Генератор импульсов ступенчато-трапецеидальной формы Советский патент 1992 года по МПК H03K4/02 H03K4/94 

Фиг.1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и контрольно-измерительных устройствах.

Известен генератор ступенчато-пило- образного напряжения, содержащий делитель с переменным коэффициентом деления, счетчик импульсов, цифроанало- говый преобразователь, блок установки, генератор тактовой частоты.

Недостатком известного генератора является отсутствие регулирования амплитуды, фронта, среза и паузы между импульсами.

Наиболее близким по технической сущ- ности к предлагаемому является генератор импульсов трапецеидальной формы, содержащий задающий генератор, блок настройки, делитель частоты, блок цифровой задержки, счетчик импульсов, цифроанало- грвый преобразователь, коммутатор.

Недостатком известного генератора является невозможность регулирования среза и фронта выходного импульса при заданной амплитуде.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора ступенчато-трапецеидальной формы путем обеспечения управления амплитудными и временными параметрами импульса трапе- цеидальной формы.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор импульсов ступенчато-трапецеидальной формы, содержащий задающий блок, коммутатор, счетчик импульсов, уп- равляемый делитель частоты, генератор тактов и частоты, цифроаналоговый преобразователь, дополнительно введены распределитель импульсов, реверсивный счетчик импульсов, вычитающий счетчик импульсов, блок управления и цифровой блок деления, первый вход которого соединен с информационным входом реверсивного счетчика импульсов и первым выходом задающего блока, второй, третий, четвер- тый и пятый выходы которого соединены, соответственно, с первым, вторым, третьим и четвертым информационными входами коммутатора, первый управляющий вход которого соединен с первым выходом счетчи- ка импульсов и первым управляющим входом распределителя, второй управляющий вход которого соединен с первым входом блока управления, вторым управляющим входом коммутатора и вто- рым выходом счетчика импульсов, вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовой частоты и входом управляемого делителя частоты,

вход сброса которого соединен с вторым выходом блока управления и установочным входом вычитающего счетчика импульсов, информационный вход которого соединен с выходом коммутатора и вторым входом цифрового блока деления, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя частоты,неуправляемый выход которого соединен с входом вычитающего счетчика импульсов, выход которого соединен с третьим входом блока управления, третий выход которого соединен с входом распределителя импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены, соответственно, с суммирующим, установочным, вычитающим входами и входом сброса реверсивного счетчика импульсов, выход которого соединен с цифровым входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с выходной шиной, при этом управляемый выход управляемого делителя частоты соединен с четвертым входом блока управления, пятый вход которого соединен с выходом признака цифрового блока деления.

На фиг.1 представлена блок-схема генератора импульсов ступенчато-трапецеидальной формы; на фиг.2 - функциональная схема блока управления; на фиг.З - эпюры выходного сигнала.

Генератор импульсов ступенчато-трапецеидальной формы содержит задающий блок 1, коммутатор 2, счетчик 3 импульсов, управляемый делитель 4 частоты, генератор 5 тактовой частоты, цифроаналоговый преобразователь 6, распределитель 7 импульсов, реверсивный счетчик 8 импульсов, вычитающий счетчик 9 импульсов, блок 10 управления, цифровой блок 11 деления, выходную шину 12. Первый вход цифрового блока 11 деления соединен с информационным входом реверсивного счетчика 8 импульсов и первым выходом задающего блока 1, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым информационными входами коммутатора 2, первый управляющий вход которого соединен с первым выходом счётчика 3 импульсов и первым управляющим входом распределителя 7 импульсов, второй управляющий вход которого соединен с первым входом 13 блока 10 управления, вторым управляющим входом коммутатора 2 и вторым выходом счетчика 3 импульсов, вход которого соединен с первым выходом 14 блока 10 управления, второй вход 15 которого соединен с выходом генератора 5 тактовой частоты и входом управляемого делителя 4 частоты, вход сброса которого соединен с вторым

выходом 16 блока 10 управления и установочным входом вычитающего счетчика импульсов 9, информационный вход которого соединен с выходом коммутатора 2 и вторым входом цифрового блока 11 деления, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя 4 частоты, неуправляемый выход которого соединен с входом вычитающего счетчика 9 импульсов выход которого соединен с третьим входом 17 блока 10 управления, третий выход 18 которого соединен с входом распределителя 7 импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены, соответственно, с суммирующим, установочным, вычитающим входами и входом сброса реверсивного счетчика 8 импульсов, выход которого соединен с цифровым входом цифроаналогового преобразователя 6, выход которого соединен с выходной шиной 12, при этом управляемый выход управляемого делителя 4 частоты соединен с четвертым входом 19 блока 10 управления, пятый вход 20 которого соединен с выходом признака цифрового блока 11 деления.

