Функциональный генератор Советский патент 1987 года по МПК G06G7/26 

11

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в гибридных вычислительных и моделирующих системах требующих преобразования цифровых сигналов в аналоговые.

Целью изобретения является повышение точности и расширение частотного диапазона воспроизводимых сигналов .

На чертеже показана блок-схема функционального генератора. Функциог нальный генератор содержит генератор 1 импульсов, блок 2 памяти, первый и второй генераторы 3 и 4 пилообразного напряжения, блок 5 вычитания, триггер 6, с первого по пятый регистры 7-11, с первого по пятый цифроанало- говые преобразователи 12-16, с первого по третий управляемые генерато- ,ры 17-19 тока, первый и второй неуправляемые генераторы 20 и 21 тока, первьш и второй согласующие резисторы 22 и 23, первый и второй аналоговые сумматоры 24 и 25, вход 26 сброса и вход 27 запуска функционального генератора. Блок 2 памяти выполнен на адресном счетчике 28 и оперативном запоминающем устройстве 29. Каждый из сумматоров 24 и 25 выполнен на операционном усилителе, в цепь отрицательной обратной связи которого включен масштабирующий резистор, причем инвертирующий вход усилителя является сигнальным, входом сумматора, а неинвертирующий вход соединен с шиной общего потенциала устройства (вместо двух операционных усилителей может быть использован двухканальный операционный усилитель с управляемым включением каналов).

Функциональный генератор работает следующим образом.

В исходном состоянии адресный счетчик 28 и регистры 7-11 устанавливаются в нулевое состояние подачей на вход 26 сброса соответствующего сигнала, триггер 6 может находиться в любом состоянии. Предварительно перед началом восстановления сигнала в запоминающее устройство 29 по шине данных от ЭВМ заносится информация об узловых значениях ординат восстанавливаемого сигнала, а также служебная информация о масштабе времени (д,пительности участков интерполяции) Масштаб времени определяет период

0854

5

0

5

0

5

0

5

0

5

следования импульсов синхронизации с выхода генератора импульсов 1. При подаче на вход 27 запуска управляющего импульса отрицательной полярности значение первой ординаты с выхода блока памяти 2 поступает ла вход регистра 7 и вход вычитаемого блока 5 вычитания, на вход уменьшаемого которого поступает нулевое значение, содержащееся в регистре 7. Следовательно, на выходе блока 5 присутствует информация, определяемая разницей между значением первой ординаты и значением нуля, хранящимся в регистре 7. При этом в регистрах 8-11 хранятся) нули, которые поступают на соответствующие цифроаналоговые преобразователи 12 - 15, которые на своих выходах (|юрмируют нулевые значения токов.

Для упрощения выполнения операции вычитания, а также цифроаналогового преобразования, при восстановлении двухполярного аналогового сигнала информация в блок памяти 2 заносится в дополнительном.коде, далее, неуправляемые генераторы тока 20 и 21, подключенные к выходам цифроанало- вьгх преобразователей 15 и 13, обеспечивают автоматическое смещение тока на выходе этих цифроаналогрвых преобразователей на величину их старшего разряда, тем самым обеспечивается возможность получения на выходе двухполярного напряжения. Управляемые генераторы тока 17 и 18, включенные на выходе цифроаналоговых преобразователей 14 и 12, используются для получения на выходе устройства двухполярного напряжения восстанавливаемого сигнала. Управление генераторами 17 и 18 осуществляется импульсами сглаживания, поступающими с выходов генераторов 3 и 4 пилообразного напряжения, через согласующие резисторы 22 и 23 на их управляющие входы и одновременно на аналоговые входы цифроаналоговых преобразователей 12- и 14, Если триггер 6 находится в единичном состоянии, то он дает разрешение на формирование сглаживающих импульсов генератору 3, а по генератору 4 производится обратный ход пилы путем разряда его конденсатора. Далее единица на прямом выходе триггера разрешает суммирование в аналоговом сумматоре 24, который выделяет на своем выходе через резистор обратной связи величину напряжения, пропорциональную сумме токов, имеющих место на выходе управляемого генератора 18, неуправляемого генератора 21 и току с выходов цйфроанало- говых преобразователей 12 и 13 четной разности значений ординат и четных значений ординат.

