Цифровой генератор сигналов Советский патент 1985 года по МПК H03K3/80 

сравнения, с собственным первым входом и первым входом вычитателя, второй вход которого подключен к выходу и второму входу третьего сумматора, при этом второй вход блока сравнения соединен с выходом и третьим входом второго сумматора, выход блока сравнения соединен с вторым входом сумматора по модулю два и входами синхронизации второго и третьего c i iMaторов, выход вычитатепя подключен к входу дешифратора, С-вход регистра

сдвиги подключен к выходу элемента ИЛИ, третий выход блока синхронизации через второй вход переключателя подключен к счетному входу счетчика частоты, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, а выход переноса подключен к собственному R-входу, второй вход преобразователя напряжение-частота является входом задания амплитуды выходного сигнала, входы регистра констант подключены к шине констант генератора.

ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ, содержащий счетчик тактов, дешифратор, блок синхронизации, блок сравнения, счетчик импульсов, группу К элементов И, элемент ИЛИ, сумматор по модулю два, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены преобразователь напряжение частота, регистр сдвига, регистр констант, счетчик частоты, переключатель, три элемента И, три сумматора, вычитатель, блок дешифраторов, блок счетчиков, группа К триггеров, коммутатор, причем первый выход блока синхронизации сое-.динен -с пбрвыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с соответствукяцими выходами регистра сдвига, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика тактов, выходы которого соединены с соответствующими входами блока дешифраторов, выходы которого соединены с соответствующими S-входами группы триггеров, выходы которых соединены с первыми входами группы элементов И, а выход последнего триггера соединен, кроме того, с первым входом элемента ИЛИ и первым входом третьего элемента И, вторые входы группы элементовИ объединены и соединены с первым выходом преобразователя напряжение - частота, выходы группы элементов И соединены с соответствующими счетными входами блока счетчиков, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами коммутатора, выходы которого являют-, ся выходом генератора, знаковый вход коммутатора соединен с выходом сумматора по модулю два, а управляю(Л ,щий вход соединен с выходом дешифратора, выход второго элемента И соединен со счетным входом счетчика импульсов, управляющим входом первого сумматора, К -вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, R-входом блока счетчиков, R- входами второго и третьего суммато j ров, К. -входами счетчика тактов и счетчика импульсов не вторым входом элемента ИЛИ, третий вход кото Ю рого соединен с вторым выходом блока синхронизации, первым входом преобразователя напряжение - частота первым входом сумматора по модулю два, первым входом переключателя, 3 -входом регистра сдвига и R-входами группы триггеров, первый выход регистра констант соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров, второй выход регистра констант через второй вход третьего элемен- , та И соединен с вторым входом второго сумматора, выход первого суммато; ра соединен с первым входом блока

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использоваг но в автоматизированных системах кон,троля и управления, а также для анализаторов сигналов в радиофизике, океанологии.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора за счет обеспечения автоматического регулирования параметров выходного сигнала.

На чертеже представлена структурная цифрового генератора сигналов.

Цифровой генератор сигналов содер жит преобразователь 1 .напряжение-частта, последовательно соединенныесчетчик 2тактов,блок 3дешифраторов,группу Ктриггеров 4,группуК элементов И 5 блок 6счетчиков икоммутатор 7.Первый выход блока 8 синхронизации соединен с входами первого и второго элементов И 9 и 10, второй и третий выходы блока 8 синхронизации соединены с входами переключателя 11, выход которого подключен к входу счетчика 12 частоты. Выход счетчика 13 аргумента подключен через первый вход элемента ИЛИ 14 к управляющему входу двухразрядного регистра 15,

Выходы сумматоров 16, 17 и 18 соединены со своими первыми входами, регистр 19 констант подключен к второму и третьему входам соответственно второго сумматора 17 и третьего сумматора 18, к второму входу которого подключен выход элемента И 20, а выходы первого сумматора 16 и

третьего- сумматора 18 соединены с соответствующими первым и вторым входами вычитателя 21. Входы блока 2 сравнения соединены-с выходами первого сумматора 16 и второго сумматора 17, а выход через сумматор 23 по модулю два - со знаковым входом коммутатора 7, управляющий вход которого подключен к выходу дешифратора 24.

Цифровой генератор работает следующим образом.

В исходном состояний все счетчики и сумматоры обнулены, а в регистр 19 констант записан код числа где N - количество точек формируемого сигнапа на периоде его представления. Блок 3 дешифраторов установлен на срабатьшание при поступлении в счетчик 2 тактов таких тактов, номер i Которых пропорциогГален значению i-и координаты синусои.ды из первой четверти ее периода.

