Функциональный генератор Советский патент 1989 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к генераторам сигналов произвольной формы, и может быть использовано в устройствах автоматики.

Цель изобретения - расширение области применения за счет изменения формы воспроизводимых функций в процессе работы, воспроизведение знакопеременных функций и повьппение точности.

На фиг. 1 представлена стуктурная схема функционального генератора; на фиг, 2 - временные диаграммы, пояс- 25 няющие его работу.

Функциональный генератор содержит формирователь 1 заднего фронта импульса, формирователь 2 переднего фронта импульса, первый триггер 3, 30 буферный регистр 4, первый элемент ИЛИ 5, шину 6 ввода кода крутизны участков, блок 7 программируемой па- мяти кодов крутизны участков аппроксимации, генератор 8 тактовых импуль- з сов, делитель 9 частоты, элемент 10 задержки, счетчик 11, второй триггер 12, дешифратор 13, второй элемент ИЛИ 14, элемент И 15, шину 16 ввода кода номера запоминающего уст- 40 ройства, формирователи 17 и 18 сигналов кусочно-линейной формь и операционный усилитель 19.

Блок 7 образуют две группы кольцевых регистров сдвига 7.1-7.m и 7.1- дЗ 7.т .

Запоминающие устройства 7.1-7.т и 7.1 -7.т в блоке 7 программируемой памяти кодов крутизны участков аппроксимации и формирователи 17 и 18 сигналов кусочно-линейной формы образуют каналы формирования сигналов положительной и отрицательной полярности соответственно.. Каналы идентичны по схеме и принципу работы. Формирователи 17 и 18 сигналов кусочно- линейной формы вьтолнены на основе токовых ключейj заряжающих или разряжающих емкость, с которой снимает50

55

ся вьгходиой сигнал кусочно-линейной формы. Каждый токовый ключ, включаемый сигналом с запоминающего устройства,подает на емкость ток, пропорциональный 2, где т порядковый номер входа ключа.

Переключение ключей происходит с частотой тактовых импульсов от генератора 8,осуществляющих циклический сдвиг занесенной в запоминающие устройства информации на их выходы. Выход канала положительной полярности соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 19, а выход канала отрицательной полярности - с инвертирующим. Поэтому на выходе операционного усилителя, являющегося выходом всего генератора, формируется двуполярный сигнал, мгновенные значения которого пропорциональны текущей разности положительных сигналов, поступающих на входы усилителя.

Таким образом, с частотой тактовых импульсов на входы формирователей 17 и 18 сигналов кусочно-линейной формы поступает параллельньй двоичный код. Каждое запоминающее устройство управляет своим токовым ключом с определенным весом. Количество тактов, на которые делится период выходного сигнала , соответствует числу запоминающих ячеек в запоминающем устройстве. Поэтому увеличение числа участков кусочно-линейной аппроксимации выходного сигнала (т.е. увеличение точности воспроизведения сигнала) достигается увеличением числа ячеек запоминающего устройства и соответствующим увеличением тактовой частоты.

i

Занесение информации в запоминающее устройство из внешнего устройства (ЭВМ, программатора, пульта управления и т.д.) производится через буферный регистр 4. Выбор того запоминающего устройства, в которое должна производиться запись новой информации, осуп1ествляется дешифратором 13 в соответствии с кодом, подаваемым

на него из внешнего устройства. Делитель 9 частоты выполнен на основе кольцевого сдвигающего регистра, в который записана одна 1. Считьша- ние записанной 1 происходит через п тактовых импульсов. Таким образом, делитель частоты 9 выполняет функцию синхронизатора.

крутизны участков аппроксимации, куда должен записаться соответствующий код участка воспроизводимой функции .

Через некоторое время после установления соответствующих кодов на шинах 6 и 16 на входы формирователей I и 2 заднего фронта импульса и

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения - расширение области применения за счет изменения формы воспроизводимых функций в процессе работы, воспроизведения знакопеременных функций и повышения точности. Функциональный генератор содержит два формирователя импульсов 1 и 2, два триггера 3 и 12, буферный регистр 4, два элемента ИЛИ 5 и 14, блок 7 программируемой памяти кодов крутизны участков аппроксимации, генератор 8 тактовых импульсов, делитель частоты 9, элемент задержки 10, счетчик 11, дешифратор 13, элемент И 15, два формирователя 17 и 18 сигналов кусочно-линейной формы, операционный усилитель 19. Принцип действия функционального генератора основан на кусочно-линейной аппроксимации воспроизводимых функций. Расширение области применения достигается на основе реализации режима записи новых данных в блок программируемой памяти, выполненный на двух группах кольцевых регистров сдвига, без остановки процесса считывания уже записанных данных. При этом каждая группа кольцевых регистров совместно с соответствующим формирователем сигналов кусочно-линейной формы образует канал формирования выходных сигналов положительной или отрицательной полярности. 2 ил.