Так как в регистре 8 четных значений ординат и регистре 10 четных значений разности ординат хранится ноль, то на сигнальный вход суммато- ра 24 поступает ток с выходов цифро- аналоговых преобразователей 12 и 13, равный нулю, следовательно на выходе функционального генератора значение напряжения также равно нулю. Первым синхроимпульсом, появившимся на выходе генератора импульсов 1, через время, определяемое масштабом вре- мени, поступающим с выхода кода длительности участков интерполяции блока памяти 2 на входы управления генератора 1, триггер 6 сменит свое состояние на противоположное. На его инверсном выходе сформируется положительный фронт, который является управляющим фронтом для занесения в регистр 11 нечетной разности значений ординат и регистр 9 нечетных Значений ординат. Так как в исходном состоянии все регистры были в нуле- вом состоянии, то в регистр .9 нечетных значений ординат опять записывается нулевое значение, следова- тельно на выходе преобразователя 15 формируется ступенька тока величиной равной нулю. На вход регистра 11 нечетной разности ординат поступает раница между значением первой ординаты

с выхода блока памяти 2 и нулем с выхода регистра 7. Следовательно, эта разница, равная значению первой ординаты, записывается в регистр 11.

В соответствии с кодом, поступаю- tOftM с выходов регистров 9 и 11 на цифровые входы, цифроаналоговых преобразователей 14 и 15 и пилообразным.

сглаживающим напряжением генератора (вырабатываемом в соответствии с заданной длительностью),которое поступает на аналоговый вход цифроаналого вого преобразователя нечетных значе- ний разности ординат 14 и на вход управления управляемого генератора тока 17 через согласующий резистор 23, получим, что суммарное значение токов на выходе цифроаналоговых пре

5fO. 15 20 , -30 5, з40

108544

образователей 14,15

45

4 -50

55

и генераторов тока 17 и 20, поступающее на сигналь- гдый вход аналогового сумматора 25, линейно нарастает от нуля в начале первого подынтервала интерполяции, до величины, равной значению первой ординаты в конце первого подынтервала. На зтом заканчивается первый такт восстановления аналогового сигнала по нечетному каналу.

По приходу второго синхронизирующего импульса с выхода генератора им- пульсоа, 1, из блока памяти 2 будет считано третье узловое значение ординаты, которое поступит на вход вычитаемого блока 5 и вход регистра 7. При зтом значение второй узловой ординаты будет записано в регистр 7, с выхода которого оно поступит на вход уменьшаемого блока 5. Код разности между первым и вторым значением ординат, который перед началом второго такта бьш сформирован на выходе блока 5, будет переписан в регистр 10 четной разности значений ординат, а значение первой ординаты будет записано в регистр 8 четных ординат. Следовательно, цифроаналоговый преобразователь 13 четнь:х ординат возьмет на себя удержание тока на уровне разницы между значением первой ординаты и нулем (равным значению первой ординаты) , полученным в нечетном интерполяционном такте, которое в виде ступеньки тока этой величины будет поступать на сигнальный вход аналогового сумматора 24, включенного триггером 6 в режим суммирования по четному каналу в соответствии с приходом второго синхроимпульса. Как и в первом нечетном такте, с появлением положительного фронта на прямом выходе триггера начнет формироваться второй четный импульс сглаживания на выходе генератора 3, которьй поступает на аналоговый вход цифроаналого- гового преобразователя 1 четных значений разностей ординат, а также через согласующий резистор 22 на вход управления генератора 18. В дальнейшем принцип работы устройства не отличается от вышеизложенного. При этом управление длительностью участков интерполяции и реализация двухканального режима генерации выходных сигналов (позволяющая совместить во времени формирование линейно изменяющегося напряжения на выходе одного из генераторов 3, А и сброс напряжения на выходе второго из этих генераторов) обеспечивают повышение точности и расширение частотного диапазона воспроизводимых сигналов.

