Функциональный генератор Советский патент 1987 года по МПК G06G7/26 

1

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в приборостроении, радиоэлектронике, в автоматизированных измерительных систем (лис), автоматизированных системах контроля (АСК) и в автоматизированных испытательных установках.

Цель изобретения - расширение клас- Q личие 1 свидетельствует о том, что

релейный элемент 4 находится в полоса генерируемых сигналов.

На фиг. 1 приведена структурная схема функционального генератора, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу при генерировании 15 сигналов произвольной формы на фиг„3 - алгоритм программного обеспечения (а - базовый режим, б, в - режим генерирования сигналов произвольной формы),20

Функциональный генератор (фиг.1) содержит переключатель 1, интегра- тор 2, усилитель 3 с управляемым знаком коэффициента усиления, релейный элемент 4, преобразователь 5 тре- 25 угольного сигнала в синусоидальный, согласующий элемент 6, первый-четвер- тый цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 7-10 соответственно, блок 11 управления.

Блок 11 управления содержит генежении, когда рабочими являются напря30

жения ПАП 8 и 10.

В первом случае на интерфейсе 18 ввода-вывода выставляется нуль, а на интерфейсе 17 ввода-вывода макси мальное число. Во втором случае наобо рот. После этого блок 13 переходит к программному опросу старшего разряда интерфейса 22 ввода-вывода, , а напряжения и, и и приближаются к порогу. Релейный элемент 4 срабатывает при достижении нуля, к входу интегратора 2 подключается нулевое напряжение, блок 13 .обнаруживает факт срабатывания релейного элемента 4 по изменению информации в старшем разряде интерфейса 22 ввода-вывода. После этого блок 13 переходит к циклическому опросу состояния клавиатуры блока

16с целью обнаружения факта нажатия какой-либо клавиши. Нажатие недопустимых в данный момент клавиш игнорируется. Допустимым в начале работы является нажатие одной из клавиш выбора режимов - базового режима или режима генерирования сигналов произвольной формы.

ратор 12 синхроимпульсов, блок 13 обработки данных, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 14, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 15, бло 16 задания параметров функции и режимов, первый-шестой интерфейсы вво- да-вывода 17-22 соответственно, шину 23 адреса, шину 24 данных, входы 25 признаков выдачи информации, входы 26 разрешения приема информации, вход 27 Захват блока 13, вход 28 Запрос прерывания блока 13, вход 29 Готовность, входы 30 и 31 синхронизации и вход сброса 32 блока обработки данных.

Перечисленные блоки и элементы соединены по приведенной схеме.

Функциональный генератор имеет выход 33 сигнала синусоидальной формы, вьпсод 34 сигнала прямоугольной формы и выход 35 сигнала треугольной или произвольной формы.

Функциональный генератор работает следующим образом.

После включения генератора устанавливается нулевой потенциал (начальные условия) на выходах 35 и 33. Для этого по программе, записанной

в ПЗУ 15, блок 13 устанавливает нули в интерфейсах 18, 20 и 21 ввода- вывода и анализирует состояние старшего разряда интерфейса 22 ввода - вывода. Наличие там О свидетельствует о том, что релейный элемент 4 находится в положении, когда рабочими являются напряжения ЦАП 7 и 9, Нажении, когда рабочими являются напря

5

0

5

жения ПАП 8 и 10.

В первом случае на интерфейсе 18 ввода-вывода выставляется нуль, а на интерфейсе 17 ввода-вывода максимальное число. Во втором случае наоборот. После этого блок 13 переходит к программному опросу старшего разряда интерфейса 22 ввода-вывода, , а напряжения и, и и приближаются к порогу. Релейный элемент 4 срабатывает при достижении нуля, к входу интегра. тора 2 подключается нулевое напряжение, блок 13 .обнаруживает факт срабатывания релейного элемента 4 по изменению информации в старшем разряде интерфейса 22 ввода-вывода. После этого блок 13 переходит к циклическому опросу состояния клавиатуры блока

16с целью обнаружения факта нажатия какой-либо клавиши. Нажатие недопустимых в данный момент клавиш игнорируется. Допустимым в начале работы является нажатие одной из клавиш выбора режимов - базового режима или режима генерирования сигналов произвольной формы.

