DE2137999A1 - Generator zur Erzeugung einer digi talen Wellenform - Google Patents

Generator zur Erzeugung einer digi talen Wellenform

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DE2137999A1 DE19712137999 DE2137999A DE2137999A1 DE 2137999 A1 DE2137999 A1 DE 2137999A1 DE 19712137999 DE19712137999 DE 19712137999 DE 2137999 A DE2137999 A DE 2137999A DE 2137999 A1 DE2137999 A1 DE 2137999A1
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Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH 8 MÖNCHEN
_ . . .. .»»■■•..»•.•»■•ι .·<>..&. Steinsdorfitraße 10
Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Tejefon: (oeuj ,29i484
Dr. rer. nat. W. KORBER
PATENTANWÄLTE 2137999 29. Juli 1971
SE/me
William T. Jefferson
146l Montelegre Drive ,
San Jose, California 9512o
Patentanmeldung
Generator zur Erzeugung einer digitalen Wellenform
In vielen Fällen der Elektronik ist es erforderli.cn, Signale mit einer genauen Sinuswellenform zu erzeugen. Derartige Signale benötigt beispielsweise ein MODEM (Modulator/Demodulator.). Ein solcher MODEM kann beispielsweise mit einer Zeichenfrequenz von 22oo Heitz und mit einer Pausenfrequenz von 12oo He±z arbeiten. Ein Sinusgenerator, der auf beiden Frequenzen arbeiten kann und dessen Frequenz zwischen diesen beiden Frequenzgrenzen verschiebbar ist, ist für solche Zwecke sehr erwünscht. Obwohl ein hoher Grad an Frequenzgenauigkeit erforderlich ist, muß die Sinuswellenform nicht vollkommen sein; in vielen Fällen reicht es, wenn die Sinuswellenform durch eine
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Approximation angenähert ist. Man hat beispielsweise gefunden, daß man mit einem durch ein 4-bit-Signal (im Binärcode 16 Stufen) angenäherten Sinus sehr gut arbeiten kann.
Die Erfindung ist daher auf einen Sinuswellengenerator gerichtet, welcher einen genau arbeitenden Oszillator, beispielsweise einen Quarzoszillator enthält. Der Oszillator treibt einen einstellbaren Modul-Teiler. Das Teilerverhältnis des Modul-X-Teilers kann leicht und genau variiert werden, um einen Impulszug zu erzeugen, dessen Impulswiederholungsfrequenz direkt proportional der gewünschten Frequenz des Sinusoszillators ist. Der modulierte Impulszug treibt einen kontinuierlich laufenden Zähler, beispielsweise einen Auf-Ab-Zähler, welcher seinerseits einen digitalen Sinuswellen-Dekoder programmiert. Der Dekoder setzt das binärkodierte Dezimal-Stufensignal des kontinuierlich laufenden Zählers in eine stufenartige Approximation zu einer Sinuswelle um. Sin Digital-Analog-Konverter setzt diesen binär zusammengesetzten Wellenzug in ein entsprechendes Analogsignal um. Obwohl dieses Analogsignal eine ziemlich grobe Stufenapproximation einer Sinuswelle ist, ist doch die Grundfrequenz in diesem Signal enthalten. Die Unregelmäßigkeiten in der Approximation werden leicht durch ein einfaches Filter entfernt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichungen beschrieben:
Es zeigen:
Fig. 1 eine Stufen-Approximation einer Sinuswelle, wobei die einzelnen Werte für die ersten 9o Grad der Sinusfunktion in Tabelle I angegeben sind;
-3-
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Fig. 2 das Ausgangssignal eines Sinuswellen-Decoders in binär-codierter Dezimalform, aufgetragen über dem Ausgangsprodukt eines Zählers, das ebenfalls in binärcodierter Dezimalform vorliegtj
Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Demonstration der Funktion eines digitalen Sinuswellengenerators, der nach dem erfindungsgemäßen Prinzip arbeitet;
Fig. 4 eine Reihe von digitalen Sinusgenerator-Wellenformen A-G, die sich durch die Stufenzahl des in Fig. 3 dargestellten Gerätes unterscheiden;
Fig. 5 ein mehr ins Detail gehendes Blockschaltbild des Auf-Ab-Zählers, der Auf-Ab-Regelung und des Sinuswellen-Decoders des in Fig. 3 dargestellten Gerätes.
Fig. 1 zeigt, wie eine stufenweise Approximation einer Sinuswelle bei 16 möglichen diskreten Amplitudenstufen aussehen kann. Fig. 1 basiert auf folgender Tabelle:
Tabelle I
für die stufenweise Approximation einer Sinuswelle
θ Sill θ 7.5 sin θ nachstliegende Stufe
0° 0.00000 0.000 ...