Формула изобретения

Функциональный генератор, содер- жащий блок памяти, соединенный выходом кода узловых з-начений ординат с первым входом блока вычитания, а входом - с выходом генератора импульсов, первый и второй дифроаналоговые преобразователи, выходы которых подключены к первому и второму сигнальным входам первого аналогового сумматора, соединенного выходом с выходом функционального генератора, и первый генератор пилообразного напряжения , подключенный выходом к аналоговому входу первого цифроана- логового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона воспроизводимых сигналов, в него введены второй генератор пилообразного напряжения, триггер, второй аналоговый сумматор, с третьего по пятый цифроаналоговые преобразователи, пять регистров, три управляемых генератора тока, два неуправляемых генератора -тока и два согласующих резистора, при этом выхо генератора импульсов соединен со .сченым входом триггера и входом управления записью первого регистра, подключенного информационным входом к выходу кода узловых значений ординат блока памяти, а выходом - к информационным входам второго и третьего регистров и второму входу блока вычитания, . соединенного выходом с информационными входами Четвертого и пятого регистров, выходы которых подключены к цифровым входам первого и третьего цифроаналоговых преобразователей соответственно, при этом

триггер соединен прямым выходом с

Редактор Н.Горват

Составитель С.Казинов Техред М.Ходаннч .

Заказ 1894/47 Тираж 673Подписное

ВНВДПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

входами управления записью второго и четвертого регистров, входом сброса первого генератора пилообразного напряжения и стробирующим входом первого аналогового сумматора, а инверсным выходов - с входами управления записью третьего и-пятого регистров, входом сброса второго генератора пилообразного напряжения и стробирующим входом второго аналогового сумматора, подключенного соответственно выходом к выходу функционального генератора,, а первым сигнальным входом к выходу третьего цифроаналогового преобразователя и выходу первого управляемого генератора тока,а вторым сигнальным входом - к выходу - етвер- ТОГ9 цифроаналогового преобразователя и выходу первого неуправляемого генератора тока, причем управляющий вход управляемого генератора тока через первый соглас уюпщй резистор соединен с аналоговым входом третьего цифро- аналогового преобразователя и выходом второго генератора пилообразного напряжения , подключенного информационным входом к информационному входу первого генератора пилообразного на- пряжепия и выходу второго -управляемого генератора тока, управляющий вход которого соединен с выходом пятого цифроаналогового преобразователя, подключенного входом к управляющему входу генератора импульсов и выходу кода длительностей участков интерполяции блока памяти, причем пер-. вьй сигнальный вход первого аналогового сумматора соединен с выходом третьего управляемого генератора тока, yпpaвляшш й вход которого через второй согласующий резистор подключен к выходу первого генератора пилообразного напряжения, а выходы второго и третьего регистров соединены с входами второго и четвертого цифроаналоговых преобразователей соответственно, а выход второго неуправляемого генератора тока подключен к второму сигнальному входу первого аналогового сумматора.

Корректор С.Шекмар

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - повьшение точности и расширение частотного диапазона воспроизводимых сигналов. Функциональный генератор содержит генератор 1 импульсов, блок 2 памяти, два генератора 3 и 4 пилообразного напряжения, блок 5 вычитания, триггер 6, пять регистров 7-11, пять цифроана- логовых преобразователей 12-16, три управляемых генератора 17-19 тока, два неуправляемых генератора 20 и 21 тока, два согласующих резистора 22 и 23, два аналоговых сумматора 24 и 25. Принцип действия устройства основан на двухканальном формировании выходных сигналов методом кусочно-линейной интерполяции с произвольным разбиением на одынтервалы , что позволяет обеспечить повьшение точности и.расширение частотного диапазона за счет оптимального выбора разбиения и совмещения во времени формирования линейно-изменяющегося напряжения на выходе одного из генераторов 3,4 с одновременным сбросом второго из этих генераторов.. ил. S (Л (вне. со 00 ел 4