Устройство работает следующим об- ю переднего фронта импульса соответственно поступает нмпульс Запись, передний фронт которого через формирователь 2 длительности переднего фрон 0 триггер 3,

та устанавливает в

импульса Запись через формирователь 1 длительности заднего фронта

разом.

Допустим, что в блоке 7 программируемой памяти, который состоит из m+m кольцевых регистров сдвига, т.е.

запоминающих устройств последователь- 15 счетчик 11 импульсов и через эле- ного (циркулярного) типа, уже записа- мент ИЛИ 14 триггер 12. Задний фронт на информация о воспроизводимой функции. Тогда с ее m+m выходов непрерывно считьгоаются серии кодовых пакетов, которые поступают соответствен- 20 3 поступает на первый управляю- но на m или т входы первого и второ- щий вход буферного регистра 4 и через го формирователей 17 и 18 сигналов кусочно-линейной формы, причем каждый вход этих формирователей соответствует определенному весу.

В результате на их выходах формиимпульса устанавливает в

тригзлемент ИЛИ 5 на второй управляющий вход буферного регистра 4. При совпадении на управляющих входах регист- ра 4 1 НС приходом на его тактируемый вход фронта тактового импульса

руются участки кусочно-линейной аппроксимации воспроизводимой функции с большим числом градаций углов наклона отрезков, которые -поступают соответственно на прямой и инверсный входы операционного усилителя 19, на выходе которого формируется кусочно- линейная аппроксимация воспроизводимой функции с положительными и отрицательными участками. На фиг. 2 показаны временные диаграммы серии кодовых пакетов, поступающих с выходов блока 7 программируемой памяти на

входы формирователей 17 и 18 сигналов Q щего с делителя 9 частоты через каж-

кусочно-линейной формы, и сформированная кусочно-линейная аппроксимация воспроизводимой функции на выходе операционного усилителя 19.

дые п тактовых импульсов, на его выходе формируется импульс, которьй устанавливает в 1 триггер 12. В результате высокий уровень с выхода При необходимости изменения како- триггера 12 поступает-одновременно на го-либо участка воспроизводимой функ- управляющий вход счетчика 1 импульции при непрерьюной работе генератора функций или воспроизведения новой функции на шине 6 ввода кода крутизны участка воспроизводимой функции устанавливают соответствующий двоичный п-разрядный параллельный код. Число разрядов этого кода равно числу отрезков аппроксимации воспроизводимой функции. На шине 16 ввода кода,номера запоминающего устройства устанавливают соответствующий код номера регистра сдвига m или т в блоке 7 программируемой памяти кодов

венно поступает нмпульс Запись, передний фронт которого через формирователь 2 длительности переднего фрон 0 триггер 3,

та устанавливает в

импульса Запись через формирователь 1 длительности заднего фронта

счетчик 11 импульсов и через эле- мент ИЛИ 14 триггер 12. Задний фрон 3 поступает на первый управляю щий вход буферного регистра 4 и чер

счетчик 11 импульсов и через эле- мент ИЛИ 14 триггер 12. Задний фрон 3 поступает на первый управляю щий вход буферного регистра 4 и чер

импульса устанавливает в

тригсчетчик 11 импульсов и через эле- мент ИЛИ 14 триггер 12. Задний фронт 3 поступает на первый управляю- щий вход буферного регистра 4 и через

злемент ИЛИ 5 на второй управляющий вход буферного регистра 4. При совпадении на управляющих входах регист- ра 4 1 НС приходом на его тактируемый вход фронта тактового импульса

с генератора 8 тлктовЬгх импульсов через элемент 10 задержки осуществляется синхронный параллельный ввод до 30 двоичного п-разрядного кода с шины 6. При этом на выходе регистра 4 появляется значение младшего разряда этого кода. После окончания действия импульса Запись на управляющих вхо35

дах регистра 4 устанавливается О и он переходит в режим хранения. При совпадении на входах элемента И 15 высокого уровня, поступающего с вьпсо- да триггера 3, и импульса, поступаюдые п тактовых импульсов, на его выходе формируется импульс, которьй устанавливает в 1 триггер 12. В ре50

сов, через элемент ШШ 5 на второй управляющий вход регистра 4 и на стробируемый вход дешифратора 13. При этом на одном из выходов дешифратора, соответствующем коду номера запоминающего устройства на шине 16, устанавливается 1, которая, поступив на управляющий вход соответствующего gg (m или m ) кольцевого регистра в бло-- ке 7 программируемой памяти, открывает его для записи соответствующего кода. В результате при поступлении- на вход блока 7 фронта тактового импульса с генератора 8 тактовых импульсов в соответствующий кольцевой регистр сдвига переписывается с выхода буферного регистра 4 значение младшего разряда кода участка воспроизводимой функции. При наличии на первом и втором управляющих входах регистра 4 соответственно низкого и высокого уровней и при подаче на его тактируемый вход фронта тактового импульса через элемент 10 задержки с генератора 8 тактовых импульсов происходит сдвиг одновременно всего числа на один разряд в сторону млад- шего разряда и на его выходе появляется следующий разряд кода, который следующим тактовым импульсом переписывается в кольцевой регистр сдвига. Таким образом, из буферного регист- ра 4 за первые п тактов в соответствующий регистр сдвига m или т блока программируемой памяти поразрядно переписьшается п-разрядный код участка воспроизводимой функции, Счетчик 11 импульсов подсчитьшает число тактовых импульсов и после поступления п-го тактового импульса устанавливается в О. При этом на выходе счетчика импульсов формируется импульс, который устанавливает в О триггер 12.