6° 0.10453 0.784 0.5
18° 0.30902 2.313 2.5
3o° 0.50000 3.750 3.5
42.° 0.66913 5.018 5.5
54° 0.80902 6.068 6.5
66° 0.91355 6.852 6.5
78° 0.97815 7.336 7.5
9o° 1.00000 7.500 7.5
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Es brauchen nur die ersten 9o° einer Sinus-Welle für die stufenweise Approximation betrachtet werden. Wenn diese Werte einmal unter Verwendung von Tabelle I und Fig. 1 bestimmt sind, so bereitet die vollständige Darstellung der gewünschten Sinus-Welle gemäß Fig. 2 keine Schwierigkeiten. Fig. 2 beschreibt auch das in Dezimalform binärcodierte AusgangsSignal des Sinus-Wellen-Dekoders über dem binär-kodierten Ausgangssignal eines Auf-Ab-Zählers, welches dem Eingang des Dekoders zugeführt wird. Durch die Tabellierung der in Fig. 2 dargestellten Werte läßt sich folgende Tabelle finden:
Tabelle II
Binärwerte für Sinuswellen-Dekoder
D Dekoder B A Dezimal Dekoder 22 0 0 21 2°
0 Eingang 0 0 0 Ausgang 0 0 0
Dezimal 0 ι C 0 1 0 23 0 0 0
0 0 0 1 0 1 0 0 0 1
1 0 0 1 1 1 0 1 0 1
2 0 O 0 0 2 0 1 1 0
3 0 0 0 1 4 0 1 0 0
4 0 1 1 0 5 0 0 0 1
VJl 0 1 1 1 7 0 0 1 1
6 1 1 0 0 8 0 0 0 0
7 1 1 0 1 10 0 1 1 0
8 1 0 1 0 11 1 1 1 1
9 1 0 1 1 13 1 1 0 1
10 1 0 0 0 14 1 1 1 0
11 1 0 0 1 14 1 1 1 0
12 . 1 1 1 0 15 1 1 1
13 1 1 1 1 15 1 1 1
14 1 1
15 1 1
in Boolescher Algebra:
ABC
ABD
D
AlD C D
ABC A C
ABD B C
-5-
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Die linke Seite von Tabelle II zeigt die im Dekoder von dem 16-stufigen Zähler zugeführten Eingangsdaten. Die rechte Seite von Tabelle II zeigt die gewünschten Ausgangsdaten des Dekoders für jede der 16 möglichen Eingangsstufen. Mit der Booleschen Algebra ist es möglich, die vier logischen Gleichungen aufzustellen, die unter der Tabelle II stehen. Diese vier Booleschen Ausdrücke und die einfache Art ihrer Verwirklichung bilden die Basis für diese Erfindung. Eine von vielen möglichen Verwirklichungen der vier Ausdrücke ist in Fig. 5 dargestellt. Das in Fig. 5 gezeigte Blockschaltbild des digitalen Sinus-Wellen-Dekoders ist nicht etwa die beste Verwirklichung der vier Booleschen Gleichungen, sondern nur eine der besten. Ein Fachmann weiß, daß die Verwirklichung von logischen Ausdrücken in verschiedener Weise erfolgen und dennoch auf der gleichen Funktion beruhen kann.
In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild dargestellt, welches den Signalfluß zeigt. Ein stabiler Oszillator 2o, welcher ; beispielsweise ein Quarzoszillator sein kann, erzeugt eine Grundfrequenz £ und für diese Frequenz einen Modul-X-Teiler 21 zu. Das äußere Teilerverhältnis des Modul-X-Teilers wird an einem Modul-Steuerteil 22 eingestellt. Der Modul-X-Teiler 21 erzeugt die Wellenform (a) in Fig. 4 und führt diese einem Zähler 23 zu. Der Zähler 23 kann ein Auf-Ab-Zähler sein, der alle 16 möglichen Stufen nacheinander durchläuft. Der Zähler beginnt so, daß an allen Ausgängen Null ist und läuft dann weiter bis an allen Ausgängen Eins ist. Danach läuft er wieder zurück, bis an allen Ausgängen wieder Null ist. Dieser Zyklus wird kontinuierlich wMerholt. Der Zähler erzeugt dadurch die in Fig. 4 dargestellten Wellenformen (b) und (c), welche später noch erklärt werden. Die Auf-Ab-Steuereinheit 24 ermöglicht es, daß der Auf-Ab-Zähler 23 eine wiederholte Auf-Ab-Auf-Ab-Impulsfolge erzeugt.
