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

(Л

4;

со о со

Од

функциональных возможностей устройства за счет обеспечения выдачи значений генерируемой функции в виде приращений. Генератор содержит задающий генератор 1, первый элемент И 2, третий элемент ИЛИ 3, пятый элемент И 4, первый счетчик 5, первую 6 и вторую 7 схемы сравнения, первый 8 и второй 9 регистры, второй 10 и третий 11 элементы И, первый RS-триггер 12, Т-триггер 13, третий RS-триггер 14, первый элемент ИЛИ 15, второй счетчик 16, четвертый RS-триггер . 17, элемент 18 задержки, шестой элемент И 19, первый 20 и второй 21 D-триг- геры, седьмой 22 и восьмой 23 элементы И, четвертый 24 и пятый 25 элементы ИЛИ, третью 26 и четвертую 27 схемы сравнения, третий 28 и четвертый 29 регистры, группу элементов

И 30, дешифратор 31, третий счетчик 32, четвертый элемент И 33, второй элемент 34, второй НВ-триггер 35. Поставленная цель достигается за сче введения пятого 4, шестого 19, седьмого 22 и восьмого 23 элементов И, третьего 3, четвертого 24 и пятого 25 элементов ИЛИ, второго 35, третьего 14 и четвертого 17 RS-триггеров, первого 20, второго 21 D-триггеров; В результате обеспечивается возможность работы непосредственно с цифровыми системами интегрирующего типа, использующими приращения, с целью более полного использования их быстродействия и тем самым повышения производительности и эффективности использования систем имитационного и полунатурного моделирования, работающих с приращениями. 1 ил.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для использования в системах полунатурного моделирования для имитации входных сигналов как для цифровых устройств, работающих с параллельными кодами, так и для цифровых систем интегрирующего типа, работающих с приращениями.Цель изобретения заключается в расширении

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах имитационного и полунатурного моделирования преимзт1ествеН но для имитации входных сигналов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей цифрового генератора периодических функций за счет обеспечения значений ге нерируемой: функции в виде приращений .

На чертеже изображена функциональная схема цифрового генератора периодических функций.

Цифровой генератор периодических функций содержит задающий генератор 1, первый элемент И 2, третий элемент ИЛИ 3, пятый элемент И 4, первый счетчик 5, первую схему 6 срав- нения, вторую схему 7 сравнения, первый регистр 8, второй регистр 9, второй элемент И 10, третий элемент И 11, первый RS-триггер 12, Т-триггер 13, третий RS-триггер 14, второй элемент ИЛИ 15, второй счетчик 16, четвертьй RS-триггер 17, элемент 18 задержки, шестой элемент И 1

первый D-триггер 20, второй D-триг- гер 21, седьмой элемент И 22, восьмой элемент И 23, четвертый элемент ИЛИ 24, пятый элемент ИЛИ 25, третью схему 26 сравнения, Четвертую схе- .му 27 сравнения, третий регистр 28, четвертый регистр 29, группу элементов И 30, дешифратор 31, третий счетчик 32, четвертый элемент И 33, второй элемент ИЛИ 34, второй RS-триггер 35, вход 36 сигнала выбора режима работы генератора, вход 37 выбора функции генератора группу информационных входов 38 цифрового генератора, вход 39 сигнала сопровождения данных цифрового генератора, вход 40 сброса цифрового генератора, вход 41 пуска цифрового генератора, вход 42 сигнала конца итерации, вход 43 сигнала начала итерации, группу параллельных информационных выходов 44 цифрового генератора, информационный выход 45 для положительных приращений и информационньй выход 46 для отрицательных приращений.

Цифровой генератор периодических функций вырабатывает периодически функции, описываемые выражением

f +/X,t, если О t

СЯ производными функции на участках возрастания и убывания соответственно и определяющих крутизну генерируемой функции Л - начальное значение генерируемой функции; i wctKc максимальное значение генерируемой функции; глин минимальное значение

генерируемой функцииi Т - период изменения генери-

руемой функции.

Цифровой генератор периодических функций работает следующим образом.

Перед началом работы цифровой генератор периодических функций устанав ливают в исходное состояние. При этом на вход 40 сброса цифрового генератора периодических функций приходит сигнал, который устанавливает в нулевое состояние RS-триггеры 12 и 35 Т-триггер 13, второй счетчик 16, регистры 8, 9, 28 и 29, третий счетчик 32, кроме того, сигнал с входа 40 через -итретий вход элемента ИЛИ 15 и элемент 18 задержки поступает на вход установки в нулевое состояние счетчика 5 и устанавлршает его в нулевое состояние, а через вторые входы элементов ИЛИ 24 и 25 устанавливаются в нулевое состояние RS-триггеры 14 и 17. В исходном состоянии устанавливается параллельньй режим работы от задающего генератора 1, так- как с нулевого выхода RS-триггера 35 на второй вход элемента И 2 будет посту- пать разрещающий потенциал.