В результате на обоих управляющих входах буферного регистра 4 управляющем входе счетчика 11 импульсов1и. на стробирующем входе .дешифратора 13 устанавливаются низкие потенциалы. Регистр 4 переходит в режим хранения, а счетчик 11 импульсов

1 t 1 Л Ttr - Ttnrff ст rrf Tl-xr/ rr QtiA

дешифратор 13 блокируются по входам.

На управляющем входе кольцевого регистра сдвига устанавливается уровен О, и при поступлении следующих тактовых импульсов содержимое 1{ольцево- го регистра сдвига не теряется, а после поступления п тактовых импульсов снова находится в исходном состонии. Таким образом, информация, записанная в кольцевые регистры сдвига блока 7, непрерывно циркулирует в

этих регистрах и поразрядно поступает с .соответствующего выхода блока 7 на соответствующий вход формирователя сигнала кусочно-линейной формы.

При необходимости воспроизведения новой функции сначала импульсом Сброс устанавливают в О все кольцевые регистры сдвига в блоке 7 и триггер 12 через элемент ШМ,14. При

5 0 5 О

0

5

.

0

5

этом счетчик импульсов- блокируется по входу, на стробирующем входе дешифратора 13 устанавливается О и все кольцевые регистры блокируются по входам. Далее аналогично описанному соответствующие коды участков новой воспроизводимой функции через шину 6 и регистр 4 поочередно записываются в соответствующие регистры блока 7 памяти кодов крутизны участков аппроксимации.

Формула изобретения Функциональный генератор, содержащий генератор тактовых импульсов, соединенный выходом с входом делителя Частоты, первый триггер, выход ко- торого подключен к первому входу элемента И, счетчик, дешифратор и блок программируемой памяти кодов крутизны участков аппроксимации, о т л и - чающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет изменения формы воспроизводимых функций в процессе работы, воспроизведения знакопеременных функций и повьшге- ния точности, в него введены второй триггер, элемент задержки, два элемента ИЛИ, буферньй регистр, два формирователя сигналов кусочно-линейной формы, операционньш усилитель, формирователь переднего фронта импульса и формирователь заднего фронта импульса, а блок программируемой памяти кодов крутизны участков аппроксимации содержит две группы кольцевых регистров сдвига, подключенных входами разрешения записи к соответствующим вьгходам дешифратора, информационными входами - к выходу буферного регист- ра, а тактирующими входами - к выходу генератора тактовых импульсов и входу элемента задержки, выход которого соединен с тактирующим входом буферного регистра и счетным входом счетчика, подключенного входом разрешения счета к выходу второго триггера, первому входу первого элемента ИЛИ и стробирующему входу дешифратора, информационный вход которого соединен с шиной ввода кода номера кольцевого регистра блока программируемой памяти кодов крутизны участков аппроксимации функционального генератора, выход первого элемента ИЛИ подключен к входу управления сдвигом буферного регистра, соединенного информационным входом с шиной ввода кода крутизны участков функционального генератора, а входом управления записью - с вторым входом первого элемента ИШ, входом установки в 1 первого триг- гера и выходом формирования заднего фронта импульса, подключенного входом к входу управления записью функционального генератора и входу формирователя переднего фронта импульса, вы- ход которого соединен с входом обнуления первого триггера, входом начальной -установки счетчика и первым входом второго элемента ИЛИ,подключенного вторым входом к выходу обнуления счетчика,а выходом - к входу обнуления второго триггера,соединенного входом установки в I с выходом элемента И, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, при этом первюИЛходг

ВловЗ Bxfft

BfOiS SmffB

вло#7 afoir imif

SieiJ ЛговЧ

BxtiS exeiS tail

вый формирователь сигналов кусочно- линейной формы соединен входами управления крутизной с выходами старших разрядов кольцевых регистров сдвига первой группы блока программируемой памяти кодов крутизны участков аппроксимации, а выходом - с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого является выходом функционального генератора, неинвертирующий вход подключен к выходу второго формирователя сигналов кусочно- линейной формы, соединенного входами, управления крутизной с выходами старших разрядов кольцевых регистров сдвига второй группы блока программируемой памяти кодов крутизны участков аппроксимации.