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Die Signale werden dann einem Sinus-Wellen-Dekoder 25 zugeführt, welcher die Wellenform (e) in Fig. 4 erzeugt. Der Sinus-Wellen-Dekoder führt die von ihm erzeugten Signale einem Digital-Analog-Umwandler 26 zu, dessen Ausgangsprodukte die Wellenform (f) in Fig. 4 ist. Zuletzt wird das von dem Digital-Analog-Umsetzer 26 erzeugte Signal durch ein Filter 27 geglättet. Das Ausgangsprodukt des Filters 27 ist die Wellenform (g) in Fig. 4. Diese Wellenform ist sinusförmig und entspricht sehr gut der Formel
. y = E sin ( 2^ fo ) t
Ψ 3o χ
Von den in dem Blockschaltbild in Fig. 3 dargestellten Elementen brauchen nur der Auf-Ab-Zähler 23, die Auf-Ab-Steuereinheit 24 und der Sinus-Wellen-Dekoder 25 näher erklärt werden. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Elemente ist in Fig. 5 dargestellt. Der Oszillator 2o, der Modul-Steuerteil 22, der Digital-Analog-Umsetzer 26 und das Filter 27 sind bekannte Elemente.
Es soll nunmehr Bezug genommen werden auf Fig. 5. Die Zeitgeberimpuls-Folge 3o wird dem Auf-Ab-Zähler 23 mit der Impulsrate f_/x über eine Zeitgeberimpuls-Eingangsleitung und einem J-K-Flip Flop 33 über eine Zeitgeberimpuls-Eingangsleitung 32 zugeführt. Der Auf-Ab-Zähler 23 erzeugt in den Leitungen A, 5, B, B, C, C, D und D binäre 4-bit-Ausgangssignale. Die Leitung D enthält das am stärksten kennzeichnende Bit, die Leitung C enthält das am zweitstärksten kennzeichnende Bit, die Leitung B enthält das am drittstärksten kennzeichnende Bit und die Leitung A enthält das am wenigsten kennzeichnende Bit. Die Bits auf den Leitungen D und D sind binär-komplementär, ebenso die Bits auf den Leitungen C und C, auf den Leitungen B und S, sowie auf den Leitungen A und 5. Das dem binären Auf-Ab-Zähler 23 über die Steuerleitung 34 zugeführte Steuersignal bestimmt, ob
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der Zähler 23 nach Eintreffen des nächstfolgenden Zeitgeberimpulses auf der Zeitgeberimpuls-Eingangsleitung 31 eine Aufwärtszählfolge oder eine Abwärtszählfolge beginnt. Die acht binären Ausgangsleitungen des Auf-Ab-Zählers 23 sind gleichzeitig die acht Eingangsleitungen für den Sinus-Wellen-Dekoder 25.
Der Sinus-Wellen-Dekoder 25 hat vier Binärausgänge. Das Ausgangsprodukt 2? ist das am stärksten kennzeichnende Bit,
ρ
das Ausgangsprodukt 2 ist das am zweitstärksten kennzeichnen
-1
de Bit, das Ausgangsprodukt 2 ist das am drittstärksten kennzeichnende Bit und das Ausgangsprodukt 2° ist das am wenigsten kennzeichnende Bit. Man erkennt, daß das Ausgangsprodukt 2° direkt dem Eingangsprodukt B entspricht. Ebenso enetspricht das Ausgangsprodukt 2^ direkt dem Eingangsprodukt
D. In Boolescher Algebra kann man das wie fo3$ ausdrücken: 21 = ÄBC+ABD + ABC+ÄBD 22=ABD+CD+AC+BC.
Der Sinus-Wellen-Dekoder ist in folgender Weise aus UND-Gattern und ODER-Gattern zusammengesetzt: Der eine Eingang eines UND-Gatters 35 ist mit der Leitung Ä verbunden. Ein zweiter Eingang des UND-Gatters 35 ü mit der Leitung B verbunden. Der dritte Eingang 38 des UND-Gatters 35 ist mit der Leitung C verbunden. Der eine Eingang 41 eines UND-Gatters 4o ist mit der Leitung A verbunden, der zweite Eingang 42 ist mit der Leitung B verbunden und der dritte Eingang 43 ist mit der Leitung D verbunden. Der eine Eingang 46 des UND-Gatters 45 ist mit der Leitung A verbunden, der Eingang 47 ist mit der Leitung B verbunden und der Eingang 48 ist mit der Leitung C verbunden. Der eine Eingang 51 eines UND-Gatters 5o ist mit der Leitung Ä verbunden, der Eingang 52 ist mit der Leitung B verbunden und der Eingang 53 ist mit der Leitung D verbunden.
