Устройство для формирования импульсов сложной формы Советский патент 1984 года по МПК H03K4/92 

Изобретение относится к импульсной технике и может быгь испсшьэовано в аппаратуре контроля аналого-цифровых преобразователей, в комвчу та торах аналоговых сигналов в качестве формирователя управляютих импульсов.

Известно устройство для формирования импульсов колоколообразной форма,, которое содержит два генератора треугольных импульсов, генератор прямоугольных импульсов с регулируемой длительностью импульсов, работающий в едущем режиме, сумл&тор, Г-образный фильтр нижних частот с регулируемой постоянной времени и видеоусилитель {ij .

Недостатком известного устройства является то, что оно построено на аналоговых элементах, которые предпапагают наличие регулировок для обеспечения заданных параметров воспроизводимых импульсов колоколообразной формы, что не технологично и затрудняет унификацию устройст1° . . .::

Известно устройство для формирования импульсов сложной формы, содержсццее делитель частоты, тригге прямой выход которого соединен с первьм входом первого элемента И и инверсный выход - с первым входом второго элемента И, счетный триггер прямой выход соединен с первым входом третьего элемента И, а инверсный - с первым входом четвертого элемента И, счетчик импульсов и демифрат ч, того, входы установки счетчика импульсов через мультиплексор, управляющие входы которюго соединены с выходами адресного регистра, соединены с наборным полем, выходы счетчика импульсов соединены с сортветствуюцими входами элемента И-НЕ,, выход которого соединен с R -входом триггера, 5 -вход которого соединен с выходом третьего элемента И и . перВЕМ входом пятого элемента И, вь ход первого элемента И сЬёд имеи с входом счетного триггера я через инвертор - с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, .выход четвертого элемента Ц соединен с дополнительным входом мультипл«ссора, выход управляемого генератора импульсов соединен с первым входом эле114ента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом энванего г«нерат«:фа импульсов, а выход соединен с вторым входом второго элемента И и - непосредственно с вторым входом первого элемента И и входом делителя частоты, выход которого (Х}единен с первым входом элемента ШШ-НБ,- второй вход которого являетс51 входом синхронизация

устройства, а выход соединен с -5 .входом дополнительного триггера, R -вход которого через формирователь соединен с выходом адресного регистра, а выход - с вторым в содом пятого элемента И, вьЬсод которого соединен с входом дополнительного делителя частоты, выходы которого . через дешифратор соединены с управляющими входами генераторов тока, выходы которых соединены с входом интегратора, выход которого соединен с аналоговым су А атором 2 .

Недостатком язвестного устройства является невозможность формирования колоколообразных сигналов.

Целью изобретения является раачирение Функционгшышх возможностей

устрсЛства путем обеспечения возможности формирования колоколообразных сигналов.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для формирования импульса сложной формы, содержащее делитель частоты, триггер, прямой вход которого соединен с перркм входом первого элемента И, а инверсный выход - с первым входом второго элемента И, счетный триггер, прямей выход которого соединен с первой группой входов первого блока элементов И, а инверсный - с первой группой входов второго блока элементов И, счетчик юшульсов и дешифратор, введены блок элементов ИЛИ и блок инверторов, цифровой компаратор, последовательно соединенные накапливапиий сумматор, и цифроаналоговый преобразователь, причем выход делителя частоты соединен с вторыьш входами первого и второго элементов И, выходн которых соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входшли счетчика импульсов, выходы разрядов которого соединены с второй группой входов первого блока элементов И, группами входов дешифратора и блока инверторов и первой группой входов цифрового компаратора, вторая группа входов которого соединена с установочны ш входгми устройства и делитепя частоты, а выход соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выIходом дешифратора и входом счетноjro триггера, а выходы иивер ropos со&кияены с «тороЛ группой . вхсщов STOporo влокд элекюнтов И, выходы которого соединены с первой группе входов блока элементов ИЛИ, вторая группа входов которого соединена с выходами первого блсжа элементов И, а выхода соединены с входам накапливающего сумматора.

На фиг. 1 изображено устройство для формирования сложных сигналов; , на фиг. 2-4 - вр енные диаграммы, поя1сняищие работу устройства.