Затем производят- ввод начальных данных. При этом на входе 37 выбора функций генератора устанавливается потенциал, который открывает эле- мент И 33 и элементы И 30 группы и разрешает прохождение параллельных кодов начальных значений параметров, определяющих вид задаваемой функции

.0

}т с t ° + -V+f :-Пт ч

+ ( - + iT

1

с гзходов 38 генератора через элементы И 30 группы на входы параллельной записи счетчика 16 и регистров 9, 28 и 29.

Одновременно на вход 39 сигналЬв сопровождения данных поступают импульсы сопрово/кдения параллельных КОДОЙ параметров, которые, проходя через элемент И 33 ил сь:етньп1 вход счетчика 32, будут каждьп раз увеличивать его -значение на единицу.

Код 001 на эыходлх счетчика 32 вызывает появление на первом выходе дешифратора 31 импульса записи данных в счетчик 16, которьй разрешает запись в этот счетчик кода начального значения Д задаваемой функции определяющего начальную фазу функции и поступающего на информационные входы этого счетчика с входа 38 генератора через элементы И 30 группы.

Код 010 на выходах счетчика 32 вызывает появление на втором выходе дешифратора 31 импульса записи данных в регистр 8, которые разрешает запись в этот регистр кода обратного значения коэффициента К задаваемой функции, поступающего на информационные входы регистра 8 с входов 38 генератора через элементы И 30 группы.

Код 011 на выходах счетчика 32 взывает появление на третьем выходе дешифратора 31 импульса записи данных в регистр 9, который разрешает запись в этот регистр кода обратного значения коэффициента К/ задаваемой функции, поступающего на информационные входы регистра 9 с входов 38 генератора через элементы И 30 группы.

Код 100 на выходах счетчика 32 вызывает появление на четвертом выходе дешифратора 31 импульса записи данных в регистр 28, который разрешает запись в этот регистр кода максимального значения . задаваемой функции, поступающего на информационные входы регистра 28 с входов 36 генератора через элементы И 30 группы.

Код 101 на выходах счетчика 32 вызывает появление на пятом выходе дешифратора 31 импульса записи данных в регистр 29, который разрешает запись в этот регистр кода мини- « мального значения задаваемой функции, поступающего на информационные входы регистра 29 с входов 36 генератора через элементы И 30 группы.

После этого потенциал с входа 37 сигнала выбора функции генератора снимается. На этом ввод начальных данных заканчивается.

Параллельный режим работы осуществляется следующим образом. На вход 41 сигнала пуска цифрового генератора поступает импульс, который переводит в единичное состояние RS- триггер 12 и Т-триггер 13. Появление положительного потенциала на еди- 25 самым запрещая прохождение сигничном вьгходе RS-триггера 12 разрешает прохождение тактирующих импульсов с выхода задающего генератора 1 через элемент И 2 и элемент ИЛИ 3 на счетньй вход первого счетчика 5, и, кроме того, разрещает работу элементов И 10 и 11. Положительный потенциал на единичном выходе Т-триггера 13 открывает элемент И 10, разрешая прохождение сигналов с выхода первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16, а нулевой сигнал на нулевом выходе Т-триггера 13, подключенного к входу элемента И 11, запрещает прохождение через этот элемент сигналов со второй схемы 7 сравнения на вычитающий вход второго счетчика 16. Первый счетчик 5 осуществляет подсчет импульсов, поступающих с задающего ге- 5 генерируемой функции получит от- нератора 1. Когда код на единичных выходах первого счетчика 5 станет равным коду значения обратной величины коэффициента К генерируемой функции, который хранится в перв ом gQ регистре 8, на выходе первой схемы 6 сравнения появится сигнал, который, пройдя через элемент И 10, поступит на суммирующий вход второго счетчика 16. Вследствие этого значение гене- 55 рируемой функции получит положительное приращение. Кроме того, сигнал с выхода :элемента И 10 будет поступать каждый раз при достижении равенства ,

рицательное приращение. Кроме того, сигнал с выхода элемент И 11 будет поступать каждый раз при равенстве кодов через элемент ИЛИ 15 и элемент 18 задержки на вход установки в нулевое состояние первого счетчика 5 и будет устанавливать его в нулевое состояние, подготавливая к следующему циклу счета.

