ФОРМИРОВАТЕЛЬ СИГНАЛА СЛОЖНОЙ ФОРМЫ Российский патент 1994 года по МПК H03K4/02 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных устройствах, синтезаторах речевых сигналов ЭВМ, графопостроителях, в кардиологии.

Наиболее близким по технической сущности является формирователь сигналов [1] , содержащий ЦАП, операционный усилитель, тактовый генератор, шину данных, элементы И, делители частоты, триггеры, элементы ИЛИ, регистр сдвига, сумматор, элемент НЕ.

Недостатком данного формирователя является значительный объем данных для формирования сигналов большой протяженности с существенной разностью изменения скорости входного сигнала, что обусловлено алгоритмом пошагового задания пограммы, и ограниченная область применения.

Цель изобретения - расширение области применения за счет сокращения объема задаваемой программы.

Цель достигается тем, что в формирователь сигнала сложной формы, содержащий тактовый генератор, три счетчика, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, операционный усилитель и выходную шину, а также шину данных, введены вторая выходная шина, шина задания скорости нарастания, вход изменения знака первой производной сигнала, два блока сравнения двоичных чисел, формирователь импульсов по фронту и спаду входного сигнала, мультиплексор, информационные входы которого через третий счетчик соединены с тактовыми генератором, а управляющие входы - с выходом второго счетчика и с первой группой входов второго блока сравнения, вторая группа которого является входной шиной задания скорости устройства, выход этого блока связан с входом разрешения счета второго счетчика, счетный вход которого связан с выходом мультиплексора и со счетным входом первого счетчика, вход управления реверсом счета которого соединен с входом знака первой производной и через формирователь импульсов по фронту и спаду входного сигнала - с обнуляющим входом второго счетчика, при этом счет разрешения счета первого счетчика через первый блок сравнения соединен с шиной данных формирователя и своей выходной шиной, которая подключена к ЦАП, причем вторая группа входов первого блока сравнения соединена с шиной данных формирователя сигналов, а выход - с вторым его выходом идентификации данных.

Структурная схема формирователя сигналов приведена на чертеже.

Формирователь сигналов содержит операционный усилитель 1, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2, первый блок 3 сравнения, первый счетчик 4, формирователь 5 импульсов по фронту и спаду, второй счетчик 6, мультиплексор 7, второй блок 8 сравнения, тактовый генератор 9, третий счетчик 10, первую выходную шину "Вых", вторую выходную шину, первую входную шину А данных, вторую входную шину Т скорости нарастания сигнала, третий вход "Знак" изменения знака первой производной формируемого сигнала.

ЦАП 2 через операционый усилитель 1 соединен с выходной шиной "Вых", информационные входы мультиплексора 7 через третий счетчик 10 соединены с тактовым генератором 9, а управляющие входы - с выходами второго счетчика 6 и с первой группой входов второго блока 8 сравнения, вторая группа которого является входной шиной Т устройства задания скорости сигнала, а выход этого блока связан с входом разрешения счета второго счетчика 6, счетный вход которого связан с выходом мультиплексора 7 и со счетным входом первого счетчика 4, вход управления реверсом счета которого соединен с входом знака первой производной "Знак" и через формирователь 5 импульсов - с обнуляющим входом второго счетчика 6, при этом вход разрешения счета первого счетчика 4 через первый блок 3 сравнения соединен со своей выходной шиной, которая подключена к ЦАП 2, причем вторая группа входов первого блока сравнения является входной шиной данных формирователя.

Формирователь сигналов сложной формы работает следующим образом.

В исходном состоянии начальные коды по шинам А и Т в виде набора логических нулей и логических "0" со счетчиков 4 и 6, что обеспечивается сигналом обнуления при включении питания, исключают работу первого 4 и второго 6 счетчиков, так как первый 3 и второй 8 блоки сравнения формируют на выходах команду запрета работы счетчиков. Следовательно, на выходной шине "Вых" формирователя установлен "0".

Начало работы характеризуются подачей сооответствующих кодов: по шине данных А задается требуемый уровень формируемого сигнала U(t) по шине Т скорости нарастания - длительность фронта, по входу "Знак" - наклон фронта в виде логической "1". Набор логических "0" на программных входах мультиплексора 7 обеспечивает формирование на счетном входе первого счетчика 4 сигналов максимальной частоты. Последовательность импульсов с выхода мультиплексора 7 суммируется вторым счетчиком 6, результат сравнивается с входным кодом по шине Т и при совпадении блокирует счетчик 6. В это же время синхронно меняется код на выходе первого счетчика 4, что обеспечивает последовательное увеличение амплитуды сигнала на выходной шине "Вых" с момента совпадения кода со счетчика 4 с кодом по шине А. В результате совпадения кодов блокируется работа счетчика 4 и перкращается изменение выходного сигнала. Данное стационарное состояние сохраняется до момента изменения кода (кодов по шине)/шинам А/Т, обеспечивая формирование составляющей вида
U(t) ≠ A По сформированному сигналу первым блоком 3 сравнения внешний контроллер выдает соовтетствующий код, среди которых высшим рангом приоритета обладает шина А, так как после достижения выходным сигналом заданной величины только изменения по шине А разрешают последующее формирование. Переключение по входу "Знак" позволяет синхронно формировать изменяющийся выходной сигнал.

Технико-экономический эффект от совокупности введенных элементов и связей определяется совместимостью АЦП по Шеннону-Котельникову, когда выдается оптимальный объем информации в процессе преобразования; сокращением затрат на разработку программного обеспечения; сокращением затрат при построении синтезатора речи для диалогового обмена ЭВМ - человек за счет оптимальной организации памяти; минимально необходимым объемом данных в виде двоично-цифрового кода для восстановления требуемого сигнала, который определен теоремами Шеннона и Котельникова; сокращением объема исходных данных в 10-100 раз при формировании сигналов с соотношением частот до 100.

Использование: изобретение может использоваться в измерительных устройствах, синтезаторах речевых сигналов ЭВМ, в кардиологии. Сущность изобретения: устройство содержит операционный усилитель, цифроаналоговый преобразователь, блоки сравнения двоичных чисел, счетчики импульсов, формирователь по фронту и спаду входного импульса, мультиплексор. 1 ил.

ФОРМИРОВАТЕЛЬ СИГНАЛА СЛОЖНОЙ ФОРМЫ, содержащий тактовый генератор, первый - третий счетчики импульсов, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, операционный усилитель и первую выходную шину и шину данных, отличающийся тем, что в него введены шина задания скорости нарастания сигнала, шина изменения знака первой производной, вторая выходная шина, первый и второй блоки сравнения двоичных чисел, формирователь импульсов по фронту и спаду входного сигнала и мультиплексор, информационные входы которого через третий счетчик импульсов соединены с выходом тактового генератора, управляющие входы - с выходом второго счетчика импульсов и с первой группой входов второго блока сравнения двоичных чисел, вторая группа входов которого соединена с шиной задания скорости нарастания сигнала, выход - с входом разрешения счета второго счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом мультиплексора и со счетным входом первого счетчика импульсов, вход управления реверсом счета которого соединен с шиной изменения знака первой производной и через формирователь импульсов по фронту и спаду входного сигнала с обнуляющим входом второго счетчика импульсов, при этом вход разрешения счета первого счетчика импульсов через первый блок сравнения двоичных чисел соединен с шиной данных и своей выходной шиной, которая подключена к входу цифроаналогового преобразователя.