Если выбран базовый режим (фиг.За), в котором сигналы выходов 33, 34 и 35 имеют соответственно синусоидальную, прямоугольную и треугольную формы, то блок 13 выдает на интерфейсы 20 и 21 ввода - вывода максимальные числа разных знаков, а на интерфейсы

17и 18 ввода-вывода - одинаковые числа разных знаков, соответствующие начальной частоте. После этого начи- нается генерирование треугольного, пря юугольного и .синусоидального сиг- на-fioB, а блок 13 производит циклический опрос состояние младших разрядов интерфейса 22 ввода-вывода. /По командам с клавиатуры блока 16 можно

5 либо изменить значение частоты путем нажатия клавиш цифр, т.е. поменяв модуль чисел на интерфейсах 17 и 18 ввода-вывода, либо вернуться в состояние выбора режима, когда блок 13

О

5

0

циклически оправшивает младшие разряды интерфейса 22 ввода-вывода.

Режим произвольной формы состоит из двух этапов: этапа ввода данных и этапа генерирования сигналов. При вводе данных сигнала произвольной формы при помощи блока 16 в ОЗУ 14 последовательно вводятся значения абсцисс и ординат Xj,, Ур, х,

«oKt УИЯКС точек излома линейно-ломаной аппроксимации сигнала произвольной формы. При этом вводятся значения длительности сигнала S , длительности периода повторения Т и макси- мальный размах сигнала Е. Окончание ввода отмечается блоком 13 по обнаружению факта нажатия клавиш Конец ввода, после чего по программе, записанной в ПЗУ 15, производится преоб- разование массива координат х , у в массив значений крутизны S. и порогов е каждого из участков аппроксимации (кривая и на фиг. 2). При этом принимается, что 8р , после чего вычисляются значения

S. . -Ь; - - - Сс

X - - X .

1 1-1

ив, с,У,., где 1 - номер участка

d- - коэффициент, равный +1 или -1 в зависимости от совпадения или несовпадения знаков крутизны на соседних участках.

Каждай раз, когда эти знаки совпадают (без учета горизонтальных участков), значение о(; меняется на противоположное .

Если на одном из участков крутиз- на нулевая (S. 0), то вслед за записью нуля в преобразованный массив вносится сначала значение порога е на следующем участке (после горизонтального) , а затем длительность го- ризонтального участка:

t.

XT-- X -5

макс

крутизна следующего участка и очеред- ные значения крутизны и порогов. Например, для сигнала вида U, (фиг. 2) последовательность элементов преобразованного массива имеет вид: So 1 1 г 2 3. еэ 4 О,

Sf,

-4

Ч

Sg, е.

О, е-, , t , S , Sg,

Этап ввода данных заканчивается вычислет1ием и занесением в массив

крутизны и порогов значения паузы 1f Т - Гр и установки заданного начального значения у е,, котора производится пересылкой значения е, на один из интерфейсов 20 или 21 ввда-вывода и максимальной крутизны на один из интерфейсов 17 или 18 ввода-вывода. . Выбор требуемой пары интерфейсов 17, 20 или 18, 21 ввода- вьгоода производится исходя из состояния старшего разряда интерфейса 22 ввода-вывода, которое сигнализирует о положении релейного элемента 4. Окенчание процесса установки у фиксируется блоком 13 по изменению состояния старшего разряда интерфейса 22 ввода-вывода, которое наступает по достижении напряжением U порога срабатывания, что приводит к переключению.релейного элемента 4. Кроме того, в младший разряд интерфейса 19 ввода-вывода блока 13 .выдает нуль, а в интерфейс 21 ввода-- вьшода - значение е (первый порог). Программно номер участка i устанавливается равным единице, а блок 13 переходит к циклическому опросу состояния клавиатуры блока 16 по младшим разряда м интерфейса 22 ввода вывода.