Процесс повторяется до тех пор, пока код значения генерируемой функции, хранящейся во втором счетчике i 6, не станет равным коду минималь-. ного значения функции, который хра

5

0

кодов через элемент 1-ШИ 15 и через элемент 18 задержки на вход установ-- ки в нулевое состояние первого счетчика 5 и будет сбрасывать его в нулевое состояние, подготавливая к следующему циклу счета. Элемент 18 задержки осуществляет задержку сигнала на 1/2 Г, где L - длительность импульсов задающего генератора 1. Процесс повторяется до тех пор, пока код значения генерируемой функции, хранящейся во втором счетчике 16, не станет равньм коду максимального значения функции, который хранится в третьем регистре 28. Тогда на выходе третьей схемы 26 сравнения появится сигнал, который, пройдя элемент ИЛИ 34, поступит на счетный вход Т-триггера 13 и переводит его в нулевое состояние. . Вследствие изменения состояния выходов Т-триггера 13 закроется элемент И 10 и откроется элемент И 11,

0

5

0

налов с выхода первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16 и разрешая прохождение сиг- налов с выхода второй схемы 7 сравнения на вычитающий вход второго счетчика 16.

Первый счетчик 5 осуществляет подсчет импульсов, поступающих с задающего генератора 1 до тех пор, пока на единичных выходах первого счетчика 5 не появится код,-равный коду значения обратной величины коэффициента K,j генерируемой функции, который хранится во втором регистре 9. При равенстве кодов на выходе второй схемы 7 сравнения появляется сигнал, который, пройдя через элемент И 11, поступает на вычитающий вход второго счетчика 16. Вследствие этого значе генерируемой функции получит от-

рицательное приращение. Кроме того, сигнал с выхода элемент И 11 будет поступать каждый раз при равенстве кодов через элемент ИЛИ 15 и элемент 18 задержки на вход установки в нулевое состояние первого счетчика 5 и будет устанавливать его в нулевое состояние, подготавливая к следующему циклу счета.

Процесс повторяется до тех пор, пока код значения генерируемой функции, хранящейся во втором счетчике 6, не станет равным коду минималь-. ного значения функции, который хранится в четвертом регистре 29. Tot-- да на выходе четвертой схемы 27 срлв нения появится , который, пройдя через элемент ИЛИ 34, поступит на счетный вход Т-триггера 13 и переведет его Б единичное состояние, в результг1те чего закроется; элемент И 11 и вновь откроется элемент И 10, запрещая тем самым прохождение сигналов с выхода второй схемы 7 сравнения на вычитающий вход второго счетчика 16 и разрешая прохождение сигналов с выхода первой схемы 6 сравнения на суямирующий вход второго счетчика 16 и повторится вьшеопи-- санный процесс возрастания функции до ее максимального значения.

Таким образом, процесс будет периодически повторяться, а на информационные выходы 44 цифрового генератора, которые подключены к единичным выходам.второго счетчика 16, будут вьщаваться параллельным код.м значения генерируемой функции.

При работе с приращениями после установки цифрового генератора периодических функций в исходное состояние и ввода начальных данных на вход 36 ци фрового генератора подается импульс, который переводит RS-триггер 35 в единичное состояние. При этом с Нулевого вькода RS-триггера ,35 на вход элемента И 2 будет поступать нулевой потенциал, запрещая прохождение тактирующих импульсов с задающего генератора . Высокий потенцил с единичного выхода RS-триггера 35 поступает на вторые входы элементов И 4 и 19, разрещая прохождение через элемент И 4 импульсов конца ите- рйции, поступающих на вход 42 цифрового генератора, а через элемент И 19 - импульсов начала итерации.

поступающих на вход 43 цифрового гене;- на счетный вход D-триггера 20, устаратора.

Работа в этом режиме происходит следующим образом. На вход 41 сигнала пуска цифрового генератора поступает импульс, который переводит в единичное состояние RS-триггер 12 и Т-триггер 13. С единичного выхода RS-триггера 12 на третьи входы элементов И 4 и 19 и вторые входы элементов И 10 и 11 поступает разрешающий потенциал. Импульсы конца ите- с входа 42 цифрового генератора через элемент Я 4 и элелмент ИЛИ 3 поступают на счетный вход первого

30946S..

