Цифровой генератор функций Советский патент 1988 года по МПК G06F1/02 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах метро логического обеспечения измерений параметров сигналов, регистрируемых при поиске и разведке месторождений полезных ископаемых гармоническими электромагнитными методами, кроме того, может найти применение при

настройке и поверке аппаратуры для обнаружения мест коррозии подземных

трубопроводов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет упрощения перенастройки фаз и ампли туд выхлопных сигналов„

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого цифрового гене ратора; на фиг. 2 - пример реализа ции формирователя фазы

Устройства состоит из генератора 1 тактовых импульсов, делитель 2 час тоты, первого, второго, третьего и четвертого адресных счетчиков 3-6,, преобразователя 7 двоичного кода в позиционный, FS-триггера 8, первого и второго формирователей фаз 9 и 10, первого, второго и третьего счетных триггеров 11-13, второго 14, перво- го 15 и третьего 16 элементов задержки, первого коммутатора 17, блока 18 хранения составляющих сигнала, блока 19 хранения значений коэффициентов умножителя 20, второго коммутатора 21, первого 22, четвертого 23, пято го,24, второго 25 и третьего 26 ре гистров.

Входы 27 и 28 соответственно входы остановки (СТОП) и зайуска (ПУСК) генератора, а выходы 29-31 - соответственно первый, второй и тре- тий его цифровые вькоды. Выходы 32 и 33 соответственно первый и второй входы формирователя 9 фаз, вы- ход 34 - его выход. Формирователь 9 и 10 фаз состоит из элемента ЮШ 35, делителя 36 частоты, счетного триггера 37 и элемента И 38.

В качестве коммутаторов 17 и 21 могут быть использованы мультиплексор и демультиплексор.

Цифровой генератор функций работает следующим образом.

Устройство генерирует три цифровые синусоиды одинаковой частоты, но с рс1зличными регулируемыми амплитудами и фазами. А плитуды регулисЮ

5

0

5 30

Q

0

г

руются изменением коэффициентов, записанных в запоминающем устройстве 19, а требуемое значение фаз задается коэффициентами пересчета счетчиков, содержащихся в формирователях 9 и 10 фаз (фиг,-2). Значения коэффициентов задаются с пульта управления (не показан).

Генератор 1 вырабатывает периоди ческую импульсную последовательность, поступающую на вход делителя 2 частоты. Счетчик 3 содержит 2 выхода и производит вьздачу в двоичном; коде адресов для первого коммутатора 17, блока 19, второго коммутатора 21. Адресные счетчики 4-6 генерируют 2 адресов и содержат вькод переполйе- ния CR, Каждьш канал коммутатора содержит р+1 входов, причём вход старшего разряда каждого канала используется для задания знака синусоиды. Коммутатор содержит также р выходов для блока 18 и (р+)-й для передачи- знака с выхода счетчиков 4-6 на выходы устройства. В блоке 18 записано в порядке возрастания адресов от 0.. .0 до 1 1... 1 , 2 значений синусоиды в диапазоне от О до 180 с шагом 80V2

Требуемая дискретность значения синусоидального сигнала обеспечивается соответствующим выбором числа разрядов п блока 18, В блоке 19 содержатся 3 ячейки, в которых записаны коэффициенты, на которые умножаются соответствующие цифровые синусоиды. Требуемая дискретность регулирования синусоидального сигнала обеспечивается выбором числа разрядов одной ячейки, на фиг,1 это число равно п.

Предлагаемый генератор может находиться в двух режимах: Стоп и Пуск. В режиме Стоп на вход 27 .- подан потенциал логич ;ской единицы, а на вход 38 - логического нуля, В режиме Пуск потенциалы на входы 27 и 28 меняются на противоположные. В режиме Стоп тригг€;р 8 переводится в состояние логической единицы и образовавшийся при этом на его выходе положительный потенциал обнуляет делитель 2, счетчик:и 3-6, формирователи 9 и 10 фаз, триггеры 11-13 и регистры 22-26, Перечисленные элементы схемы находятся в обнуленном состоянии до смены потенциалов на входах 27 и 28, В момент переключения потенциалов на вьжоде триггера

о появляется потенциал логического нуля, в результате чего снимается блокировка по входам установки в ноль подклдаченных к выходу триггера j 8 делителя 2, счетчиков 3-6, формирователей 9-10, триггеров 11-13, регистров 22-26.

Импульсная последовательность с частотой fp, поступающая с выхода 10 генератора 1 на вход делителя 2 преобразуется в последовательность импульсов с частотой Го(К - коэффициент деления частоты делителя 2). Под воздействием каждого импульса с t5 выхода делителя 2 на цифровых выходах счетчика 3 происходит смена afsr ресов для управления коммутаторами 17 и 21, Двоичный код адреса с выхода счетчика 3 преобразуется в пози- 20 ционный преобразователем 7, на выходах которого последовательно Ъоявля- . ются положительные импульсы для управления работой счетчиков 4-6, причем до включения кнопки Пуск на 25 первом выходе преобразователя присутствует потенциал логической единицы, а на втором и третьем - логического нуля. Импульсы с первого выхода преобразователя 7 поступают на тактовый ЗО вход адресного счетчика 7 непосредг , в результате чего на выходе последнего происходит смена адресов для формирования первой синусои-

соиды и в пятый регистр 24 - значения третьей синусоиды. Выдача кодов синусоид осуществляется в момент появления кода первой синусоиды, т.е. под действием очередного импульса с первого выхода преобразователя 7.

