входам элементов 11 27 и 28. Выходы элементов И 27 79629 и 28  вл ютс  первым и вторым выходами коммутатора 11, а эторые входы элементов И 27 и 28 объединены и  вл ютс  сигнальным входом коммутатора 11, Преобразователь 6 временных ин- 5 тервалов э последовательность импульсов может быть выполнен на триггере 30 и элементе И 31, первый вход и выход которого  вл ютс  соответственно опорным входом и выходом преобразова-О тел  6, а второй вход элемента И 31 подключен к выходу триггера 30, установочный и обнул ющий входы которого  вл ютс  соответственно входами заnycK .i и останова преобразовател  6, 15 Преобразователь 6 служит дл  преобразовани  интервалов времени, определ ющих состо ние триггера 30, в последовательность тактовых импульсов опорной частоты, поступающих на преоб-го разоиатель 6 с шины 7. Коммутаторы 2 и 11 предназначены дл  управлени  рех имами работы реверсивных счетчиков 3 и 9. Временной селектор 10 слу-жит дл  определени  временного интер-25 вала, соответствующего длительности глагзного лепестка функции sin t/t. Общий принцип действи  функционального генератора основан на формировании двух независимых функций sint и 1/t эо с некоторыми дополнени ми и в последующем их перемножений. Коммутатор 11, счетчик 9, блок 13 пам ти и преобразователь 1A выполн ют главную роль фор1 миррвани  функции sin t, а коммутатор 2, счетчик 3,-блок 17 пам ти и преобразователь 1б выполн ют главную роль формировани  функции 1/t, На фиг, 2 изображен общий вид син-. тезируемого сигнала. Сигнал формируетс  по част м, при этом на выходе преобразовател  формируетс  сигнал вида фиг, 3, а на выходе преобразовани  16 - сигнал вида фиг. , Как еле-., дует из графиков (фиг,3). на интервале а -d синтезируетс  функци  вида sin t, а на интервале d -О - вида sin t/t (главный лепесток), при этом последовательность значений функции sin t на интервале Ъ - записываетс  в двоичном коде в первые К  чейки блока 13 пам ти, а последовательность значений функции 5int/t на интервале d-О записываетс  в двоичном коде в последующие ЗК/2  чейки блока 13 пам ти . Огибающа  сигнала, изобракенно го на фиг, , на интервале пр дстаол ет собой функции 1/t, л ил ин 78 тepв;злcd О имеет постопнчс-г зилмение , так как на этом интервале в сигнале {фиг, З) (|юрмируетс  непосредствеино функци  вида sint/t. Поэтому в  чейках блока 17 пам ти (и- емкость блока 17) записываетс  последовательность значений функции 1/-t, за исключением нулевой и первой  чеек, в которые записано максимально возможное значение. Следует отметить, что у функции (фиг. ), аппроксимирующей l/-fc, скачки осуществл ютс  в моменты , соответствующие переходам через нуль функции, изображенной на фиг, 3, что позвол ет уменьшить искаженил и повысить точность формировани  sin t/t, Функциональный генератор работает следующим образом, Стартовый импульс с шины 8 поступает на установочный вход счетчика 3, осуществл   запись в разр ды счетчика 3 кода области задани  функции с 0, соответствующего количест У формируемых боко-вых лепестков на периоде выходного сигнала функциональ ° ° генератора (количество боковых лепестков четное). Этот же стартовый yctaнaвливaeт триггер 2б коммутатора 2 и триггер 23 селектора 10 в нулевое состо ние, а триггер 29 коммутатора 11 и триггер 30 преобразовател  6 - в единичное состо ние и осуществл ет установку счетчика 9 в исходное состо ние, равное К/2 ( К - количество  чеек блока 13 пам ти , в которые записана функци  sint). При этом триггер 30 открывает эле-, мент И 31 и разрешает прохождение импульсов.опорной частоты с шины 7 Мерез преобразователь 6 и коммутатор 11 на суммирующий вход счетчика 9. Последовательное накопление кода в счетчике 9 вызывает последовательный опрос  чеек блока 13 пам ти (выходной КОД сумматора 12 соответствует коду, поступающему на группу его входов, так как на входе сумматора 12, соединенном с выходом селектора 10, присутствует нулевой потенциал). Когда на выходе счетчика 9 будет сформирован код, соответствующий адресу (К-1)-ой  чейки блока 13 пам ти, на третьем выходе дешифратора 1 по вл етс  импульс, который через элемент И ТВ, на втором входе которого имеетс  единичный сигнал с второго выхода селектора 10, и элемент ИЛИ 19 переключлет триггер 29 коммутатора 11. Вс едствис .этого имгтульсы опорной частоты начин-зпт поступать на вычитаю щий вход счетмика 9. Код адреса на вы ходе счетчика 9 начинает последовател но уменьшатьс , что приводит к последовательному опросу  чеек блока 13 пам ти в .