счетчика 5. Положительный потенциал на единичном выходе Т-триггера 13 открывает элемент И. 10, разрешая прохождение сигналов с вькода первой схемы 6 сравнения на сут-1мирую- щий вход второго счетчика 16, а нулевой сигнал на нулевом выходе Т-триггера 13, подключенного к пхо10 ЯУ элемента И I 1 , запрещает прохождение через этот сигналов со второй схемы 7 сравнения на вычитающий вход второго сче тчика 6. ПервЕт : 5 осутцествляет подсчет им15 пульсов конца итерации, поступающих с вычислительного устройства. Когда код на единичных выходах первого счетчика 5 станет равным коду значения обратной величины коэффи20

циента К. генерируемой функции.

который хранится в первом регистре о, на выходе первой схемы 6 сравнр;;ия появится сигнал, который, пройдя через элемент И 10, поступит на сумми5 рующий вход второго счетчика 16 и

на вход установки в единичное состояние PG-триггера 14, который устанавливается в единичное состояние.Вследствие этого значение генерируемой

0 функции получит положительное приращение. Кроме того, сигнал с выхода элемента И 10 будет поступать каждый раз при достижении равенства кодов через элемент 11Г1И 15 и через элемент 18 задержки на вход, установки в нулевое состояние первого счет- чшча 5 и будет сбрасывать его в нулевое состояние, подготавливая к следующему циклу счета.

Единичный потенциал с выхода RS- триггера 14 поступает на D-вход первого D-триггера 20. Импульс начала итерации, поступающий с. входа 43 циф- ровогс генератора через элемент И 19

5

0

навливает последний в единичное состояние. Высокш потенциал с единично- ного выхо да D-триггера 20 поступает на первый вход элемента И 22, разре- Q шая тем самым прохождение следующего импульса конца итерации через элемент И 22 п элемент ИЛИ 24 на вход установки в нулевое состояние RS-триггера 14. RS-триггер 14 возвращается в нулевое состояние. Таким образом, на выходе 45 цифрового генератора, который соединен с единичным выходом RS-,тpиггepa 14, будет существовать единичный потенциал поло-

5

10

15

20

25

жительного приращения в течение времени, равном длительности одной итерации.

Процесс повторяется до тех пор, пока код значения генерируемой функции, хранящейся во втором счетчике 16, не Станет равным коду максимального значения функции, который хранится в третьем регистре 28. Тогда на выходе тртьей схемы 26 сравнения появится сигнал, который, пройдя через элемент ИЛИ 34, поступит на счетный вход Т-триггера 13 и переведет его в нулевое состояние.

Вследствие изменения состояния Т-триггера 13 закроется элемент И 10 и откроется элемент И 11, тем са- мьм запрещая прохождение сигналов с выхода первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16 и разрешая прохождение сигналов с выхода второй схемы 7 сравнения на вычитающий вход jrroporo счетчика 16.

Первый счетчик 5 осуществляет подсчет импульсов конца итерации до тех пор, пока на его единичных выходах не появится код, равный коду значения обратной величины коэффициента К 30 генерируемой функции, который хранится во втором регистре 9. При равенстве кодов на выходе второй схемы 7 сравнения появится сигнал, который, пройдя через элемент И.11, посту- на вычитающий вход второго счетчика 16 и на единичньй вход RS-триг- гера 17, который устанавливается в единичное состояние. Вследствие этого значение генерируемой функции получит отрицательное приращение.Кроме того, сигнал с выхода элемента И 11 будат поступать каждый раз при равенстве кодов -через элемент ИЛИ 15 и элемент 18 задержки на вход установки в нулевое состояние первого счетчика 5 и будет сбрасывать его в нулевое состояние, подготавливая к следуюЕ(ему циклу счета.

Единичный потенциал с выхода RS- триггера 17 поступает на D-вход второго D-триггера 21. Импульс начала итерации, поступающий с входа 43 ди(|)рового генератора через элемент И 19 на счетный вход D-триггера 21 устанавливает последний в единичное состояние, разрешая прохождение сле- дутащего импульса конца итерации через элемент И 23. Импульс конца ите45

55

35

40

0

15

0

25

30 рации, поступающий с выхода элемента И 4, пройдя через элемент li 23 и элемент 1-ШИ 25, возвращает RS-триг- гер 17 в нулевое состояние. Таким образом, на выходе 46 цифрового генератора, который соединен с единичным выходом RS-трчггера 17, будет существовать единичный потенциал отрицательного приращения в течение времени, равном длительности одной итерации.

