Цифровой генератор периодических функций Советский патент 1989 года по МПК G06F1/02 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах имитационного и полунатурного мо- делирования, преимущественно для имитации входных сигналов.

Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат.

На фиг.1 представлена функциональ- ная схема цифрового генератора периодических функций; на фиг о 2 - временная диаграмма начальной загрузки генератора; на фиг о 3 - временная диаграмма работы генератора.

В состав цифрового генератора периодических функций входят задающий генератор 1, элемент И 2, RS-триггер 3, счетчик 4, первый блок 5 сравнения, счетчик 6, второй блок 7 сравне- ния, элементы И 8 и 9, группа элементов И 10, элемент ИЛИ 11, элемент 12 задержки, дешифратор 13, счетчик 14, элемент И 15, счетчик 16, блок 17 памяти коэффициентов крутизны, блок 18 памяти кодов длительности, элемент И 19, элемент 20 задержки, элемент ИЛИ 21, RS-триггер 22, элемент 23 задержки, элементы И 24 и 25, элемент ИЛИ 26, элементы И 27 и 28, элемент ИЛИ 29, элемент 30 задержки, элемент НЕ 31, элемент И 32, элемент 33 задержки, элемент И 34 и элемент НЕ 35

На фиг.1 обозначены вход 36 сигналов сопровождения данных цифрового генератора периодических функций, вход 37 сигнапа выбора генератора, группа информационных входов 38 цифрового генератора периодических функций, вход 39 сброса цифрового гене- ратора периодических функций, вход 40 пуска цифрового генератора периодических функций и группа информационных выходов 41 цифрового генератора периодических функций

Цифровой генератор периодических функций вьфабатьгеает периодические функции, описываемые выражением

i Л)о,

К,о.., К-, tj

i i: (л,, + z.K.)

J±( 1.1 - I к (t-t(i-l,j))vt(t(i,j)-t);

t(i,j) t .--1- +

1

S

7., - K,

+ (J-ПТ;

Т 1

:K;-

5 ,

to t(S,0);

т I

1 l,o.,. ,

j i,o«oJ-;

5

0

где v , v - асимметричные единичные функции;

К. - производная генерируемой функции на временном интервале t(i - -1 jj) , t(i,,1) , определяющая крутизну функции на этом интервале;

Л- - значение функции,определяющее длительность временного интервала

Lt(i-i),j), t(i,,i)

генерируемой функции; Д - начальное значение

функции, определяющее

фазовый сдвиг; Т - период генерируемой

функции; S - количество интервалов

разбиения задаваемой

функции; I - количество периодов

генерируемой функции, Ци4)ровой генератор периодических функций работает следующим образом

Перед началом работы генератор устанавливается в исходное состояние. При этом на вход 39 сброса цифрового генератора периодических функций приходит сигнал, который устанавливает в нулевое состояние счетчики 6 и 14 и триггер Зо Кроме того, сигиал с входа 39 поступает через первый вход элемента ИЛИ 11 и через элемент 12 задержки на вход сброса счетчика 4, устанавливая его в нулевое состояние, через второй вход элемента ИЛИ 21 и через элемент 23 задержки на вход установки сброса счетчика 16, а также с выхода элемента ИЛИ 21 на вход сброса RS-триггера 22. При этом последний устанавливается в нуле- вое состояние В результате открывается элемент И 15, и закрьгеается элемент И 25„ Кроме того, нулевой адрес на выходе счетчика 4 устанавливается на адресных входах блоков 17 и 18 ла- мяти и на р-входах элемента 19«

515

Затем производится ввод илчальньгх данных о При этом на входе 37 выбора генератора устанавливается потенциал, которьй открывает элементы И 24, 32 и 10 группы и разрешает прохождение параллельных кодов начальных значений параметров, определяющргх вид генерируемой функции, с входов 38 генератора через элементы И 10 группы на входы параллельной записи второго 6 и четвертого 16 счетчиков, а также на информационные входы первого 17 и второго 18 блоков памяти. Одновременно на вход 36 сигналов сопровождения данных генератора с периодом f, поступают импульсы сопровождения параллельных кодов параметров,