обратном направлении. При нулевом состо нии счетчика 9, соответствующем адресу нулевой  чейки блока 13 пам ти, на втором выходе дешифратора 1 по вл етс  импульс, котopы 1 переключает триггер 29 в единичное состо ние, и весь цикл работы повтор етс . Цифрова  информаци  о значении сигнала считываетс  с последовательно опрашиваемых в пр мом и обратном направлении  чеек блока 13 пам ти и затем с помощью преобразовател  1 преобразуетс  в аналоговый сигнал. Одновременно с этим сигналом на выходе преобразовател  16 формируетс  сигнал, изображенный на фиг. i. Форми рование данного сигнала осуществл етс  следующим образом. При переходе счетчика 9 через (К/2-1)-ое состо ние на четвертом выходе дешифратора 1 образуетс  импульс, поступающий на сигнальный вход коммутатора 2. Так как стартовый импульс с шины 8 установил триггер 26 коммутатора 2 в нуле вое состо ние, то импульс с четвертого выхода дешифратора 1 поступает на вычитающий вход счетчика 3, на выходе которого адресный код уменьшитс  на единицу. Следовательно, изменитс  и номер опрашиваемой  чейки блока 17 пам ти, а значит и двоична  информаци  на выходе блока 17, котора  с помощью преобразовател  1б преобразуетс  в. аналоговый сигнал. Последующие импульсы с четвертого выхода дешифратора 1 будут также уменьшать адресный код счетчика 3, что приводит к последовательному опросу  чеек блока 17 Пам ти и т.д. Аналоговый сигнал на Ыходе преобразовател  16 будет нарастать до тех пор,, пока очередной импульс с четвертого выхода дешифратора 1 не переведет счетчик 3 в едини ное состо ние. При этом на выходе дешифратора 21 селектора 10 образуетс  единичный сигнал, поступающий на эле меит И 22 селектора 10. Через некоторо ; врем  (соответствующее на фиг.З точке d) при очередном, обнулении счетмика 9 импульс со второго выхода дешифратора 1 через элемент И 22 селектора 10 переключит триггер 23 этого селектора в единичное состо ние. При этом единичный сигнал с первого выхода селектора 10 поступит на сумматор 12, на вход его (1+1)-го двоичного разр да (1 1од,). Э.то объ сн етс  тем, что точка d(. 3) соответствует переходу на формирование главного лепестка выходного сигнала генератора, а (как указывалось выше ) последовательность значений си1- нала на интервале d-О записана в  чейки блока 13 пам ти с номерами от К-ой до ()К/2-1)-ой при длине последовательности о 3/2 К. Временной селектор 10 позвол ет, не мен   режима работы счетчика 9, автоматически перейти на считывание  чеек блока 13 пам ти, начина  с К-ой  чейки. Единственное отличие в работе счетчика 9 состоит в том, что его максимальное состо ние при этом не (К-1)-ое, как было при формировании боковых лепестков Функции, а(ЗК/2-1)-ое . Это достигаетс  следующим образом. После того как триггер 23 селектора 10 перейдет в единичное состо ние, нулевой сигнал с его инверсного выхода запретит прохождение очередного импульса с третьего выхода дешифратора 1 через элемент И 18. При этом счетчик 9 будет продолжать работать в рехиме суммировани , пока не достигнет {ЗК/2- 1)-го состо ни  (точка О на фиг. 3J. Тогда на первом выходе деши()ратора 1 по витс  импульс, который через элемент ИЛИ 19 переключит триггер 29 коммутатора 11, перевод  счетчик 9 в режим вычитани . Этот же импульс переведет триггер 2б коммутатора 2 в единичное состо ние и счетчик 3 начнет работать в режиме суммировани . Момент о на фиг. 2-А соответствует оси симметрии формируемого сигнала (дл  иллюстрации на фиг. 4 проставлены номера состо ний счетчика 3). При формировании правой части относительно оси симметрии выходного сигнала первый импульс с четвертого выхода дешифратора 1, соответствующиС| ( К/2-l}-ому состо нию счетчика 9, переведет счетчик 3 в единичное состо ние. При этом на выходе дешифратора 21 селектора 10 образуетс  единичный уровень, который позволит очередному импульсу со второго выхода дешифратора. С соответствующего нулевому состо нию счетчика 9) через элемент И 22 селектора 1П переключит триггер 23 этого селектора в нулевое состо ние. Тогда с (1 + U-ro разр да сумматора 12 сниметс  единичный сигнал и генератор перейдет к формирова нию боковых лепестков. С увеличением кода счетчика 3 номера опрашиваемых  чеек блока 17 пам ти будут расти, а аналоговый сигнал на выходе преобразогаател  16 - уменьшатьс  по закону 1/-fe До .