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Der eine Eingang 56 eines ODER-Gatters 55 ist mit dem Ausgang des UND-Gatters 35 verbunden. Ein zweiter Eingang 57 des ODER-Gatters 55 ist mit dem Ausgang des UND-Gatters verbunden. Ein dritter Eingang 58 des ODER-Gatters 55 ist mit dem Ausgang des UND-Gatters 45 verbunden. Der vierte Eingang 59 des ODER-Gatters 55 ist mit dem Ausgang des UND-Gatters 5o verbunden. Der Ausgang des ODER-Gatters 55 ist der 2 -Ausgang des Sinus-Wellen-Dekoders 25.
Ein Eingang 61 eines UND-Gatters 6o ist mit der Leitung A verbunden, der zweite Eingang 62 ist mit der Leitung B verbunden und der dritte Eingang 63 ist mit der Leitung D verbunden. Ein Eingang 66 eines UND-Gatters 65 ist mit der Leitung C verbunden, der zweite Eingang 67 ist mit der Leitung D verbunden. Ein Eingang 71 eines UND-Gatters 7o ist mit der Leitung A verbunden, der zweite Eingang 72 ist mit der Leitung C verbunden. Ein Eingang 76 eines UND-Gatters 75 ist mit der Leitung B verbunden, der zweite Eingang 77 ist mit der Leitung C verbunden. Ein Eingang 81 eines ODER-Gatters 8o ist mit dem Ausgang des UND-Gatters 6o verbunden, der zweite Eingang des ODER-Gatters 8o ist mit dem Ausgang des UND-Gatters 65 verbunden, der dritte Eingang 83 des ODER-Gatters 8o ist mit dem Ausgang des UND-Gatters 7o ver-" bunden,· und der vierte Eingang 84 des ODER-Gatters 8o ist mit dem Ausgang des UND-Gatters 75 verbunden. Der Ausgang
des ODER-Gatters 8o ist der 2 -Ausgang des Sinus-Wellen-Dekoders 25.
Der Ausgang 2° des Sinus-Wellen-Dekoders 25 ist mit der Leitung B verbunden, und der 2 -Ausgang des Sinus-Wellen-Dekoders 25 ist mit der Leitung D verbunden. Die vier Ausgänge des Sinus-Wellen-Dekoders 25 sind gleichzeitig die Eingänge für den Digital-Analog-Umsetzer 26.
-9-
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Das Auf-Ab-Steuerteil 24 enthält zwei UND-Gatter 85 und 9o mit je vier Eingängen'und ein J-K-Flip Flop 33· Dem J-K-Flip Flop 33 werden die Zeitgeberimpulse über die Zeitgeberimpuls-Eingangsleitung 32 mit einer Impulsrate fQ/x zugeführt. Die von dem Q-Ausgang des J-K-Flip Flops 33 kommende Ausgangsleitung 34 des Auf-Ab-Steuerteiles 24 ist gleichzeitig die Auf-Ab-Steuereingangsleitung für den Auf-Ab-Zähler 23.