Блок 10 управления (фиг.2) содержит первый вход 13, первый выход 14, второй вход 15, второй выход 16, третий вход 17, третий выход 18, четвертый вход 19, пятый вход 20, элементы ИЛИ 21 и 22, элемент 23 задержки и элементы И 24 и 25. Входы 15 и 20 блока 10 управления соединены с входами элемента И 24, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 21, второй вход которого соединен с входом 17 блока 10 управления, выход 14 которого соединен с выходом элемента ИЛИ 21 и.входом элемента 23 задержки, выход которого соединен с первым входом элемента И 25 и выходом 16 блока 10 управления, выход 18 которого соединен с выходом элемента ИЛИ 22, первый вход которого соединен с выходом элемента И 25, второй вход которого соединен с входом 13 блока 10 управления, вход 19 которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 22.

Принцип работы генератора импульсов ступенчато-трапецеидальной формы заключается в таком управлении реверсивным счетчиком 8 импульсов, чтобы цифроанало- говый преобразователь 6, цифровой вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика 8 импульсов, на своем выходе воспроизводил сигнал требуемой формы. Выходной сигнал характеризуется следующими параметрами: - временем фронта; 1кр - временем крыши; tcp - временем среза; tn - временем паузы между импульсами; А - амплитудой импульсов.

Эти параметры набираются и хранятся в цифровой форме в задающем блоке 1, представляющем собой набор коммутирующих элементов. Принцип отработки временных

5 параметров импульса заключается в последовательном их занесении с выходов задающего блока 1 через коммутатор 2 в вычитающий счетчик 9 импульсов и отработки заданного интервала времени путем де10 кремирования содержимого вычитающего счетчика 9 импульсов генератором 5 тактовой частоты и управляемым делителем 4 частоты. Состояние отработки одного из четырех заданных временных параметров ха15 рактеризуется состоянием двухразрядного счетчика 3 импульсов, выходы которого управляют коммутатором 2 и распределителем 7 импульсов. Распределитель 7 импульсов управляет реверсивным счетчи0 ком 8 импульсов таким образом, что его входные импульсы распределяются во время отработки фронта выходного импульса через первый выход на суммирующий вход реверсивного счетчика 8 импульсов, во вре5 мя крыши импульса через второй выход - на установочный вход, во время среза через третий выход - на вычитающий вход и во время паузы через четвертый выход - на вход сброса реверсивного счетчика 8 им0 пульсов. Для обеспечения требуемой скорости нарастания (убывания) амплитуды выходного сигнала во время отработки фронта (среза) импульса в генератор импульсов ступенчато-трапецеидальной фор5 мы введены цифровой блок 11 деления, представляющий собой постоянно запоминающее устройство (ПЗУ), и управляемый делитель 4 частоты. Первый и второй входы цифрового устройства деления 4, соединен0 ные соответственно с первым выходом задающего блока 1 и выходом коммутатора 2, образуют адресный вход ПЗУ. Содержимым каждой адресуемой ячейки ПЗУ является результат деления старшей части адреса на

5 младшую, т.е. состояние выходов цифрового устройства 11 деления является функцией

АД, где А - амплитуда выходного сигнала, зада0 ваемая на первом выходе задающего блока 1;

t - текущий временной параметр выходного сигнала с выхода коммутатора 2. Цифровой блок 11 деления управляетуправ5 ляемым делителем 4 частоты таким образом, что на его управляемом выходе

А появляются импульсы с частотой ш -- и

через блок 10 управления поступают на вход распределителя 1 импульсов.