Устройство для фО1 4Нрования сложных сигналов содержит вход 1 частота квантования устройства, установочный вход 2, делитель 3 частоты, компаратор 4/ первый блок элементов И. первый элемент И 6, счетчик 7 импульсов, выпсКпненный реверсивным, блок 8 инверторов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9, выход 10 устройства, второй элемент И 11, 12, блок 13 элементов ИЛИ, накапливакщи сумматор 14, триггер 15, счетный триггер 16, второй блок 17 элементов 1Л, сигнал 18 на прямом внходе триггера 15, сигнал 19 с инверсного выхода триггера 15, сигнал 20 на прюлом выходе счетного триггера 16, сигнал 21 на инверсном выходе счетного триггера 16, сигнгш 22 на выходе элемента И 6,сигнал 23 на выходе элемента И 11, снгнгш 24 на выходе цифрового компаратора 4, сигнал 25 на выходе Дешифратора 12, сигнал 26. на выходе ЦАП 9 при исключении накапливающего сумматора 1 сигнал 27 на выходе 10 устройства при н шичии накапливагапего сумматора 14.

Прямой вход триггера 15 соединен с входом первого элемента И 6, а инверсный выход - с входом второго И 11, счетный TfHirrep 16, прямой выход которого соединен с группой входов первого блока 5 элементов И, а инверстЛ - с первой группой входов второго блока 17 элементов И, счетчик 7 иишульсов и дешифратор 12, блок элементов ИЛИ 13 и блок 8 инвертсфов, компаратор 4, последовательно соединенные накапливающий сумматор 14 и цифроаналоговый преобразователь 9, причем выход делителя 3 частоты соединен с втсфыми входами первого 6,и второго 11 элементов И, выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитагачим входами счетчика 7 юшульсов, выходы разрядов которого соединены с второй группой входов первого блока 5 элементе И, группами входов дешифратора 12, блока 8 инверторов и первой группой входов цифрового компаратора 4, вторая группа входов которого соединена с установочными входами 2 устройства и делителя 3 частоты, а выход соединен с первым входом (Триггера 15, второй вход которого I соединен с выходом дешифратора 12 :и входом счетного триггера 16, а выходы блока б инверторов соедине1Ш с второй группой входов второго блока 17 элементов И, выходы которого соединены с первой группой входов блока 13 элементов ИЛИ, вторая группа входов которого соединена с выходами первого блока 5 элементов И, а выходы соединены с входами накапливающего сумматора 14.

Устройство работает следукщим образом.