Элементы 14-16 задержки введены для компенсации задержки распространения сигналов в счетчиках 4-6,комму- , таторе 17, запоминающих устройствах, 18 и 19, умножителе 20 и коммутаго- . В момент смены знака каждой из синусоид на выходах переполнения счетчиков 4-6 появляются положительные импульсы под действием которых на выходах триггеров 11-13 появляются потенциалы логической единицы, которые поступают через коммутаторы 17 и 21 на выходы устройства и служат для определения знака синусоиды (потенциал логического нуля на выходах триггеров 11-13 обозначает отрицательное значение синусоиды, а логической единицы - волну),

Таким образом, за два цикла сМены адресов на выходах каждого из счетчиков 4-6 генератор вырабатьюает коды трех синусоидальных сигналов в диапазоне от О до 360 . Этот процесс непрерывно повторяется до остановки генератора сигналом Стоп.

Для изменения сдвига фаз с между

положительную полуды сразу после нажатия кнопки Пуск,, синусоидами или их амплитудных значе НИИ А необходимо нажать кнопку Стоп,

а импульсы с второго и третьего вй- ходов преобразователя 7 поступают на тактовые входы адресных счетчиков 5 и 6 спустя некоторые интервалы времени, равные сдвигам фаз второй и третьей синусоиды. Сдвиги фаз задаются формирователями 9 и 10,

Синхронно с формированием очередного адреса на выходах ,1 счетчиков 4-6 открьшаются . соответствующие каналы коммутатора 17 и на выходе блока 18 появ ляются соответствующие коды генерируемых синусоид, которые последовательно умножаются с помощью умножителя 20 на соответствующие постоянные коэффициенты, записанные для трех синусоид в блоке 19,

Одновременно с появлением кодов синусоид на выходах умножителя 20 открьюаются каналы коммутатора 21 и j в первый регистр 22 записьшаются значения первой синусоиды, в четвертый регисти 23 - значения второй сину-

40

45

50

55

с пульта управления необходимо набрать требуемые значения Cf и А и при нажатии кнопки Пуск описанный процесс повторится.

В режиме Стоп на входы делителя 36 и триггера 37 поступает потенциал логической единицы, который сбрасьюа- ет указанные делитель и триггер в нуль и блокирует их по тактовому входу. При включении- предлагаемого генератора в режим Пуск - с делителя 36 и триггера 37 снимается блокировка. Б результате на выходе делителя 36 под действием тактовых импульсов с второго выхода преобразователя 7 (фиг.1) через интервал времени, равный сдвигу фазы, появляется положительный потенциал, который, поступая на счетный вход триггера 37, переводит его в единичное состояние. Обра- узовавшимся на выходе триггера 37 потенциалом обнуляется и блокируется счетчик 36 и дается разрешение на

соиды и в пятый регистр 24 - значения третьей синусоиды. Выдача кодов синусоид осуществляется в момент появления кода первой синусоиды, т.е. под действием очередного импульса с первого выхода преобразователя 7.

Элементы 14-16 задержки введены для компенсации задержки распространения сигналов в счетчиках 4-6,комму- , таторе 17, запоминающих устройствах, 18 и 19, умножителе 20 и коммутаго- . В момент смены знака каждой из синусоид на выходах переполнения счетчиков 4-6 появляются положительные импульсы под действием которых на выходах триггеров 11-13 появляются потенциалы логической единицы, которые поступают через коммутаторы 17 и 21 на выходы устройства и служат для определения знака синусоиды (потенциал логического нуля на выходах триггеров 11-13 обозначает отрицательное значение синусоиды, а логической единицы - волну),

Таким образом, за два цикла сМены адресов на выходах каждого из счетчиков 4-6 генератор вырабатьюает коды трех синусоидальных сигналов в диапазоне от О до 360 . Этот процесс непрерывно повторяется до остановки генератора сигналом Стоп.

Для изменения сдвига фаз с между

положительную полу0

5

0

5

с пульта управления необходимо набрать требуемые значения Cf и А и при нажатии кнопки Пуск описанный процесс повторится.

В режиме Стоп на входы делителя 36 и триггера 37 поступает потенциал логической единицы, который сбрасьюа- ет указанные делитель и триггер в нуль и блокирует их по тактовому входу. При включении- предлагаемого генератора в режим Пуск - с делителя 36 и триггера 37 снимается блокировка. Б результате на выходе делителя 36 под действием тактовых импульсов с второго выхода преобразователя 7 (фиг.1) через интервал времени, равный сдвигу фазы, появляется положительный потенциал, который, поступая на счетный вход триггера 37, переводит его в единичное состояние. Обра- узовавшимся на выходе триггера 37 потенциалом обнуляется и блокируется счетчик 36 и дается разрешение на

прохождение через элемент 38 такто- вых импульсов с 32 на выход 34 формирователя фазы.