Генератор работает в двух режимах.

Первый режим: генерирование дискретных отсчетов одной гармоники с постоян1}ым числом дискрет N на период и постоянной амплитудой Uo (частота задается блоком 8 синхронизации) .

Второй режим: генерирование дискретных отсчетов ряда гармоник с переменным числом дискрет N N/m и переменным значением амплитуд 0, 35 В первом режиме переключатель 11 установлен в положение 25. К входу преобразователя 1 напряжение - частота подключается напряжение Uo задающее уровень максимального отсчета гармонического сигнала U,cosuJ-t Одновременно включается блок 8 синхронизации, содержащий например, генератор импульсов (ГТИ),делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД.) для задания ряда тактовых частот, интегрирующую RC-цепь подключенную к источнику питания через кнопку Пуск, причем выход f Cцепи через вторые контакты кнопки подключен к третьему выходу блока 8 синхронизации. С второго выхода блока В синхронизации подается импульс запуска на тактовый вход преобразователя 1 напряжение - частота (вследствие чего на его выход.поступает поток импульсов F ), а через . элемент ИЛИ 14 этот импульс поступает на управляющий вход двухразрядного регистра 15, записывая на первый разряд импульс 1, поступивший одно временно на его информационный вход. Этот же импульс поступает на первые входы группы К триггеров 4, устанавливая их в состояние, при котором группа К элементов И 5 открывается для прохождения потока импульсов .FQ в блок 6 счетчиков. Потенциал с первого разряда регистра 15 открывает первый элемент И 9 для прохождения тактовых импульсов с первого выхода блока 8 синхронизации на вход счетчика 2 тактов, а элемент И.10 остается закрытьм. Одновременно с третьего выхода блока 8 синхронизации импульс 1 через первый вход переключателя 11 поступает в счетчик 12 частоты, записывая в него единицу. В этом состоянии цифровой генератор начинает формировать ординаты cos-сигнала на интервале . Через элемент И 9 на вход счетчика 2 тактов поступает поток тактовых импульсов, и при достижении в счетчике 2 определенного кода происходит срабатывание первого из дешифраторов в.блоке 3, который изменяет состояни первого триггера группы триггеров 4, потенциал которого, в свою очередь, закрьшает первый элемент группы элементов И 5 для дальнейшего прохождения импульсов FO , при этом в счетчике на первом входе блока 6 счетчи-,55

ков накапливается код С1, пропорциональный произведению напряжения UQ на первое значение ординаты косинуса. 1

сравнения и вычитателя 21, при этом в сумматоре 16 также производится сложение кода из счетчика 12 ( ) 424 Счетчик 2 тактов, продолжая счет, через определенное количество i тактовых импульсов, пропорциональное амплитуде ординат синусоиды, формирует последовательно на -м, 3-м, К-м выходах блока 3 дешифраторов единичные импульсы. Последовательно срабатывают 2-й, К-й триггеры группы триггеров 4, прерывая поток импульсов FO на соответствующие 2-й, 3-й, К-й входы блока 6 счетчиков. Таким образом, в блоке 6 счетчиков накоплена последовательность про изведений ряда ординат синусоиды (косинусоиды) на интервале Jf/2 на значение на:пряжения Um. .,::,(,i,2,...,(K-i), где i - номера выходов блока 6 счетчиков или номера ряда интервалов времени, в течение которых формируются соответствующие ряды, « Л/4. После срабатывания последнего триггера 4 импульс с его выхода закрывает последний элемент И 5 и через элемент ИЛИ 14 поступает на управляющий вход двухразрядного регистра 15 сдвига. Импульс 1 в нем сдвигается с первого разряда во второй, благодаря чему закрывается прохождение тактовых импульсов через элемент И 9 и открьюается через элемент И 10. Указанный импульс поступает также на управляющий вход элемента И 20. Из регистра 19 констант в сумматор 17 считьшается код N/4, а в сумматоре 18 остается нулевой код . Формирование адреса для опроса соответствующего счетчика в блоке 6 счетчиков и.вывода через коммутатор -7 Sin 7 ординат род -сигнала на интервале 2п7 производится при помощи сумматоров 16, 17 и 18 и блока 22 сравнения следующим образом. Для получения на выходе цифрового генератора, например, cos-сигнала первый тактовый импульс подается через элемент И 10 на вход счетчика 13 аргумента и на первый управляющий вход (вход считывания) сумматора 16, из которого нулевой код считьшается на входы блока 22

с предьщущимкодом , формируя но вьш код А,. В блоке 22 сравнения код А сравнивается с ко дом А/4 N/4 для управления знаком вы ходной ординаты сигнала, а в вычитателе 21 формируется разность кодов с выходов сумма:торов 16 и 18 А. что в режиме генерирования косинусоиды соответствует номеру счетчика на вькоде О блока 6 счетчиков.