Процесс повторяется до тех пор, пока код значения генерируемой функции, хранящейся во втором счетчике 16, не станет равньм коду минималь- . ного значения функции, который хранится в четвертом регистре 29. Тогда на выходе четвертой схемы 27 сравнения появится сигнал, который, пройдя через элемент Ш1И 34, поступит на счетный вход Т-триггера 13 и переведет его в единичное состояние, в результате чего закроется элемент И 11 и вновь откроется элемент И 10, запрещая тем самым прохождение сигналов с выхода второй схемы 7 сравнения на вычитающий вход второго счетчика 16 и разрешая прохождения сигналов с выхода первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16 и повторится вьш еописанный процесс возрастания функции до ее максимального значения.

Вьшюписанные процессы возрастания и убывания функции будут периодически повторяться, а на информационные выходы 45 и 46 цифрового генератора периодических функций будут поочередно выдаваться соответственно положительные и отрицательные приращения генерируемой функции.

Формула изобретения

45 Цифровой генератор периодических функций, содержащий задающий генератор, три счетчика, четыре схемы сравнения, четыре регистра, дешифратор, четыре элег.ента И, группу элементов

0 И, два- элемента ИЛИ, RS-триггер, Т- . триггер и элемент задержки, причем выход первого счетчика подключен к первым входам первой и второй схем сравнений, вторые входы которых под55 ключены к выходам первого и второго регистров соответственно, выход задающего генератора подключен к первому входу первого элемента И, выход первой схемы сравнениуг подключен к пер35

40

вому входу второго элемента И, выход второй cxeNr.i сравнения подключен к первому входу третьего элемента И, вторые входы первого, второго и третьего элементов И подключены к прямому выходу первого RS-триггера, третий вход BTOpoi o элемента И подключен к прямому выходу Т-триггера, инверсный выход которого подключен,к третьему входу третьего И, выход второго элемента И подключен к суммирующему входу второго счетчика и первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого и вычитающий вход второго счетчика подключены к выходу третьего элемента И, выходы элементов И группы подключены к информационным входам первого, второго, третьего и четвертого регистров и второго счетчика, выход которого подключен к первым входам третьей и четвертой схем сравнения и является информационным выходом генератора, вторые входы третьей и четвертой схем сравнения подключены к выходам третьего и четвертого регистров соответственно, выходы и четвертой схем сравнения подключены к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу Т-триггера, входы разрешений записи второго счетчика, первого, второго, третьего и четвертого регистров подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому и пятому выходам дешифратора, вход которого подключен к выходу третьего счетчика, суммирующий вход которого по |;ключен к выходу четвертого элемента И, первый вход которого и первые входы элементов И группы подключены к входу выбора функции генератора, вторые входы элементов И группы подключены поразрядно к ин- фopмau oннoмy входу генератора,вход сопровождений данных которого подключен к второму входу четвертого элемента И, входы сброса RS-триггеТ-триггера, второго и третьего счетчиков, первого, второго, третьего и четвертого регистров и третий вход первого элемента ИЛИ подключены к входу сброса генератора,

ВНИШИ Заказ 5342/50

jpa

вход пуска которого подключен к установочным входам первог-о НЯ-триг- гера и Т-триггера, вход сброса первого счетчика через элемент задержки подключен к выходу первого элемента ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения выдачи значе)ий генерируемой функции в виде приращений, в него дополнительно введены четыре элемента И, три элемента ИЛИ, три К9« триггера, два D-триггера, причем

выход первого элемента И подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, первые входы пятого и шестого элементов И подключены соответственно к входам конца и начала итерации генератора, третий вход первого элемента И подключен к инверсному выходу второго RS-триггера, прямой выход которого подключен к вторым

входам пятого и шестого элементов И, третьи входы которых подключены к прямому выходу первого RS-триггера, выход пятого элемента И подключен к

второму входу третьего элемента ИЛИ и к первьЕМ входам седьмого и восьмого элементов И, выход шестого элемента И подключен к входам синхронизации первого и второго D-триггеров, выходы которых подключены к вторьм входам седьмого и восьмого элементов И, выходы которых подключены к первым входам четвертого и пятого элементов ИЛИ, вт.орые входы

которых подключены к входу сброса генератора, выходы четвертого и пятого элементов ИЛИ подключены к входам сброса третьего и четвертого RS-TpHi . еров, входы установки которьгх подключены к выходам второго и третьего элементов И, прямые выходы третьего и четвертого RS-триггеров подключены к входам данных первого и второго D-триггеров и к выходам

положительных и отрицательных приращений функции генератора, вход сброса которого подключен к входу сброса второго RS-триггера, вход установки которого подключен к входу

выбора режима работы генератора.

Тираж 704

Подписное