Таким образом, предлагаемый гене ратор вырабатьшает три цифровые си- нусоиды с регулируемыми амплитудами и фазами. Поскольку для изменения фазы нет необходимости . перепрограм- мировать постоянные запоминающие устройства (как зто предусмотрено в прототипе), достаточно изменить лишь коэффициент делания частоты де- лителя 36 (фиг.2), то тем самым уп рощается настройка генератора на за- данные сдвига фазы,, Независимое регулирование амплитуд синусоид осущест вляется предварительной записью в блок хранения требуемых значений кО эффициентов,

Формула изобретения

Цифровой генератор функций, со- держащий генератор тактовых импульсов, делитель частоты, четыре адресных счетчика, два коммутатора, блок хранения составляюсщх сигнала и пер вый регистр, прич;ем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу делителя частоты, выход которого подключен к счетному входу первого адресного счетчика, выходы второго, третьего и четвертого адресных счетчиков подключены соответственно к первому, второму и третьему информационным, входам первого коммутатора;, выход которого подключен к адресному входу блока хранения составляющих сигнала, второй информационный выход второго коммутатора подключен к входу данных первого регистра, выход которого подключен к первому -ВЫХОДУ генератора,, отличающийся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей за счет упрощения перенастройки фаз и «амплитуд выкодньк сигналов, в него введены преобразователь двоичного кода в позиционный, RS-триггер, три счетных триггера;,два формирователя фаз, блок хранения значений коэффициентов, умножитель, три элемента задержки, четыре регист ра, причем вход оста.нова генератора подключен к S-входу и RS-триггера, к R-входу которого подключен вход за пуска генератора, выход RS-триггера подключен к входам сброса делителя частоты, первого, второго, третьего

и четвертого адресных счетчиков, первого, второго и третьего счетных триггеров, первого, второго, третье - с го, четвертого и пятого регистров, первым входам первого и второго формирователей фаз, выход первого адресного счетчика подключен,к входу преобразователя двоичного кода в пози-

10 ционный, управляющим входом первого и второго коммутаторов и адресному входу блока хранения значений коэффициентов, первый выход преобразователей двоичного кода в позиционный

15 подключен к счетному входу второго адресного счетчика и через первьм элемент задержки - к синхронизирующим вхо дам первого, второго и третьего регистров, второй выход преобра-

20 зователя двоичного кода в позицион- .ный подключен к второму входу первого формирователя фаз, выход-которого подключен к счетному входу третьего адресного счетчика и через второй

25 элемент задержки - к синхронизирующему входу четвертого регистра, третий выход преобразователей двоичного кода в позиционный подключен к второму входу второго формирователя

30 фаз, выход которого подключен к счетному входу четвертого адресного счетчика и через третий элемент задержи ки - к синхронизирующему входу пятого регистра, выходы переполнения второго, третьего и четвертого адресных счетчиков подключены соответственно к счетным входам первого, второго и третьего счетных триггеров, выходы которых подключены к входам старших

4Q разрядов первого, второго и третьего информационных входов .первого коммутатора, выходы блока хранения составляющих сигнала и блока хранения значений ко эффициентов подключен к

д5 первому и второму информационным входам умножителя, выход которого подключен к информационному входу второго коммутатора, вход старшего разряда которого подключен к вьпсоду - старшего разряда выхода первого коммутатора, второй и третий выходы второго коммутатора подключены к входам данных четвертого и пятого регистров соответственно, выходы четвертого и пятого регистров подключены к вхог дам данных второго и третьего регистров соответственно, выходы второго и третьего регистров подключены к второму и третьему выходам генератора .

35

50

55

J

С

39

J

ся

с

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для метроло1ги- ческого обеспечения геофизических информационно-измерительных систем, реализующих гармонические электромагнитные методы поиска и разведки месторождений полезных ископаемых. Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет упрощения перенастройки фаз и амплитуд выходных сигналов. Генератор цифровых функций состоит из генератора тактовых импульсов, делителя частоты, четырех адресных счетчиков, преобразователя двоичного кода в позиционный RS-триггера, двух формирователей фаз, трех счетных триггеров, трех элементов задержки, первого коммутатора, блока хранения составляющих сигнала, умножителя, второго коммутатора и пяти регистров. Поставленная цель достигается за счет введения преобразователя двоичного кода в позиционный, КБ-триггера,трех счетных триггеров, двух формирователей фаз, блока хранения значений коэффициентов умножителя, трех элементов задержки и четырех регистров. Генератор вырабатьшает на своих выходах три цифровых синусоиды, он позволяет регулировать амплитуды и фазы генерируемых сигналов с пульта управления, за счет чего значительно возрастает производительность настройки и поверки геофизических информационно-измерительных систем. 2 ил. S (Л

3

УЗ

пГ

15 -I

37

(Д/г.2