Das UND-Gatter 85 des Auf-Ab-Steuerteiles 24 hat einen Eingang 86, der mit der Leitung Ä verbunden ist. Der zweite Eingang 87 ist mit der Leitung B verbunden. Der dritte Eingang 88 ist mit der Leitung C verbunden und der vierte Eingang 89 ist mit der Leitung D verbunden. Der erste Eingang 91 des UND-Gatters 9o ist mit der Leitung A verbunden, der zweite Eingang 92 ist mit der Leitung B verbunden, der dritte Eingang 93 ist mit der Leitung C verbunden, und der vierte Eingang 94 ist mit der Leitung D verbunden. Der Ausgang 95 des UND-Gatters 85 führt zu dem J-Eingang des J-K-Flip Flops 33. Der Ausgang 96 des UND-Gatters 9o führt zu dem K-Eingang des J-K-Flip Flops 33. Man erkennt aus dieser Anordnung, daß das UIID-Gatter 85 den Zustand 14 des Binärzählers (siehe Tabelle II) nämlich D, C, B, Ä anzeigt. Das UND-Gatter 85 veranlaßt, daß. das J-K-Flip-Flop 33 bei dem nächstfolgenden, von dem Modul-X-Teiler 21 kommenden Zeitgeberimpuls gesetzt wird. Dieser gleiche Zeitgeberimpuls bewirkt auch, daß der Auf-Ab-Zähler 23 aufwärts in den Zustand 15 von Tabelle II schaltet, das ist D, C, B, A. Wenn das J-K-Flip .Flop 33 gesetzt ist, veranlaßt es den Auf-Ab-Zähler 23 über die Auf-Ab-Steuerleitung 34 bei dem nächstfolgenden, von dem Modul-X-Teiler 21 kommenden Zeitgeberimpuls von dem Zustand 15 aus abwärts zu zählen. ¥enn der Auf-Ab-Zähler 23 bis zu dem Zustand 1 abwärts gezählt hat - das entspricht P, C, S, A - dann zeigt das UND-Gatter 9o diesen Zustand an und bewirkt, daß das J-K-Flip Flop 33 bei dem nächstfolgenden von dem Modul-X-Teiler 21 kommenden Zeitgeberimpuls zurückgesetzt v/ird. Dieser nächste Zeitgeberimpuls schaltet den Auf-Ab-Zähler
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-1ο-
23 gleichzeitig auf den Zustand Null, das entspricht D C B Ä. Wenn das J-K-Flip Flop 33 zurückgesetzt ist, schaltet es den Auf-Ab-Zähler 23 über die Auf-Ab-Steuerleitung 34 um, so daß dieser wieder aufwärts zählt. Das Aufwärtszählen des Auf-Ab-Zählers 23 beginnt vom Zustand Null, das entspricht D C E Ä. Das Auf-Ab-Steuerteil 24 schaltet den Auf-Ab-Zähler 23 über die Auf-Ab-Steuerleitung 34 solange zwischen "Aufwärtszählen" und"Abwärtszählen" um, wie Zeitgeberimpulse von dem Kodul-X-Teiler 21 ankommen.
Man erkennt aus dem Blockschaltbild des Sinus-Wellen-Dekoders 25, daß die logische Verwirklichung der Approximation einer Sinuswelle mit 18 Stufen extrem einfach ist. Darin liegt das wesentliche Merkmal dieser Erfindung. Die Tatsache, daß der 2°-Ausgang und der 2 -Ausgang des Sinus-Wellen-Dekoders bei der Verwirklichung keiner logischen Gatter benötigen, führt dazu, daß der Sinus-Wellen-Dekoder 25 logisch ausserordentlich einfach aufgebaut ist.
Der 16-Stufen-Sinus-Wellen-Generator weist Merkmale auf, die für ein solches Gerät einmalig sind, Obwohl die Approximation einer Sinuswelle mit 16 Stufen im Hinblick auf die Qualität der Reproduktion einer Approximation mit 17 Stufen, 18 Stufen oder mehr nachsteht, muß doch beachtet werden, daß eine Approximation mit einer höheren Stufenzahl auch eineiSinus-Wellen-Dekoder erfordert, der komplizierter ist, als derjenige, der bei einer 16-Stufen-Approximation benutzt werden kann. Die vier einfachen Booleschen Ausdrücke unter Tabelle II, die die 16-Stufen-Approximation charakterisieren ermöglichen es, dass der einfache und verhältnismäßig billige Dekoder 25 verwendet werden kann. Betrachtet man beispielsweise den 2°-Ausgang in Fig. 5, der das am wenigsten charakteristische Bit abgibt, so erkennt man, daß dort keine Gatter erforderlich sind. Das Ausgangsprodukt des 2°-Ausganges ist einfach gleich B, nämlich gleich dem drittstärksten kennzeichnenden Bit des mit
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vier Bit arbeitenden Auf-Ab-Zählers. Zur Erzeugung des Ausgangsproduktes am 2 - Ausgang (hier wird das am stärksten kennzeichnende Bit erzeugt) sind ebenfalls keine logischen Gatter bei der Verwirklichung erforderlich. Das Ausgangsprodukt des 2 -Ausganges ist einfach gleich D, D ist das am stärksten kennzeichnende Bit des mit vier Bit arbeitenden Auf-Ab-Zählers. Lediglich zur Erzeugung der Ausgangsprodukte
1 2-
an dem 2 -Ausgang und an dem 2 -Ausgang des Sinus-Wellen-Dekoders 25 sind Gatter erforderlich; doch gerade diese Gatterstrukturen sind vergleichsweise ausserordentlich einfach. Eine Approximation der Sinuswelle mit einer höheren Stufenzahl als 16 würde wesentlich mehr Gatter für den Sinus-Wellen-Dekoder und einen Auf-Ab-Zähler erfordern, der mehr als vier Binärstufen hat.