Первьй импульс, поступающий на вход 36 устройства, пройдя через элементы И 24 и 15 на счетный вход счетчика 14, увеличивает его значение на единицу. Код 01 на выходах счетчика 14 вызьшает появление на третьем выходе дешифратора 13 потенциала, который открывает элемент И 27 и, пройдя через элемент ИЛИ 29 и задержавшись на элементе 30 задержки на время

2 1 устанавливает RS-триггер 22

в единичное состояние В результате закрывается элемент И 15, блокируя прохождение следующих сигналов сопровождения данных с входа 36 на счетный вход счетчика 14, и открывается элемент 25.

на выЧерез время, равное -- 1

ходе элемента НЕ 31 формируется импульс, который, пройдя через элементы И 32 и 27, поступает на вход записи считывания блока 17 памяти и разрешает запись в первую ячейку памяти с нулевым адресом блока 17 памяти кода обратного значения коэффициента К,, определяющего крутизну генерируемой функции на первом временном отрезке о 1J поступающего на информационные входы блока 17 памяти с входов 38 генератора через элементы И 10 группы.

Второй импульс с входа 36 устройства, пройдя через элементы И 24 и 25, а затем через первый вход элемента ИЛИ 26, поступает на счетный вход счетчика 16 и увеличивает его значение на единицу, В ре: ультате на выходе счетчика 16 устанлвт1ивается код адреса второй ячейки памяти, который

7015

5

поступает нл адресные РХОДР. первого блока 17 памяти,

При появлении на входе 36 устрой- ствя заднего фронта второго импульса на выходе элемента НЕ 31 формируется импульс, который, пройдя через элеенты И 32 и 27, поступает на вход 1записи/считьгаания блока 17 памяти и О разрешает запись во вторую ячейку блока 17 памяти кода обратного значения коэффициента К,, определяющего крутизну генерируемой Лункции на втором временном отрезке t,, t и

5 поступающего на информационные входы блока 17 памяти с входов 38 генератора через элементы И 10 группы.

Процесс записи параметров в блок 17 памяти повторяется до момента по0 явления п-го импульса (где п - количество ячеек памяти в блоке 17 памяти, такое же количество ячеек в блоке 18 памяти, п 2 , ш - количество информационных выходов счетчика 16),

5 который с входа 36 устройства,пройдя через элементы И 24 и 25, а затем через первый вход элемента ИЛИ 26, поступает на счетный вход счетчика 16 и увеличивает его значение на еди0 ницу, В результате на выходе счетчика 16 устанавливается код адреса последней ячейки памяти, который поступает на адресные входы блока 17 памяти. При появлении на входе 36 устройства заднего фронта п-го им пульса на выходе элемента НЕ 31 формируется импульс, который, пройдя через элементы И 32 и 27, поступает на вход записи/считывания блока 17 памяти и разрешает запись в последнюю ячейку блока 17 памяти кода обратного значения коэффициента К,определяющего крутизну генерируемой функции на последнем, в пределах

5 периода Т, временном отрезке

Lt 3-1 t 5

Кроме того, при появлении на выходе счетчика 16 кода адреса последней ячейки памяти, который поразряд0 но поступает на m входов элемента И 19, на (т+1)-й вход которого подан положительный потенциал с нулевого выхода RS-триггера 3, на выходе элемента И 19 формируптся импульс, кото, ЛJ

рый, задержавшись на --- с, поступает на первый вход элемента ИЛИ 21 и затем на вход установки в ноль RSтриггера 22, а также на вход элемента 23 задержки

В результате триггер 22 будет установлен в нулевое состояние. При этом открывается элемент И 15 и закрывается элемент И 25о Кроме того, в момент прихода на вход 36 устройства (п-И)-го импульса сигнал с выхода элемента 23 задержки,- осуществляющий

задержку на -r-f,, поступает на вход

установки в ноль счетчика 16 и устанавливает его в нулевое состояние„ При этом на выходе элемента И 19 появляется нулевой потенциал.