Второй тактовый импульс, поступая на сумматор 16, считывает из него код А 1 в блок 22 сравнения и в вычитатель 21 и одновременно является тактом суммирования. Код А с первого входа сумматора 16 суммируется с-кодом , подключенным к второму его входу, а суммд.их запоминается в сумматоре 1о до еледующего такта. При этом в блоке 22 сравнения вновь сравнивается код А с кодом N/4. При условии А д ,4 блок 22 сравнения .не формирует управляющий импульс на изменение содержимого сумматоров 17 и 18, а на выходе сумматора 23 по модулю два остается потгнциал, соответствующий положительному знаку косинус-сигнала (sgnfcos )i На выходе вычитател 21 формируется модуль разности кодов АС(0-1)1, который, поступая в дешифратор 24, формирует импульс

опроса Счетчика на выходе 1 блока

6 счетчиков.

35

Процедура формирования адресов опроса аналогичным образом продолжается до ( N/4+1)-го тактового импульса. При проверке условия A.(f. блок 22 сравнения формирует импульс несоответствия, который поступает на управляющие входы сумматоров 17 и 18, являясь командой сложения (суммируя код , считанньшиз, регистра, 1 9 констант, с предыдущими содержимым этих сумматоров) и командой изменения знака для сумматора 23 по модулю два.

Следующие тактовые импульсы считьшают на вторые входы блока 22 сравнения и вычитателя 21 новые коды, которые теперь сравниваются в блоке 22 сравнения на соответствие условию A..L.li, а в вычитателе 21 вычитаются из кода р - N/2, где р - номер перехода cos-сигнала через нулевой уровень, что в общем виде описывается выражениями:

р 70 ; i 1, N

предыдущий знакпри|пхи -+ р - sgnC. J

-Г V N 1

измененный знак при .

Причем в режиме 1 , а в режиме 2 01 1,2,..., N.

: Таким образом осуществляется приведение кода сигнала К первой четверти периода сигнала, записанной (накопленной) в соответствую1цих К счетчиках блока 6 счетчиков.

Во втором режиме генерирования ряда гармонических сигналов работа осуществляется аналогичным образом. Например, при синтезе ряда Фурье, описывающего спектр входного сигнала, необходимо формировать ряд cosсигналов кратных частот с амплитудами, равными выборкам U(mu-t} входного сигнала.

В этом случае переключатель М установлен в положение 26, а на вход генератора поступает последовательность выборок (mui) , задающая амплитуды генерируемых сигналов При поступлении первой выборки U на управляющий вход преобразователя 1 напряжение - частота подается сигнал запуска. На выходе преобразователя -1 напряжение. - частота формируется последовательность импульсов пропорциональной частоты 1 , а в счетчик 12 частоты через второй вход переключателя 11 записывается единица, задавая шаг изменения ординат выходного сигнала (шаг опроса ) из блока 6 счетчиков.

При поступлении второй выборки Utв преобразователь 1 и в счетчик 12 частоты от блока 8 синхронизации подается второй импульс запуска, устанавливая в счетчике 12 частоты число , а на выходе преобразователя 1 формируется поток импульсов F . Этот же импульс запуска устанавливает сумматор 23 по модулю два в положение, соответствующее положительному знаку выходного сигнала. По тактовым импульсам i 1,2,...,N с выхода элемента И 10 сумматор 16 формирует последовательность кодов Aj. mx, имеющих шаг , т.е. в блоке 6 счетчиков опрашиваются счетчики с-номерами А j.,2,4,..., поступая непрерывно на выход коммутатора 7, благодаря чему выходной

сигнал имеет частоту, в 2 раза большую, чем при . При этом изменени знака (полярности) сигнала, осуществляется при помощи блока 22 сравнения и сумматора 23 по модулю два аналогично вьпиеописанному.

При поступлении N-ro тактового импульса на выход элемента И 10 в счетчике 13 аргумента образуется импульс переполнения, который подается на управляющие входы блока 6 счетчиков и сумматоров 16,17 и 18 и

через элемент ИЛИ 14 - на управляющий вход двухразрядного регистра 15 сдвига, сдвигает 1 из второго разряда (обнуляет регистр 15), благодаря чему закрывается прохождение тактовых импульсов через элемент

И 10.

Этой микрооперацией генератор подготовлен для генерирования следующего гармонического сигнала частоты (т+1) при новом значении амплитуды Wns+v