Bei einer Approximation mit 15 Stufen, 14 Stufen oder sogar ein noch geringeren Stufenzahl würde die Qualtität der Reproduktion ziemlich stark leiden und mit einem höheren Störanteil versehen sein. Die Approximation der Sinuswelle mit 16 Stufen führt daher zu einer optimalen Schaltung mit einem höchstmöglichen Wirkungsgrad. Da der Wirkungsgrad in der Technik den wahren Wert einer Erfindung kennzeichnet, muß diese 16-Stufen-Approximation als eine besonders wertvolle Verwirklichung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe angesehen werden.
Der digitale Sinus-Wellen-Generator arbeitet wie folgt: Der Oszillator 2o und der Teiler 21 erzeugen Zeitgeberimpulse, wie sie unter (a) in Fig. 4 dargestellt sind. Diese Zeitgeberimpulse werden dem Auf-Ab-Zähler 23 zugeführt. Das Auf-Ab-Steuerteil 24 veranlaßt den Auf-Ab-Zähler 23 aufeinanderfolgend wechselweise aufwärts- und abwärts zu zählen, indem es die Polarität des der Auf-Ab-Steuerleitung 34 zugeführten Steuersignales (siehe Fig. 5) jedesmal dann umschaltet, wenn der Binärzähler 23 die 16. Stufe in einer Zählfolge erreicht hat.
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Auf diese Weise läßt das Auf-Ab-Steuerteil 24 niemals zu, daß der Auf-Ab-Zähler 23 "überläuft"; das bedeutet im vorliegenden Beispiel, daß der Zähler von dem Zählzustand 15 in den Zählzustand Null oder von dem Zählzustand Null in den Zählzustand 15 umschaltet. Stattdessen reagiert das UND-Gatter 85 mit den vier Eingängen auf den Zustand 14 und wirkt so auf das J-K-Flip Flop 33 ein, daß dieses bei dem nächsten Zeitgeberimpuls gesetzt wird. Dieser Zeitgeberimpuls schaltet dann den Zähler auf den Zustand 15 und setzt das J-K-Flip Flop 33. Dadurch wird der Auf-Ab-Zähler 23 veranlaßt wieder von dem Zählzustand 15 abwärts zu zählen. Auf ähnliche Weise reagiert das UND-Gatter 9o am K-Eingang des J-K-Flip Flop 33 auf den Zählzustand 1 des Auf-Ab-Zählers 23 und bewirkt, daß das J-K-Flip Flop 33 bei dem nächsten Zeitgeberimpuls zurückgesetzt wird. Dieser Zeitgeberimpuls schaltet den Auf-Ab-Zähler 23 dann auf den Zählzustand Null und setzt das Flip Flop 33 zurück. Dadurch wird der Auf-Ab-Zähler 23 wieder veranlaßt, von dem Zählzustand Null aufwärts zu zählen. Dieser Auf-Ab-Zyklus setzt sich solange fort, wie dem digitalen Sinus-Wellen-Generator Zeitgeberimpulse zugeführt werden.
Der digitale Sinus-Wellen-Dekoder 25 arbeitet mit einem 4-bit-Binärkods(Wellenform (b) in Fig. 4) welchen er von dem Auf-Ab-Zähler 23 empfängt und in einen Binärkodeumsetzt, der eine stufenweise Approximation einer Sinuswelle darstellt. Die von dem Sinus-Wellen-Dekoder 25 erzeugte Wellenform ist unter (e) in Fig. 4 dargestellt. Der Sinus-Wellen-Dekoder 25 arbeitet entsprechend der Tabelle II und stellt eine logische Verwirklichung der vier Booleschen Gleichungen dar, die unterhalb der Tabelle stehen. Die vier Booleschen Gleichungen sind ausserordentlich einfach zu realisieren. Diese einfache Realisierbarkeit ist sehr wichtig.
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Die von dem Digital-Analog-Umsetzer 26 bewirkte, in Fig. 4 dargestelle Sinus-Approximation (f), wird von dem Filter 27 in die gewünschte Sinuswelle,(g) von Fig. umgesetzt.