момента времени, когда произойдет совпадение текущего кода счетчика 3 с кодом области задани , поступающим на блок сравнени  кодов с шины 20. При этом единичный уровень с выхода блока поступает на первый вход элемента И 5, на втором входе которого присутствует единичный сигнал с -третьего выхода коммутатора 2. Тогда при по влении импульса на четвертом выходе дешифрато ра 1 этот импульс проходит через эле мент И 5 и поступает на вход останова преобразовател  6, запреща  прохождение импульсов опорной частоты на счетчик 9. Этот момент соответст-, вует окончанию текущего периода форм ровани  сигнала sint/t, который образуетс  перемножением в блоке 15. аналоговых сигналов, поступающих на его входы с преобразователей Il и 16 при реализации функционального гене ратора множительный блок 15 может быть выполнен совместно с одним из преобразователей или 1б в виде ци ро-аналогового множительного блока). Сравнение предлагаемого генератор с известным показывает, что предлага емый генератор позволлет расширить область изменени  аргумента при воспроизведении функции sint/t за счет формировани  боковых лепестков (в из вестном возмох но воспроизведение тол ко главного лепестка, причем количество воспроизводимых боковых лепес ков может регулироватьс . Указанные обсто тельства и определ ют техникоэкономическую эффективность возможно го применени  функционального генера тора. Формула изобретени  1 . Функциональный генератор, содержащий цифро-аналоговый преобразов тель, блок пам ти, элементы И и дешифратор , подключенный первым выхоДОМ к первому управл ющему входу ком утатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с сумми рущим и вычитающим входами реверсивного счетчика, подключенного выходами к первой группе входов блока сравнени  кодов, соединенного выходом с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к третьему выходу коммутатора, о т личающийс .  тем, что, с целью расширени  области изменени  аргумента , в него дополнительно введены цифро-аналоговый преобразователь, блок пам ти, реверсивный счетчик, коммутатор, сумматор, временной селектор , элемент ИЛИ, выходной множительный блок и преобразователь временных интервалов в последовательность импульсов , соединенный опорным входом с шиной опорной частоты, входом запуска - с шийой Пуск, установочными входами основного и дополнительного реверсивных счетчиков, первым входом временного селектора, вторым управл ющим вхО(дом основного коммута тора и с первым управл ющим входом дополнительного коммутатора, входом останове - с выходом первого элемента И, а выходом - с сигнальным входом .дополнительного коммутатора, подключенного первым и вторым выходами соответственно к суммирующему и вычитающему входам дополнительного реверсивного счетчика, соединенного выходами с входами дешифратора- и с группой входов сумматора, подключенного входом к первому выходу временного селектора , а выходами - к входам дополнительного блока пам ти, выходы которого через дополнительный цифро- . аналоговый преобразователь соединены с первым входом выходного множительного блока, подключенного вторым входом к выходу основного цифро-аналогового преобразовател , соединенного входами с выходами основного блока пам ти, подключенного входами к выход-ам основного р еверсивного счетчика и к группе входов временного селектора , соединенного вторым входом с вторым выходом дешифратора и с вторым управл ющим входом дополнительного коммутатора, а вторым выходом - с первым входом второго элемента И, подключенного вторым входом к третьему выходу дешифратора, а выходом - к первому входу элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с первым выходом дешифратора, а выходом - с трптьим управл ющим входом дополнительного коммутатора, причем четвертый выход дешифратора подключен к сигнальному входу основного коммутатора и к тре|Тьему входу первого элемента И, а вто ра  группа входов блока сравнени  кодов соединена с установочными входами разр дов основного реверсивного счетчика и с шиной ввода кода области задани  функции.
2. 2. Генератор по г1. 1 , о т л и ч а ю щ и и с   тем, что временной селектор содержит дешифратор, элемент И и триг гер, пр мой и инверсный выходы которо го  вл ютс  первым и вторым выходами временного селектора, а счетный вход подключен к выходу элемента И, соединенного первым входом с выходом дешиф ратора , входы которого  вл ютс  группой входов временного селектора, а вход обнулени  триггера и второй вход элемента И  вл ютс  соответственно первым и вторым входами временного {Селектора. 96 I }, Генератор по п. 1,отличаю щ и и с   тем, что дополнительный коммутатор содержит два элемента И и триггер,установочный, счетный и обнул ющий входы которого  вл ютс  соответственно первым, вторым и третьим управл ющими входами дополнительного коммутатора, а пр мой и инверснь)й выходы подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, выходы которых  вл ютс  первым и вторым выходами дополнительного коммутатора, а вторые входы объединены и  вл ютс  сигнальным входом дополнительного коммутатора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 51989, кл. G Об F 1/02, 19732 .Авторское свидетельство СССР 72С)542, кл. G 06 G 7/26, 19773 .Авторское свидетельство СССР № 389519, кл. G Об Т. 7/26, 1971 (прототип).

   Scni/i

   fP(J.

   O

   ff J д г 1

   1 г 4

   О