SU1092483A1 - Функциональный генератор - Google Patents

Abstract

1. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий генератор тактовых импульсов , счетчик адреса, подключенный выходами к входам запоминающего устройства значений синусов, и цифроаналоговый преобразователь, соединенный выходом с входом фильтра нижних частот, выход которого  вл етс  выходом функционального генератора, отличающийс  тем, что, с целью расширени  класса воспроизводимых функций, в него дополнительно введены элемент И,.счетчик аргумента, блок пам ти частот, преобразователь код-частота, блок пам ти амплитуд, . блок выбора характеристик генерируемой функции и блок умножени , подключенный выходами к входам цифроаналогового преобразовател , первой группой входов - к выходам запоминающего устройства значений синусов, а второй группой входов - к выходам блока пам ти амплитуд, соединенного первой группой адресных входов с первой группой выходов блока выбора характеристик генерируемой функции и с первой ГР5ШПОЙ адресных входов блока пам ти частот, а второй группой адресных входов - с выходами счетчика аргумента и с второй группой адресных входов блока пам ти частот, подключенного выходами через преобразователь код-частота к счетному входу счетчика адреса, соединенного установоч- . нымн входами с второй группой выходов блока выбора характеристик генерируемой функции, подключенного первым входом к шине запуска функционального генератора, вторым входом - к выходу переполнени  счетчика аргумента, первым выходом - к входам управлени  установкой кода счетчика аргумента и счетчика ад.реса., вторым входом - к первому входу элемента i И, а третьей группой выходов - к ус (Л тановочным входам счетчика аргумента , соединенного счетным входом с выходом элемента И, подключенного BTOPbiM входом к выходу генератора тактовых импульсов. 2. Генератор по п. 1, о т л и ч а-I го ц и и с   тем, что блок выбора характеристик генерируемой функции содержит регистры, программные переключатели , формирователь импульсов и триггер, подключенный установочным входом и входом обнулени  к первому и второму входам блока выбора характеристик генерируемой функции соответственно , а выходом - к второму выходу блока выбора характеристик генерируемой функции и к входу формировател  импульсов, соединенного выходом с первым выходом блока выбора характеристик генерируемой функции и с управл ющими входами четырех регистров, каждый из которых подключен информационными входами к вьгхо-дам соответствующего программного

Description

переключател , причем выходы первого и второго регистров  вл ютс  первой группой выходов блока выбора характеристик генерируемой функции, а

выходы третьего и четвертого регистров - второй и третьей группами выходов блока выбора характеристик генерируемой функции.соответственно.