На этом запись параметров в блок 17 памяти заканчиваетсяо

Поступающий на вход 36 устройства (п+1)-й импульс, пройдя через элементы И 24 и 15 на счетный вход счетчика 14, увеличивает значение счетчика 14 на единицу Код 02 на выходах счетчика 14 вызывает появление на четвертом выходе дешифратора 13 потенциала, который открьгаает элемент И 28 (элемент И 27 при этом закрывается) и, пройдя через элемент

ИЛИ 29 и задержавшись на -т- Г, на

элементе 30 задержки, устанавливает RS-триггер 22 в единичное состояние В результате закрывается элемент И 15, блокируя прохождение следующих сигналов с входа 36 устройства на счетный вход счетчика 14, и открывается элемент И 25„ .

Через время, равное , , на выходе элемента НЕ 31 формируется импульс, который, пройдя через элементы И 32 и 28, поступает на вход записи/считывания блока 18 памяти и разрешает запись в первую ячейку памяти с нулевым адресом блока 18 памяти кода значения Д, , определяющего длительность временного интервала tg, t, j генерируемой функции и поступающего на информационные вхйды блока 18 памяти и с входов 38 генератора через элементы И 10 группы«

Далее процесс записи параметров в блок 18 памяти аналогичен записи в блок 17 памяти с. При этом в блок 18 памяти последовательно заносятся значения Д-,.со,Л, определяющие пил генерируемой функции

К моменту прихода (2n+l)-ro импульса на вход 36 устройства RS-триггер 22 установлен в нулевое состояние, элемент И 25 закрывается, элемент И 15 открывается с В момент прихода (2n+l)-ro импульса на вход 36 устройства счетчик 16 устанавливается в нулевое состояние, и на выходе элемента И 19 формируется нулевой потенциал.

Поступающий на вход 36 устройства (2п-«-1)-й импульс, пройдя через элементы И 24 и 15 на счетный вход счетчика 14, увеличивает его значение на единицу. Код 03 на выходах счетчика 14 вызывает появление на втором входе дешифратора 13 импульса записи данных в счетчик 16, который разрешает запись в этот счетчик кода начального значения адреса,определяющего начальную фазу генерируе- мой функции и поступающего на информационные входы этого счетчика с входов 38 генератора через элементы И 10 группы.

Поступающий на вход 36 устройст- ва (2п+1)-й импульс, пройдя через элементы И 24 и 15 на счетный вход счетчика 14, увеличивает его значение на единицу Код 04 на выходах счетчика 14 вызывает появление на первом входе дешифратора 13 импульса записи данных в счетчик 6,который разрешает запись в этот счетчик кода начального значения Л генерируемой функции, поступающего на ин- формационные входы этого счетчика с входов 38 генератора через элементы И 10 группЫо При этом Др равно значению ячейки блока 17 памяти с адресом, который на единицу меньше запи- санного на предьщущем шаге в счетчик 16о Если в счетчике 16 записано нулевое значение, т.е. адрес первой ячейки памяти, то

На этом ввод начальных данных заканчиваетсЯо На информационных выходах блока 17 памяти устанавливается значение кода обратного значения коэффициента, опреде/1яющего крутизну генерируемой функции на временном интервале t, t, и выбираемого из ячейки блока 17 памяти по начальному адресу, код которого находится на выходах счетчика 16. При этом m первых выходов блока 17 памяти под- ключены к вторым входам первого блока 5 сравнения. А значение (in+l)-ro информационного выхода блока 17 памяти определяет режим работы реверсивного счетчика 6. Если на (т+1)-м

информационном выходе блока I7 памяти положительный потенциал, то элемент И 9 открыт, а элемент И 8 закрыт, и счетчик 6 работает в режиме вычитаниЯо Если на (m+l)-м информационном выходе блока 17 памяти нулевой потенциал, то элемент И Ч закрыт а элемент И 8 через элемент НЕ 35 открыт.

