CH657487A5 - Funktionsgenerator zur erzeugung einer anzahl von sich wiederholenden digitalen wellenformen. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH 1. Funktionsgenerator zur Erzeugung einer Anzahl von sich mit einer gemeinsamen Periode, die ein ganzzahliges Vielfaches der Periode eines Zeittaktsignals ist, wiederholenden digitalen Wellenformen mit Übergängen, welche in jeder Wellenform und in jeder wiederkehrenden Periode der Wellenformen gleichzeitig mit Impulsen des Zeittaktsignals auftreten, gekennzeichnet durch einen mit Daten über jede der Wellenformen und über die Zeitintervalle zwischen den Wellenformen vorprogrammierten digitalen Speicher (E), wobei die Zeitintervalldaten die Zeitintervalle zwischen den aufeinanderfolgenden Übergängen der Wellenformen während ihrer gemeinsamen wiederkehrenden Periode und die Wellen-formdaten die entsprechenden Amplitudenwerte der Wellenform während jedem Zeitintervall definieren, einen Adressenzähler (D) zum Adressieren des Speichers (E), damit dieser an seinem Ausgang ausgewählte Daten liefert, einen Intervallzähler (G) und einen verriegelbaren Zwischenspeicher

(F), welche in Parallelschaltung an den Ausgang des Speichers (E) angeschlossen sind, und einen mit dem Zähleingang des Intervallzählers (G) verbundenen Zeitgeber (Y) zum Vorwärtsschalten des Zählstandes des Intervallzählers

(G), wobei der Intervallzähler (G) eine Zählstufe (IC4, IC5) und, einen Ladestromkreis (IC6, IC7) umfasst, der durch die Zählstufe (IC4, IC5) jeweils intermittierend beaufschlagt wird, und der beaufschlagte Ladestromkreis (IC6, IC7) bewirkt, dass am Ausgang des Speichers (E) erscheinende Daten in den Intervallzähler (G) eingegeben werden, damit der bestimmte Zählstand des Intervallzählers (G) dem durch die eingegebenen Daten bestimmten Wert entspricht, dass der Ladestromkreis (IC6, IC7) ein Mittel (IC7) zum Liefern eines ersten Ausgangssignals (L) an den Zwischenspeicher (F) enthält, um den Zwischenspeicher (F) zu veranlassen, die Daten am Ausgang des Speichers (E) an den Ausgang des Zwischenspeichers (F) zu übertragen, jedesmal, wenn der Zählstand der Zählstufe (IC4, IC5) um eine erste konstante Anzahl r vom Zeitgeber (Y) erzeugter Zeittaktimpulse kleiner ist als ein bestimmter Zählstand p der Zählstufe (IC4, IC5), und zum gleichzeitigen Liefern eines zweiten Ausgangssignals (K) an den Zähleingang des Adressenzählers (D) zum Vorwärtsschalten des Zählstandes desselben, weiter zum Liefern eines dritten Ausgangssignals (K') an den Zähleingang des Adressenzählers (D) zum Vorwärtsschalten des Zählstandes desselben, jedesmal, wenn eine zweite konstante Anzahl s von Zeittaktimpulsen des Zeitgebers (Y) nach Erreichen des bestimmten Zählstandes p des Intervallzählers (G) an diesen geliefert wurde, um den Speicher (E) zu adressieren, damit dieser die Zeitintervalldaten zum Eingeben in den Intervallzähler (G) ausgibt, und zum gleichzeitigen Liefern eines vierten Ausgangssignals (L') an den Zähleingang des Adressenzählers (D) zum Vorwärtsschalten des Zählstandes desselben, um den Speicher (E) zu adressieren, damit dieser die Wellenformdaten zum Übertragen an den Ausgang des Zwischenspeichers (F) liefert.

Die Erfindung befasst sich mit einem Funktionsgenerator mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Der Funktionsgenerator erzeugt eine Anzahl von N periodisch wiederkehrenden digitalen Wellenformen, deren gemeinsame Periode ein ganzzahliges Vielfaches M der Periode eines extern erzeugten Zeittaktsignals ist. Dabei sollen die Übergänge der N Wellenformen innerhalb einer jeden dieser gemeinsamen Perioden zeitlich mit Impulsen des Zeittaktsignals zusammenfallen. Die zur Festlegung der

Wellenform nötige Information wird in einem programmierbaren Nur-lese-Speicher (nachfolgend als PROM bezeichnet von engl. Programmable Read Only Memory) oder einem anderen digitalen Speicher gespeichert.