Таким образом, функциональный генератор готов к началу генерирования сигнала произвольной формы. Если бло 13 обнаруживает нажатие клавиши Пуск, то и на интерфейс 17 ввода-- вьгеода вьщается значение S (фиг.Зв) после чего начинается изменение выходного напряжения U., . В этом время блок 13 выдает очередные значения крутизны и порога из подготовленного массива на интерфейсы 18 и 21 ввода- вьшода и переходит к программному опросу старшего разряда интерфейса 22 ввода-вывода для обнаружения факта срабатывания релейного элемента 4 по изменению напряжения U на выходе согласующего элемента 6.

Когда напряжение U., достигает порога, релейный элемент 4 переключается, что приводит к изменению значения и на следующем участке аппроксимации, а блок 13 после изменения состояния старшего разряда интерфейса 22 ввода-вывода переходит к пересылке очередных значений крутизны и порога в свободные интерфейсы 17 и 20 ввода- вьтода. На каждом участке аппроксимации, кроме того, блок 13 анализирует

513416576

младшие разряды интерфейса 22 ввода- const, 1115.1 const), так и вьшода,, чтобы прервать работу генера-сигналы произвольной формы (выход 33) тора, если поступает запрос от блокав режиме генерирования сигналов произ- 16. Если знак очередного значениявольной формы, крутизны совпадает со знаком предыдущего значения, то признак этого запо-Формула изобретения минается и после очередного переброса релейного элемента 4 производится Функциональный генератор, содер- инвертирование состояния младшего ioжащий последовательно соединенные разряда интерфейса 19 ввода-вывода,переключатель, интегратор и преобра- что приводит к инвертированию напря-зователь треугольного сигнала в сину- жения и .соидальный, выход которого является

Затем устанавливаются очередныевыходом синусоидального сигнала гене- крутизна и порог в свободные интер- 15ратора, и релейный элемент, выход фейсы. Усилитель 3 представляет собойкоторого подк,пючен к управляющему звено, коэффициент передачи котороговходу переключателя и является выхо- меняет знак в зависимости от управ-дом сигнала прямоугольной формы гене- ляющего напряжения, поступающего сратора, выход интегратора является младшего разряда интерфейса 19 ввода -уовыходом сигнала треугольной формы вывода.генератора, отличающийся Если блок 13 обнаруживает нулевоеТ м, что, с целью расширения класса значение очередной крутизны S; О,то,.генерируемых сигналов, он содержит передав S. и е. на очередные интер-усилитель с управляемым знаком коэф- фейсы, он воспринимает следующее чис- 25фициента усиления, согласующий эле- ло как требуемую величину задержкимент, первый, второй, третий и чет- t. и после обнаружения факта дости-вертый цифроаналоговьгй преобразова- жения порога е, по изменению состоя-тели и блок управления, состоящий из ния старшего разряда интерфейса 22генератора синхроимпульсов, блока об- ввода - вывода выходит на подпрограм- ЗОработки данных, оперативного и поему на время t.. По окончании задерж-тоянного запоминающих устройств, блоки на действующий интерфейс вместока задания параметров функции и режи- нулевой крутизны пересылается кру-мов работы и с первого по шестой ин- тизна S. и продолжается генериро-терфейсов ввода-вывода, причем инфор- вание сигнала произвольной формы.Окон-,.-мационный вход и выход усилителя с чание генерирования всего сигналауправляемым знаком коэффициента уси- произвольной формы фиксируется бло-ления соединены соответственно с вы- ком 13 по достижению номером участкаходами интегратора и с информационным максимального значения.входом релейного элемента, выход котоПри необходимости повторения гене- орого подключен к входу согласующего

рирования сигнала произвольной формыэлемента, выходы и входы первого и

(т.е. его периодизации) блок 13 от-второго цифроаналоговых преобразовасчитывает время паузы между окончани-телей подключены соответственно к перем предыдущего цикла генерирова ниявому и второму информационным входам

и началом следующего ( Т с) s 45переключателя и к выходам первого и

устанавливает i 1 и переходит квторого интерфейсов ввода-вывода блока

началу генерирования, как описано вы-управления, управляющий вход усилитеше. Если от клавиатуры блока 16 пос-ля с управляемым знаком коэффициента