Затем на вход 40 сигнала пуска цифрового генератора периодических функций поступает импульс, который, пройдя на вход установки в единичное состояние RS-триггера 3, переводит его в единичное состояние о

Появление положительного потенциала на прямом выходе первого RS- триггера 3 разрешает прохождение тактирующих импульсов с выхода задающего генератора 1 через элемент И 2 на счетный вход счетчика А и, кроме того, разрешает работу элементов И8,9 и 34, При этом на инверсном выходе триггера 3 формируется нулевой потенциал, который запрещает работу элемента И 19о

Счетчик 4 осуществляет подсчет импульсов, поступающих с задающего генератора I. Когда код на единичных выходах счетчика 4 равен коду значения обратной величины коэффициента К генерируемой функции, который хранится в выбранной ячейке блока 17 памяти, на выходе равенства первого блока 5 сравнения появляется сигнал, который, пройдя через элемен И 9, если в (т+О-м разряде выбранной ячейки находится единица,определяющая отрицательную крутизну генерируемой функции на временном интервале tj,, t }, поступает на вычитающий вход счетчика 6 или, пройдя через элементы НЕ 35 и И 8, если в (т+1)-м разряде выбранной ячейки находится нуль, определяющий положительную крутизну генерируемой функции, поступает на суммирующий вход счетчика 6, Вследствие этого значение генерируемой функции получает отрицательное или положительное приращение соответственно

Кроме того, сигнал с выхода равенства первого блока 5 сравнения каждый раз поступает через второй вход элемента ИЛИ 11 и через элемент 12 задержки на вход установки в нулевое состояние счетчика 4 и сбрасывает его в нулевое состояние, подготавливпя к следующему циклу счета Элемоит 12 задержки «сутлествляет задержку на

Cj , где Г; - период поступления

тактирующих импульсов с выхода задающего генератора К

Процесс повторяется до тех пор, пока код значения генерируемой функ- ции, хранящийся в счетчике f, не станет равным коду значения , определяющего длительность временного интервала Ctp, t j генерируемой функции и поступающего с информационных вьгхо- дов блока 18 памяти на вторые входы второго блока 7 сравнения. Код значения / выбирается из ячейки блока 18 памяти по начальному адресу, который с выхода счетчика 16 поступает на адресные входы блока 18 памяти. Тогда на выходе равенства второго блока 7 сравнения появляется сигнал, который, пройдя через элемент 33 задержки, открытый элемент И 34 и вто- рой вход элемента ИЛИ 26, поступает на счетный вход счетчика 16 и увеличивает значение счетчика 16 на единицу. Элемент 33 задержки осуществля- ет задержку на I/2 O, В результате на выходе счетчика 16 появляется код значения следующего адреса, который поступает на адресные входы блоков 17 и 8 памяти и определяет значения К и А для следующего временного ин- терзала t,, t,j ,

Далее процесс на временном интервале 1 tj J развивается аналогично его протеканию на временном интервале to, t , „ При этом счетчик 4 осуществляет подсчет импульсов,поступающих с задающего генератора 1, . Когда код на единичных выходах первого счетчика 4 будет равен коду значения обратной величины коэффициен- та К, который хранится в выбраиной ячейке блока 17 памяти, на выходе равенства первого блока 5 сравнения появляется сигнал, который осуществляет приращение счетчика 6 и сброс счет- чика 4, Процесс повторяется до тех пор, пока код значения генерируемой функции, хранящийся в счетчике 6, не станет равным коду значения ,который хранится в выбранной ячейке бло- ка 18 памяти. Тогда на выходе равенства второго блока 7 сравнения появляется сигнал , который, пройдя через элемент 33 задержки, элементы И 34 и ИЛИ 26, поступает нл счетный вход