Ein bekannter Funktionsgenerator ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Er besteht aus einem Zähler A, der dazu eingerichtet ist, eine Division durch M vorzunehmen, aus einem PROM B, welcher durch die Ausgänge des Zählers A adressiert ist und Daten über die zu erzeugende Wellenform an einen verriegelbaren Zwischenspeicher C (latch) übermittelt. Der Zähler A und der Zwischenspeicher C werden beide durch einen externen Zeitgeber X gesteuert. Der Zwischenspeicher C entfernt störende Übergänge in den Ausgangssignalen des PROM B, welche dann auftreten, wenn sich die Ausgangssignale des Zählers A ändern. Der PROM B muss in der Lage sein, eine Information aus M Worten zu je N Bits zu speichern. In Fällen, in denen die Zahl M gross ist und die Übergänge in den Ausgangssignalen mehrere Perioden des Zeitsignals vom Zeitgeber X auseinanderliegen, ist die benötigte Speicherkapazität gross und die Speicherung hat eine hohe Redundanz, weil viele der gespeicherten Worte identisch sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Funktionsgenerator der eingangs genannten Art die Grösse des PROM deutlich zu verringern, ohne die Komplexität des Generators wesentlich zu erhöhen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Funktionsgenerator mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Funktionsgenerators ist in schematischer Blockdarstellung in Fig. 2 dargestellt. Der Funktionsgenerator enthält einen Adressenzähler D, welcher Adressen a0, ai,.... a7 für einen PROM E erzeugt. Dessen Ausgänge d0, di,.... d7 sind zum Eingang eines verriegelbaren Zwischenspeichers F, welcher die geforderte Wellenform ausgibt, sowie zu einem ladefahi-gen Intervallzähler G geführt. Der Intervallzähler G wird durch die beiden integrierten Schaltkreise IC4 und IC5, welche beide 4-Bit-Zähler sind, sowie durch eine NAND-Torschaltung IC6 (d.i. eine logische Schaltung für Verknüpfung NICHT-UND) und einen verriegelbaren Zwischenspeicher IC7 gebildet. Um die Komponenten IC4, IC5 und IC7 des Intervallzählers betriebsbereit zu halten, wird ein andauernd hohes Signal J in an sich bekannter Weise dem Intervallzähler G zugeführt (z. B. intern im Intervallzähler G zurückgeführt) und verhindert, dass dieser gelöscht wird. Die Ausgangssignale des Intervallzählers G sind ein erstes Ausgangssignal L, das ein Verriegelungssignal ist, welches den Zwischenspeicher F treibt, ein zweites Ausgangssignal K (in diesem Fall das logische Komplement des Signals L), welches den Zähler D fortschaltet und ein weiteres Adressen-Bit für den PROM E, z.B. IC HM 7649, liefert, ein drittes Ausgangssignal K' sowie ein viertes Ausgangssignal L', deren Zwecke weiter unten beschrieben sind. Der Intervallzähler G zählt vom Zeitgeber Y kommende Zeittaktimpulse, bis ein fester Zählerendstand p (in diesem Fall 255 im dezimalen Zahlensystem) erreicht ist, der von der NAND-Torschaltung IC6 ermittelt wird; die Torschaltung IC6 schaltet daraufhin für einen Zeittaktimpuls in ihren Zustand mit dem kleineren Signalwert um und liefert dadurch ein Ladesignal an die Klemmen der Zählstufe IC4 und IC5.

Beim Auftreten des nächsten Zeittaktimpulses des Zeitgebers Y wird der Intervallzähler G mit dem momentanen Ausgangssignal des PROM E beaufschlagt und erreicht dadurch einen Zählerstand q. Der Zähler G zählt dann beim nächsten Ladevorgang wieder bis zum Zählerstand p aufwärts. Das Intervall zwischen den Ladevorgängen beträgt deshalb (p — q + 1) Perioden des Zeittaktsignals. Jeweils

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eine erste fest vorgegebene Anzahl r von Zeittaktimpulsen vor jedem Ladevorgang nimmt das erste Ausgangssignal L seinen höheren Wert an und wird zum vierten Ausgangssignal L' und nach einer zweiten fest vorgegebenen Anzahl s von Zeittaktimpulsen nach einem jeden Ladevorgang wechselt das vierte Ausgangssignal L' zum ersten Ausgangssignal L mit seinem niedrigen Wert. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist r = 7 und s = 1.

Der Inhalt des PROM E ist so angeordnet, dass dann, wenn das zweite Ausgangssignal K zum dritten Ausgangssignal K' mit seinem niedrigen Wert gewechselt hat (und das Signal K' ist das logische Komplement des Signals L'), am Ausgang des PROM E ein Zeitintervallsignal zum Laden des Intervallzählers G ansteht, wohingegen dann, wenn das zweite Ausgangssignal K mit seinem höheren Wert vorhanden ist, eine Information über die Wellenform für den Zwischenspeicher F am Ausgang des PROM E ansteht. Das Zeitintervallsignal bestimmt die Zeitintervalle zwischen den verschiedenen Übergängen, welche in den unterschiedlichen Wellenformen über den Zeitraum ihrer gemeinsamen Periode benötigt werden, und die Information über die Wellenform bestimmt die Amplitudenwerte der verschiedenen Wellenformen während eines jeden Zeitintervalls.