Изобретение относитс  к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано дл  генерировани  сигналов сложной формы, в частности осциллирующих функций.I. Известен функциональньш генерато содержащий генератор импульсов, пре образователь код-частота, блок управлени , элемент ИЛИ, формировател периода, распределитель, блок пам ти , регистр, коммутатор и цифроаналоговые преобразователи 1 . Недостатком этого генератора  вл етс  ограниченный класс воспроизводимых функций. Известен также функциональный генератор , содержащий генератор импул сов, делитель частоты, счетчики, ком мутаторы, сумматоры, запоминающие устройства, блоки переключателей, умножители, формирователь импульсов триггер, ключ, блок сравнени , квадратор , цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот l2j. Недостатками данного генератора  вл ютс  сложность технической реали зации и пониженное быстродействие. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  функциональный генератор, содержащий генератор тактовых импуль сов, счетчик адреса, подключенный вы ходами к входам запоминающего устрой ства значений синусов, и цифроаналоговый преобразователь, соединенный выходом с входом фильтра нижних частот , выход которого  вл етс  выходом функционального генератора, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика адреса, а выходы запоминающего устройства соединены с входами цифро-.ан логового преобразовател  СЗ. Недостатком такого генератора  вл етс  ограниченный класс воспроизаодимык функций из-за ограниченности объема запоминающего устройства, не позвол ющего воспроизводить, в частности осциллирующие функции. Цель изобретени  - расширение класса воспроизводимых функций. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в функциональный генератор, содержащий генератор тактовых импульсов , счетчик, подключенный вь1ходами к входам запоминающего устройства значений синусов, и цифроаналоговый преобразовательS соединенный выходом с входом фильтра нижних частот, выход которого  вл етс  выходом функционального генератора, дополнительно введены элемент И, счетчик аргумента , блок пам ти частот, преобразователь код-частота, блок пам ти амплитуд, блок выбора характеристик генерируемой функции и блок умножени , подключенный выходами к входам цифроаналогового преобразовател , первой группой входов - к выходам запоминающего устройства значений синусов, а второй группой входов к выходам блока пам ти амплитуд, соединенного первой группой адресных входов с первой группой выходов блока выбора характеристик генерируемой функции и с первой группой адресных входов блока пам ти частот, а второй группой адресных входов - с выходами счетчика аргумента и с второй группой адресных входов блока пам ти частот, подключенного выходами через преобразователь код-частота к счетному входу счетчика адреса, соединенного установочными входами с второй группой выходов блока выбора характеристик генерируемой функции, подключенного первым входом к шине запуска функционального генератора, вторым входом - к выходу переполнени  счетчика аргумента, первым выходом к входам управлени  установкой кода счетчика аргумента и счетчика адреса , вторым входом - к первому входу элемента И, а третьей группой выходов - к установочным входам счетчика аргумента, соединенного счетным входом с выходом элемента И, подключенного вторым входом к выходу генератора тактовых импульсов. Блок выбора характеристик генерируемой функции содержит регистры, программные переключатели, формирователь импульсов и триггер, подключенный установочным входом и входом обнулени  к первому и второму входам блока выбора характеристик генерируемой функции соответственно, а выходом - к второму выходу блока выбора характеристик генерируемой функци и к входу формировател  импульсов, соединенного выходом с первым выходом блока выбора характеристик ге- , нерируемой функции и с управл ющими входами четырех регистров, каждый из которых подключен информационными входами к выходам соответствующего программного переключател , причем выходы первого и второго регистров  вл ютс  первой группой выходов блока выбора характеристик генерируемой функции, а выходы третьего и четвертого регистров - второй и третьей группами выходов блока выбора характеристик генерируемой функции соответственно. На фиг. 1 изображена блок-схема функционального генератора; на фиг.2 функциональна  блок-схема выбора характеристик генерируемой функции; на фиг. 3 - примеры, по сн ющие работу функционального генератора, Функциональный генератор содержит генератор 1 тактовых импульсов, элемент И 2, счетчик 3 аргумента, блок 4 выбора характеристик генерируемой функции, блок 5 пам ти частот, блок 6пам ти амплитуд, преобразователь 7код-частота, счетчик 8 адреса, запоминающее устройство 9 значений синусов, блок 10 умножени , цифроана логовый преобразователь 11 и фильтр 12 нижних частот, шину 13 запуска. Блок 4 содержит триггер 14, форми рователь 15 импульсов, четыре программных переключател  1б(, 16п, I6j, 164 и четыре регистра i/ , i/2 . Первую группу выходов блока 4 образуют выходы 18 регистра 17 и выходы 19 регистра 17, вторую гру пу выходов блока 4 образуют выходы 20 регистра 17 , третью группу выходов блока 4 образуют выходы 21 регистра 17 , второй выход блока 4 обозначен позицией 22, первый выход - 23. В основе работы функционального генератора лежит представление осциллирующих специальных функций в виде синусоидального напр жени  с непрерывно измен ющейс  амплитудой и частотой A(t + t)(to + t) +ia , где tp - исходный момент времени; fg - исходна  фаза колебани . Введение исходного момента времени св зано с тем, что некоторые специальные функции имеют в начале координат значени  равные бесконечности и их необходимо генерировать, начина  с определенного значени  аргумента . Амплитудна  и частотна  функции A(t) и c)(t) записьшаютс  в виде последовательности цифровых кодов в запоминающее устройство 5 частот и запоминающее устройство 6 амплитуд. Выбор этих последовательностей производитс  одновременно кодом счетчика 3 аргумента, у которого выходы разр дов подключены к второй группе адресных входов блоков 5 и 6. Перва  группа адресных входов этих блоков задаетс  с блока 4 и обозначает вид специальной функции и ее номер. Функциональный генератор работает следующим образом. Пусковой импульс по входу 24 запускает триггер 14 (фиг. 2). С пр мого выхода триггера 14 потенциал логической 1 по выходу 22 блока 4 оступает на первый вход элемента И 2 открывает его. Тактовые импульсы с генератора 2 тактовых импульсов через элемент И 2 поступают на счетньш вход счетчика 3 аргумента. Этот же потенциал логической 1 с триггера 14 поступает на формирователь . 15 импульсов, который по переднему фронту вырабатывает короткий импульс. Внутри блока 4 этот импульс поступает на управл ющие входы регистров 17 4 регистры производитс  запись кодов с программных переключателей 16 - 16. Код программного переключател  16 обозначает вид специальной функции, например, 0001 - функции Бессел , 0110 - поли5 номы Лагерра и т.п. Код программного переключател  16 обозначает номер функции, например, 0000 - функ ци  Бессел  Jo(t), 0111 - функци  Бессел  Jy.(t) и т.д. Код программного переключател  16} обозначает исходную фазу колебани  Y, код программного переключател  16 обозначает значение аргумента, с которого начинаетс  формирование специальной функции. Короткий импульс с формировател  15 по выходу 23 блока 4 поступает на входы управлени  установкой кода счетчика 3 аргумента и счетчика 8 адреса. В счетчик 3 аргумента по этому импульсу заноситс  код начального значени  аргумента с группы выходов 21 блока 4, в счет ,чик 8 адреса заноситс  код исходной фазы колебаний с группы выходов 20 блока 4. Таким образом, генерирование специальной функции начинаетс  с некоторых исходных значений аргумента и начальной фазы. Импульсы генератора 1 тактовых им пульсой, поступающие на вход счетчика 3 аргзт 1ента через элемент И 2, измен ют число на выходах разр дов счетчика 3. Этим измен етс  адрес на вторых группах адресных входов запоминающих устройств 5 и 6 и на выходах этих устройств по вл ютс  коды значений амплитудной и частотно функций дл  выбранного вида и номера функции, заданных по первым группам адресных входов устройств 5 и 6 с блока 4. Код частотной функции посту пает на преобразователь 7 код-частота , с выхода которого импульсы переменной частоты поступают на счетный вход счетчика 8. Число на выходах разр дов счетчика 8 мен етс  быстрее или медленнее в зависимости от кода частотной функции. В запоминающем устройстве значений 9 синусов хран тс  значени  синусов чисел,поступающих на адресные входы. Эти синусы в виде цифровых кодов поступа ют на первую группу входов блока 10 умножени , а на вторую группу входов ; этого блока поступает код амплитудной функции с запоминающего устройст ва 6. Цифровой код произведени  с вы ходов блока 10 умножени  поступает на цифроаналоговыр преобразователь 1 83 где преобразуетс  в аналоговое напр жение , фильтр 12 нижних частот сглаживает ступенчатые изменени  этого напр жени . На фиг. 3 в качестве примеров представлены амплитудные и частотные функции дл  11-й функции параболического цилиндра Y, (t) и дл  2-й функции Бессел  J (t). Значени  амплитудной и частотной функций дл  каждого конкретного случа  определ ютс  непосредственно по графикам и таблицам специальных функций, так как аналитически их определить трудно. Например, амплитудную функцию можно приближенно построить по значени м максимумов осциллирующей функции , а частотную - по интервалам между нул ми. Полученные дискретные значени  на графике соедин ютс  плавной линией, а затем аппроксимируютс  ступенчатой функцией (фиг, 3). Ступенчато измен ющиес  значени  амплитудной и частотной функций дл  различньпх: специальных функций записываютс  в блоки 5 и 6 пам ти. В таком виде функциональный генератор готов к работе. Программными переключател ми 16/, - 164 задают вид и номер функции, начальную фазу (например , на фиг. За при t о начальна  фаза равна 180 , а на фиг. ЗБ О ) и, при необходимости начальное значение аргумента (така  необходимость возникает в тех случа х, если в точке t О начальное значение специальной функции равно бесконечности . При аппаратурной реализации функциональный генератор несложен: счетчики 3 и 8 потребуют по 2 микросхемы К155ИЕ7, блоки выбора характеристик 4 микросхемы К155ИР13 и одну К155ТМ2, ПЗУ 5,6,,9 по 1-2 микросхемы К556РТ5, преобразователь код-частота импульсов - 2 микросхемы К155ИЕ8 и 2 - К155ИЕ5, блок умножени  потребует 8 микросхем,.цифроаналоговый преобразователь 1t и фильтр 12 нижних частот по 1 микросхеме. Вместе с остальными узлами это составл ет 27-30 микросхем (все расчеты даны дл  8-разр дной реализации генератора ) .