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Claims (14)

Patentansprüche
1. Digital-Generator zur Erzeugung einer approximierten trigonometrischen Funktion gekennzeichnet durch einen Impulsgeneratorteil (2o, 21 22) zur Erzeugung einer Impulsfolge, durch einen Zählerteil (23, 24), welcher die Impulse der ihm zugeführten Impulsfolge in einem gleichförmigen Zyklus zählt und ein dem Zählergebnis entsprechendes Mnär-kodiertes Ausgangssignal erzeugt, und durch einen Dekoderteil (25), welcher mit dem Generatorteil (2o, 21, 22) nur durch den Zählerteil (23, 24) verbunden ist und v/elcher nur das 'binärkodierte Ausgangssignal des Zählerteiles (23, 24) empfängt und daraus ein "binär-kodiertes Dekoder-Ausgangssignal erzeugt, das die trigonometrische Funktion approximiert.
2. Digital-Generator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Periodenzeit der von dem Dekoder-Ausgangssignal approximierten Funktion im wesentlichen gleich der Periodenzeit des gleichförmigen Zyklus ist, in weichern der Zählerteil (23, 24) die Impulse der Impulsfolge des Impulsgeneratorteiles (2o, 21, 22) zählt.
3. Digital-Generator nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Dekoder-Ausgangssignal approximierte trigonometrische Funktion ein Sinus ist.
4. Digital-Generator nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß dem Dekoderteil ein Digital-Analog-Umsetzer (26) nachgeschaltet ist, dem die Sinus-Approximation des Dekoders (25) zugeführt wird, und daß dem Digital-Analog-Umwandler (26) ein Filter (27) nachgeschaltet ist, welches das Ausgangssignal
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des Digital-Analog-Umsetzers (26) glättet, so daß das Ausgangssignal des Filters (27) ein vom dem Approximationssprüngen befreiter Sinus ist.
5. Digital-Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeneratorteil (2o, 21, 22) einen Oszillator (2o) zur Erzeugung einer stabilen Frequenz (fQ) und einen Modul-X-Teiler (21) enthält, der die stabilde Frequenz (fQ) durch eine bestimmte Zahl teilt, damit die Impulsfolge eine von der bestimmten Zahl abhängigen Wiederholungsrate hat.
6. Digital-Generator nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dem dem Dekoder (25) ein Digital-Analog-Umwandler (26) nachgeschaltet ist, der das binär-kodierte Ausgangssignal des Dekoders (25) in ein Analogsignal umwandelt.
7. Digital-Generator nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß dem Digital-Analog-Umwandler (26) ein Filter nachgeschaltet ist, das das Ausgangssignal des Digital-Analog-Umwandlers (26) zu einer reinen Sinusfunktion glättet.
S. Digital-Generator nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Dekoder (25) eine logische Schaltung enthält.
9. Digital-Generator nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Zählerteil (23,24) ein mit 4 Bit binär-kodiertes Ausgangssignal erzeugt, welches dem Dekoderteil (25) über vier parallele Leitungen ABCD zugeführt wird, daß das binär-kodierte Ausgangssignal des Zählerteiles (23,24) kontinuierlich und zyklisch von einem Dezimalwert Null zu einem Dezimalwert 15 und wieder zu dem Dezimalwert Null variiert wird, daß der Dekoderteil (25) das binär-kodierte Ausgangssignal des Zählerteiles (23,24) modifiziert und auf vier parallelen Ausgangsleitungen ein mit 4 Bit binärkodiertes Dekoder-Ausgangssignal 2°, 2 , 2 , 2? erzeugt,
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dessen am wenigsten kennzeichnendes Bit 2 dein zweitwenigsten kennzeichnenden Bit B des Mnär-kodierten Ausgangssignales des Zählerteiles (23* 24) entspricht, dessen am stärksten kennzeichnendes Bit 2 dem am stärksten kennzeichnenden Bit D des Mnär-kodierten Ausgangssignales des Zählerteiles (23> 24) entspricht, dessen am zweitstärksten kennzeichnende Bit 22 den logischen Ausdruck ABD + CD + AC + BC entspricht und dessen am zweitwenigsten kennzeichnendes Bit 2 dem logischen Ausdruck ÄBC+ABD+ABC+ÄBD entspricht, \irobei DCB und A die binären Ausgangs signale auf den entsprechenden vier parallelen Ausgangsleitungen des Zählerteiles (23, 24) mit einer der Reihenfolge nach abfallenden Kennzeichnungsstärke sind und wobei die Operationszeichen die in der Booleschen Algebra üblichen Operationszeichen sind.
10. Digital-Generator nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Dekoderteil (25) die binär-kodierten Ausgangssignale des Zählerteiles (23» 24) dadurch modifiziert, daß er die entsprechend binär-kodierten Pegelwerte beibehält oder in einer bestimmten Weise abwandelt.