тупает сигнал на изменение режима ге-усиления соединен с выходом младшего

нерирования, то можно перейти либо ggразряда третьего интерфейса ввода-вык этапу ввода данных, либо к базово-вода блока управления, выходы четверму режиму.того и пятого инетрфейсов ввода-вывоТаким образом, в схеме на фиг. 1да которого подключены к входам соотможно получать как симметричные сиг-ветственно третьего и четвертого циф- нальг (с равными амплитудами и длитель-.. роаналоговых преобразователей, подностями полуволн) треугольной (выходсоединенных выходами соответственно

35), прямоугольной (выход 34) и сину-к первому и второму входам задания

соидальной (выход 33) форм при рабо-порогов срабатывания релейного элете в базовом режиме (lUjI |и 1 мента, информационный вход старшего

разряда шестого интерфейса ввода-вывода блока управления соединен с выходом согласующего элемента, а информационные входы и выходы остальных его разрядов подключены соответственно к выходам и входам блока задания параметров функции и режимов работы, адресные входы всех интерфейсов ввода-вывода, оперативного и постоянного ю запоминающих устройств и адресные выходы блока обработки данных блока управления соединены с шиной адреса, информационные входы первого - пятока обработки данных соединены с соответствующими выходами генератора синх роимпульсов, входы разрешения приема информации оперативного и постоянного запоминающих устройств и шестого интерфейса ввода-вывода блока управления соединены с выходом разрешения приема информации блока обработки данных, выход признака вьщачи информации которого подключен к входам признака выдачи информации всех интерфейсов ввода-вывода и оперативного запоминающего устройства, входы

го инетрфейсов ввода-вьюода, информа-15 Захват и Запрос прерывания блока

ционные входы и выходы блока обработки данных, оперативного запоминающего устройства, постбянного запоминающего устройства и шестого интерфейса ввода-вывода блока управления подключены к общей шине данных, два входа синхронизации, вход сброса блош

f

6578

ка обработки данных соединены с соответствующими выходами генератора синх роимпульсов, входы разрешения приема информации оперативного и постоянного запоминающих устройств и шестого интерфейса ввода-вывода блока управления соединены с выходом разрешения приема информации блока обработки данных, выход признака вьщачи информации которого подключен к входам признака выдачи информации всех интерфейсов ввода-вывода и оперативного запоминающего устройства, входы

обработки данных объединены и являются входом задания логического нуля блока управления, а вход Готовность обработки данных явля0

блока ется Kofi ния.

входом единицы

задания блока

логичес- управлеФ1/г.2

Htm

fВы ход из nodi7ff гронны

Фиг.З

из у дпрогроннйп

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике, радиоэлектронике, приборостроению и может быть использовано в АИС, АСК и в автоматизированных испытательных установках.. Целью изобретения является расширение класса генерируемых сигналов.,Функциональный генератор содержит переключатель 1, интегратор 2, усилитель 3 с управляемым знаком коэффициента усиления, релейный элемент 4, преобразователь 5 треугольного сигнала в синусоидальный, согласующий -элемент 6, цифроаналоговые преобразователи 7-10, блок 11 управления, состоящий из генератора синхроимпульсов 12, блока 13 обработки данных, ОЗУ 14, ПЗУ 15, блока 16 задания параметров функции и режимов работы, интерфейсов ввода-вывода 17- 22, шины 23 адреса, шины 24 данных, входов 25 признаков вьщачи информации, входов 26 разрешения приема информации, входа 27 Захват, входа 28 Запрос прерывания, входа 29 Готовность, входов 30 и 31 синхронизации и входа сброса блока обработки данных, Поставленная цель достигнута благодаря возможности генерирования кусочно-аппроксимируемых сигналов произвольной формы за счет введения в функциональный генератор усилителя с управляемым знаком коэффициента усиления согласующего та, четырех ЦАЦ и цифрового перепрограммируемого блока управления. 3 ил, да 3ti (Л 00 4: 05 СЛ

Редактор М.Дылын

Составитель А.Маслов Техред М.Дидык

Заказ 4438/53Тираж 672Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Корректор М.Максимишинец