Первоначально по установочному входу 2 устройства выставляется коэффициент деления делителя 3 частоты и код, соответствугапий порогу цифрового кс шаратора 4. Изменение коэффициента деления определяет крутизну фронтов импульсов треугольной формы и соответственно импульсов колоколообраэной формы. Порог цифрового компаратора 4 олределя ет общее накопление логических 1 в реверсивном счетчике 7 и соответсственно амплитуду воспроизводимых импульсов колоколообразной форюл Предположим, что в исходном состоянии на прямых въкоягах. триггера 15 и счетного триггера 16 установлены единичные потенциалы (логические ) В этом случае импульсы с заданнойчастотой через первый элемент И 6 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 7. Оцновро енно с поступлением логических 1 в реверсивный счетчик 7 осуществляется непрерывное считывание информации со всех разрядов счетчика 7. Многоразрядные кодовые слова с выхода реверсивного счетчика 7 через первый блок 5 элементов И и блок 13 элементов ИЛИ записываются в накапливающий сумматор 14, выполняющий функции интегратора. Еспг в накапливаюцем сумматоре 14 осуществляется последовательное накопление кодовых слов на отрезке от О до 1 , т.е. в пределах переднего фронта первого IMпульса треугольной формы (фиг.2) то на выходе ци оаналогового преобразователя 9 и соответственно на выходе 10 устройства будет сформирована парабола, составляющая часть переднего фронта выходного импульса. При достижении в реверсивнсм счетчике 7 числа равного порогу цифрового компаратора 4 (верьшна импульса треугольной ) формир;уется на его выходе логический О , переключается Т1жггер 15, закрывается для прохождения импульсов первый элемент И 6 и отк{швается второй элемент И 11. В этом случае ютульсы начинают поступать на вычитаюций вход реверсивного счетчика 7 и, тем самом, начинает фО1 4ироваться задний 4ФОНТ первого импульса треугольной формы. Однако кодовые слова с реверсивного счетчика 7 продолжают поступать в накапливающий су 1атор 14 и на выходе 10 устройства, плавно сопрягаясь, формируется вторая парабола, которая составляет ВТОРУЮ часть переднего фронта воспроизводи МОго импульса колоколообраэной формы. При окончании фогянирования згщнего фронта импульса треугольной формы реверсивный счетчик 7 обнуляется, на выходе дершфратора 12 ну левого состояния формируется логитриггер 15 и счетный ческий триггер 16 переключаются. В этом случае элемент И 11 и блок 5 элемен тон И закрываются для прохождения импульсов, а элемент И б и блок 17 элементов И открываются. При этом импульсы в реверсивный счетчик 7 поступают на суммируиций вход и начинает формироваться передний фрон второго импульса треугольной Кодовые слова с выхода реверсивного счетчика 7 через блок 8 инверторов блок 17 элементов И и блок 13 элементов ИЛИ поступают в сумматор 14 Однако сумматор 14 в этом случае уже выполняет не накапливаетпую функцию, а выполняет функцию вычитания КОДО31К слов по TQMy закону как осуществлялось накопление, но в обратном порядке. Для обеспечени вычитания в сумматоре 14 в предложенном устройстве введен блок 8 инвертора, на выходе которого формируются кодовые слова в дополнительном коде. Задний фронт воспроизводимого импульса колоколообразной формы формируется также как и перед ний фронт из двух сопряженных пара бол, котЬрые формируются по передн му и заднему фронтам второго импульса треугольной формы. После ок чания формирова ния заднего фpqнтa второго импульса треугольной заканчивается процесс формирования воспроизводимого импульга, наприме колоколообразной формы и начинаетс формирование следующего импуль.са. На фиг. 2 и 3 изображены импуль огибавшие которых анешртически мог быть представлены соответственно следующими математическими выражениямипри Oit t при Cit62f 0 при -|(t-2t), при 2titi3{: -j(t-2C)-2A при 3tit 4f где A- амплитуда значений импульс .треугольной формы; - длительность фронтов импул сов треугольной форЧ . мы, Интегрируя указанное выражение, получа.ем при О t t -A(-2ttt), при t fii 2 f при 2titt2C )-АС при . At(-4) + 8AC, при 3C4U4C Анализируя огибающую импульса после интегрирования видим, что передний и.-задний фронты образуются при помощи плавного сопряжения двух парабол, т.е. сформированны8 на фиг. 3 импульс представляет собой импульс колоколообразной формы. Технический эффект достигается тем, что в пределах заданной длительности колоколообразного импульса формируются два взаимно инвертированных симметричных треугольных импульсов. Интегрируя огибающую треугольных импульсов, формируются передний и задний фронты воспроизводимого импульса колоколообразной формы при помощи плавного сопряжения двух парабол. Для упрощения структуры предлагаемого устройства операция интегрирования осуществляется на базе накапливающего сумматора и Устройство выполнено полностью на логических элементах вычислительной техники. Построение устройства на логических элементах позволило также по заданной программе установочньаи кодом изменять параметры (крутизна фронтов, амплитуда и длительность) воспроизводимых импульсов колоколообразной формы. Предлагаемое устройство технологически может быть выполнено на базе одной микросхемы с большим коэффициенте интеграции, не требует регулировки и может использова-ься в устройствах с различным техническим назначением. Точность формирования воспроизводимых импульсов определяется только разрядностью фо1 4ирования кодовых слов, записываемых в накапливающий сумматор и соответственно разрядностью сопряженногр преобразователя код - напряжение. Положительный эффект от использования предлагаемого устройства может быть проиллюстрирован на следующем примере. При коммутации аналоговых сигналов, изменяющихся по амплитуде в диапазоне 40 дБ, прямоугольньпуш импульсами образуются выбросы напряжения/ составляквдие 40% от всего динамического диапазона изменения амплитуд сигналов, т.е. образуется очень большая нерабочая зона. Предлагаемое устройствр позволяет полностью исключить выбросы напряжения в моменты коммутации аналоговых сигналов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ 1|МПУЛЬСОВ сложней ФОРМЫ, содержащее делитель частоты, триггер, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, а инверсный выход - с первьм входом второго элемента И, счетный триггер, прямой выход которого соединен с первой группой входов первого блока элементов И, а инверсный - с первой группой входов второго блока эл&леятов И, счетчик импульсов и дшиифратор., отличающееся тем, что, с целькн расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности формирования колоколоббразных сигналов, в него введены блок элементов ИЛИ и блок инверторов, цифровой компаратор, последовательно соединенные накапливающий сумматор и цифроаналоговый преобразователь, причем выход делителя частоты соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычиташаим входами счетчика импульсов, выходы разрядов которого соединены с второй группой входов первого блока элементов И, группами входов дешифратора и блока инверторов и первой группой входов цифрового компаратора, вторая группа входов которого соединена с установочными § входами устройства и делителя частоты, а выход соединен с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом дешифратора и входом счетного -триггера, выходы блока инверторов соединены с втос рой группсЛ входов второго блока элементов И, выходы кочарого соединены с первой группой входов блока элементов ИГО1, вторая группа входов котсфого соединена с выходами первого блока элементов И, а выхоСП м эо ды соединены с входами накапливгиэлалго сумматора. эо

1