сригЛ

cpus.Z

а

lltw

{

V7

Т Т1ТПТ ТТГГГТТТТТТПТ1

qfJi/г.З

/Л /

-/

Y

Claims (2)

1. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий генератор тактовых импульсов, счетчик адреса, подключенный выходами к входам запоминающего устройства значений синусов, и цифроаналоговый преобразователь, соединенный выходом с входом фильтра нижних частот, выход которого является выходом функционального генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, в него дополнительно введены элемент И,.счетчик аргумента, блок памяти частот, преобразователь код-частота, блок памяти амплитуд, . блок выбора характеристик генерируемой функции и блок умножения, подключенный выходами к входам цифроаналогового преобразователя, первой группой входов - к выходам запоминающего устройства значений синусов, а второй группой входов - к выходам блока памяти амплитуд, соединенного первой группой адресных входов с первой группой выходов блока выбора характеристик генерируемой функции и с первой группой адресных входов блока памяти частот, а второй группой адресных входов - с выходами счетчика аргумента и с второй группой адресных входов блока памяти частот, подключенного выходами через преобразователь код-частота к счетному входу счетчика адреса, соединенного установоч- . ными входами с второй группой выходов блока выбора характеристик генерируемой функции, подключенного первым входом к шине запуска функционального генератора, вторым входом - к выходу переполнения счетчика аргумента, первым выходом - к входам управления установкой кода счетчика аргумента и счетчика адреса, вторым входом - к первому входу элемента И, а третьей группой выходов - к установочным входам счетчика аргумента, соединенного счетным входом с выходом элемента И, подключенного вторым входом к выходу генератора тактовых импульсов.

2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что блок выбора характеристик генерируемой функции содержит регистры, программные переключатели, формирователь импульсов и триггер, подключенный установочным входом и входом обнуления к первому и второму входам блока выбора характеристик генерируемой функции соответственно, а выходом - к второму выходу блока выбора характеристик генерируемой функции и к входу формирователя импульсов, соединенного выходом с первым выходом блока выбора характеристик генерируемой функции и с управляющими входами четырех регистров, каждый из которых подключен информационными входами к выходам ‘соответствующего программного

SU „„1092483 переключателя, причем выходы первого и второго регистров являются первой группой выходов блока выбора характеристик генерируемой функции, а выходы третьего и четвертого регистров - второй и третьей группами выходов блока выбора характеристик генерируемой функции соответственно