счетчикя 16 и увеличивает значение cчeтч жa Ifi на единицуо В результате на выходе счетчика 16 появляется код значения следуклпего адреса, который поступает на адресные входы блоков 17 и 18 памяти и определяет значения К и А для следующего временного интервала t, t-3 J«

Процесс, аналогичный описанному на временных интервалах tg, t и t,, t2J, повторяется для остальных временных интервалов о В конце временного интервала Cty., , tg J на выходе равенства второго блока 7 сравнения появляется сигнал, который пройдя через элемент 33 задержки, элементы И ЗА и ИЛИ 26, поступает на счетный вход счетчика 16 и переводит его из состояния, когда на единичных выходах счетчика 16 будут положительные потенциалы, в нулевое состояние, соответствующее начальному адресу для следующего периода генерируемой периодической функции„

Весь описанный процесс, начавшийся после установки в единичное состояние RS-триггера 3, повторяется I раз, Тое„ необходимое число периодов Т генерируемой периодической функциио

Формула изобретения

Цифровой генератор периодических функций, содержащий два счетчика, блок памяти коэффициентов крутизны, причем выход первого счетчика подключен к адресному входу блока памяти коэффициентов крутизны, выход второго счетчика подключен к информационному выходу генератора, отличающийся тем, что, с целью сок.ращения аппаратр1ых затрат, он содержит третий счетчик, два блока сравнения, НЯ-триггер, два элемента задержки, элемент ИЛИ, блок памяти

15

кодов длительности, четыре элемента И, элемент HR, причем первьгй вход первого элемента И подключен к входу

синхронизации генератора, прямой выход RS-триггера подключен к первым входам второго, третьего и четвертого элементов Ник второму входу первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу третьего счетчика, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, выход равенства которого подключен к вторым входам второго и третьего элементов И и к первому входу элемента HJTIi, выход которого через первый элемент задержки подключен к входу сброса третьего счетчика, 1 информационных выходов блока памяти коэффициентов крутизны поразрядно подключены к второму входу первого блока сравнения, (1+1)-й информационный выход блока памяти коэффициентов крутизны подключен к третьему входу второго элемента

И и через элемент HF к третьему входу третьего элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу второго счетчика, вычитающий вход которого подключен к выходу второго

элемента И, выход второго счетчика подключен к первому входу второго блока сравнения, выход равенства которого через второй элемент задержки подключен к второму входу четвертого элемента И, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, выход которого подключен к адресному входу блока памяти кодов длительности, информационный выход которого

подключен к. второму входу второго блока сравнения, входы сброса RS- триггера, первого и второго счетчиков и второй вход элемента ИЛИ подг ключены к входу сброса генератора, вход установки RB-триггера подключен к входу пуска генератора.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах имитационного и полунатурного моделирования. Цель изобретения - сокращение аппаратурных затрат. Генератор содержит задающий генератор 1, элементы И 2,8,9,15,19,24,25,27,28,32,34, RS- триггеры 3 и 22, счетчики 4, 6, 14, 16, первый 5 и второй 7 блоки сравнения, группу 10 элементов И, элементы ИЛИ 11, 21, 26, 29 элементы задержки 12, 20, 23, 30, 33, дешифратор 13, блок 17 памяти коэффициентов крутизны, блок 18 памяти кодов длительности, элементы НЕ 31, 35. Поставленная цель достигается за счет того, что генератор содержит счетчик 4, блоки 5, 7 сравнения, RS-триггер 3, блок 18 памяти кодов длительности, элементы И 2, 8, 9, 34, элементы задержки 12, 33, элемент ИЛИ 11, элемент НЕ 35. 3 ил.

5 «о

5

§ i 5 s eo

g