Der Funktionsgenerator in seiner Gesamtheit arbeitet wie folgt: Es werde angenommen, dass der Adressenzähler D, z.B. IC LS 393, auf Null steht und das Signal K seinen höheren Wert angenommen hat. Am Ausgang des PROM E steht deshalb eine Information über die Wellenform an. Wenn der Intervallzähler G beim Stand «r Zeitimpulse vor dem Ladevorgang» ankommt, dann wechselt das erste Ausgangssignal L zum vierten Ausgangssignal L' mit seinem höheren Wert und dieser Übergang bewirkt, dass die Information über die Wellenform an den Ausgang des Zwischenspeichers F übertragen wird. Gleichzeitig wechselt das zweite Ausgangssignal K mit seinem höheren Wert zum dritten Ausgangssignal K' mit seinem niedrigeren Wert und dieser Übergang bewirkt, dass sich der Zählerstand des Adressenzählers D um Eins erhöht. Nach Laufzeitverzögerungen im Adressenzähler D und im PROM E wird am Ausgang des PROM E EIN Intervallsignal verfügbar, von wo es beim Auftreten des (p + l)-ten Zeittaktimpulses in den Intervallzähler G eingegeben wird. Die Zahl r soll so gewählt werden, dass die oben erwähnten Laufzeitverzögerungen möglich werden; s Zeitimpulse nach dem Laden des Intervallzählers G wird das dritte Ausgangssignal K' erneut zum zweiten Ausgangssignal K mit seinem höheren Wert und adressiert dadurch den PROM E, so dass an dessen Ausgang für das nächste Zeitintervall Information über die Wellenform verfügbar wird (jedoch ohne dabei den Zähler D zu beeinflussen und ohne dass der Übergang des korrespondierenden Ausgangssignals L den Zwischenspeicher F beeinflusst). Die nun anstehende Information über die Wellenform wird nur dann an den Ausgang des Zwischenspeichers F übermittelt, wenn sich der Stand des Intervallzählers G innerhalb von r Zeittakten von seiner Wiederaufladung befindet, und sie kann wegen des Fehlens eines Ladesignals nicht in den Zähler G eingegeben werden. Die ursprüngliche Information über die Wellenform bleibt daher so lange am Ausgang des Zwischenspeichers F stehen, wie dem in den Zähler G eingegebenen Wert entspricht. Mit sich erhöhendem Stand des Zählers D erscheinen am Ausgang des PROM E abwechselnd Signale mit neuer Information über die Wellenform und korrespondierende Intervallsignale und werden an den Zwischenspeicher F bzw. an den Zähler G übermittelt. Gegebenenfalls durchläuft der Zähler D alle seine Zählerstufen und kehrt dann auf Null zurück und zeigt dadurch an, dass der Funktionsgenerator (und mit ihm dessen Ausgangssignal) einen vollständigen Zyklus durchlaufen hat.

Der erfindungsgemässe Funktionsgenerator lässt sich mit besonderem Erfolg im Zusammenhang mit Infrarot-Bilder-zeugern verwenden; in diesen benötigt man nämlich eine Anzahl (z.B. sechs) Steuersignale zur Steuerung der Signalverarbeitungsschaltung zwischen dem infrarotempfindlichen Detektor und der Video-Anzeigeeinrichtung, und zwar müssen diese Steuersignale sehr genau zu bestimmten, von einem Grundtaktgeber abgeleiteten Zeitpunkten auftreten. Diese Steuersignale selbst sind verhältnismässig einfach und besitzen pro Periode nur ein oder zwei digitale EIN/AUS-Über-gänge, aber die exakte zeitliche Lage dieser Übergänge ist sehr bedeutsam. Aus diesem Grund kann die Periode des Steuersignals grössenordnungsmässig einige tausend mal länger sein als die Periode des Zeittaktsignals. Weil bei Funktionsgeneratoren aus dem Stand der Technik der Adressenzähler durch das Zeittaktsignal getaktet wird, muss er erst mehrere tausend Takte durchzählen, ehe er zu seinem ursprünglichen Zählerstand zurückkehrt, und in entsprechender Weise benötigt der digitale Speicher (z.B. PROM) mehrere tausend Eingänge. Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Kapazität des digitalen Speichers drastisch verringert werden, weil der Adressenzähler nicht unmittelbar durch das Zeittaktsignal des Zeitgebers Y gesteuert wird, sondern durch ein Zwischensteuersignal, d.h. das zweite Ausgangssignal K, welches gemäss der Anzahl der in den verschiedenen vom Funktionsgenerator erzeugten Steuersignalen benötigten Übergänge vom Zeittaktsignal durch den Intervallzähler G abgeleitet wird.

Im gezeichneten Beispiel enthält der Intervallzähler G einen aus zwei zu einer Kaskade zusammengefassten 4-Bit-Zählern IC4 und IC5 bestehenden 8-Bit-Zähler; stattdessen könnte natürlich auch — soweit verfügbar — ein einzelner 8-Bit-Zähler eingesetzt werden.

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1 Blatt Zeichnungen