11. Digital-Generator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Zählerteil (23» 24) auf vier parallelen Ausgangsleitungen ABCD ein mit 4- ßit binär-kodiertes Ausgangssignal
" erzeugt*, daß dieses binär-kodierte Aus gangs signal des Zählerteiles (23) kontinuierlich und zyklisch von einem Dezimalwert Null zu einem Dezimalwert 15 und wieder zu einem Dezimalwert Null variiert wird, daß der Dekoderteil (25) das binärkodierte Ausgangs signal des Zählerteiles (23»" 24) modifiziert und auf vier parallelen Ausgangsleitungen ein mit 4- Bit binärkodiertes Ausgangssignal 2 , 2 , 2 , 2? erzeugt, dessen am wenigsten kennzeichnendes Bit 2° dem am zweitwenigsten kennzeichnenden Bit B des binär-kodierten Ausgangssignales des Zählerteiles (23» 24) entspricht, dessen am stärksten
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kennzeichnendes Bit ZJ dem am stärksten kennzeichnenden Bit D des binär-kodierten Ausgangssignales des Zählerteiles (23,
24) entspricht, dessen am zweitstärksten kennzeichnendes Bit
2
2 dem logischen Ausdruck ABD+CD+AC+BC und dessen
am zweitstärksten kennzeichnendes Bit 2 dem logischen Ausdruck ÄBC+ABD+ABC+ÄBD entspricht, wobei D, G, B und A die Signalanteile des binär-kodierten Ausgangssignales des Zählerteiles (23,24) in nach ihrer Kennzeichnungskraft abfallenden Reihenfolge sind und wobei die Operationszeichen die in der Booleschen Algebra verwendeten Operationszeichen sind.
12. Digitaler Sinus-Wellen-Generator gekennzeichnet durch einen Oszillator (2o) zur Erzeugung einer stabilen Grundfrequenz (fQ), durch einen mit dem Oszillator verbundenen Modul-X-Teiler (21), der die Oszillatorfrequenz durch eine ausgewählte ganze Zahl teilt, durch einen mit 4 Bit arbeitenden !
binären Auf-Ab-Zähler (23), dem das Ausgangssignal des Modul-·
X-Teilers (21) zugeführt wird, durch ein Auf-Ab-Steuerteil j
(24), dem ebenfalls das Ausgangssignal des Modul-X-Teilers j 0) zugeführt wird und der den Auf-Ab-Zähler (23) jeweils
am Ende des Zählzyklus umschaltet, derart, daß dieser konti- |
nuierlich auf, ab, auf, ab usw. zählt, durch einen binären ' mit 4 Bit arbeitenden Sinus-Wellen-Dekoder (25), dem als
einziges Eingangssignal das Ausgangssignal des Auf-Ab-ZählersI (23) zugeführt wird und der daraus ein mit 4 Bit binär-kodiertes Ausgangssignal erzeugt, durch einen mit 4 Bit arbeitenden binären Digital-Analog-Umwandler (26), dem das Ausgangssignal des Dekoders (25) zugeführt wird und der als Ausgangssignal
eine Sinusvrellen-Approximation erzeugt, und durch ein Filter I (27), dem das Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers (26J) zugeführt wird und das daraus eine* von Approximationssprüngen befreite Sinuswelle erzeugt.
-18-
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13. Generator nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß der Dekoder (25) ohne Gatter direkt ein 2°-Ausgangssignal erzeugt, daß der Dekoder (25) ferner direkt ohne Gatter ein 2 -Ausgangssignal erzeugt, daß der Dekoder mit Hilfe von vier UND-Gatters (35,4o,45,5o), welche ein ODER-Gatter (55) steuern, ein 2 - Ausgangssignal erzeugt, und daß der Dekoder (25) schließlich mit Hilfe von vier UND-Gattern (6o,65,7o,75), die ein ODER-Gatter (8o) steuern, ein 2 - Ausgangssignal erzeugt.
14. Generator nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß das Auf-Ab-Steuerteil (24) zwei UND-Gatter (85,9o) mit je vier Eingängen enthält, wobei die vier Eingänge jedes UND-Gatters (85,9o) jeweils mit der halben Anzahl der Ausgangsleitungen des Zählers (23) verbunden ist und daß der Auf-Ab-Steuerteil (24) ferner ein J-K-Flip Flop (33) enthält, dessen Eingänge mit den Ausgängen der UND-Gatter (85,9o) verbunden sind und dessen Ausgang mit dem Auf-Ab-Zähler über eine Steuerleitung (34) verbunden ist.
Der Patentanwalt
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