Пусть, например, счетчик 3 импульсов находится в состоянии что соответствует отработке паузы между выходными импульсами. Импульсы с генератора 5 тактовых импульсов через управляемый делитель частоты и его неуправляемый выход поступают на вход вычитающего счетчика 9 импульсов с периодом Т равным минимально возможному значению параметра (цена младшего бита временного параметра) задаваемого задающим блоком 1, при обнулении вычитающего счетчика 9 импульсов импульс переполнения с его выхода через выход 17, элемент ИЛИ 21 и выход 14 блока 10 управления поступает на вход счетчика 3 импульсов, переводя его В состояние 00, соответствующее состоянию отработки фронта выходного импульса. Этот же импульс с выхода элемента ИЛИ 21 через элемент 23 задержки и выход 16 блока 10 управления поступает на вход сброса управляемого делителя 4 частоты и установочный вход вычитающего счетчика 9 импульсов, на информационном входе которого к этому времени установится информация о времени фронта, так как к этому времени произойдет подключение второго выхода задающего блока 1 коммутатором 2, управляемым состоянием 00 счетчика 3 импульсов, к информационному входу вычитающего счетчика 9 импульсов и производится его загрузка. Аналогичным образом производится обнуление вычитающего счетчика 9 импульсов и перевод счетчика 3 импульсов в состояние 01, за исключением того, что коммутатор 2 подключает третий выход задающего блока к информационному входу вычитающего счетчика 9 импульсов. На третьем выходе задающего блока 1 задается 1кр, т.е. происходит отработка времени крыши выходного импульса. Аналогичным образом происходит отработка времени среза импульса при состоянии счетчика 10 и паузы между импульсами в состоянии 11. Далее цикл повторяется.

Процесс отработки значения амплитуды выходного сигнала происходит следующим образом.

В состоянии счетчика импульсов 3 00 импульсы с управляемого выхода управляемого делителя 4 частоты поступают через вход 19, элемент ИЛИ 22 и выход 18 блока 10 управления на вход распределителя 7 импульсов. Частота этих импульсов равна А/т.ф так как на управляющем входе управляемого делителя 4 частоты находится результата деления А/т.ф. В этом состоянии счетчика 3 импульсов входные импульсы распределителя 7 импульсов через его первый выход поступают на счетный вход реверсивного счетчика 8 импульсов, инкре- ментируя его значение на единицу.

В состоянии счетчика 3 импульсов 10

процесс ничем не отличается за исключением того, что импульсы, поступающие на вход распределителя 7 импульсов с частотой A/tcp, так как на втором входе цифрового устройства деления находится знание tcp,

0 снимаются с третьего выхода распределителя 7 импульсов и поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 8 импульсов, декрементируя его значение. При переводе счетчика 3 импульсов в состояние 01 им5 пульсом с выхода 14 блока 10 управления этот же импульс, задержанный на элементе 23 задержки, поступает на вход элемента И 25, на втором входе которого находится потенциал логической единицы, поступающей

0 с младшего разряда счетчика 3 импульсов через вход 13 блока 10 управления. Импульс с выход элемента И 25 через элемент ИЛИ 22 и выход 18 блока 10 управления поступает на вход распределителя 7 импульсов и с

5 его второго выхода на установочный вход реверсивного счетчика 8 импульсов, загружая его амплитудным значением, установленным в задающем блоке 1. Таким образом происходит формирование крыши выход0 ного импульса. Процесс формирования амплитуды во время паузы между импульсами происходит аналогично за исключением того, что входной импульс распределителя 7 через его четвертый выход поступает на

5 вход сброса реверсивного счетчика 8 импульсов.

В задающем блоке 1 можно задавать временные параметры равные О, что соответствует отсутствию фронта, крыши, среза

0 и паузы между импульсами в различных комбинациях. Процесс пропуска соответствующего параметра заключается в следующем: нулевое значение временного параметра, поступающее на второй вход

5 цифрового устройства 11 деления вызывает появление логической единицы на его выходе признака, которая поступает через вход 20 на элемент И 24 блока 10 управления, на второй вход которого через вход 15 блока

0 10 управления поступают тактовые импульсы с выхода тактового генератора 5. С выхода элемента И 24 через элемент ИЛИ 21 и выход 14 блока 10 управления импульс поступает на вход счетчика 3 импульсов, пере5 водя его в следующее состояние. Если следующий временной параметр будет также нулевым, следующим импульсом с генератора 5 тактовой частоты счетчик 3 импульсов переводится в следующее состояние. Таким образом, при всех нулевых параметрах счетчик 3 импульсов переходит из одного состояния в другое с частотой тактового генератора 5.

Эпюры выходного сигнала при отсутствии различных временных параметров показаны на фиг.З.

В таблице отражено соответствие буквенных обозначений диаграмм определенным ненулевым временным параметрам.

Предлагаемый генератор импульсов ступенчато-трапецеидальной формы по сравнению с известным имеет расширенные функциональные возможности, обусловленные управлением амплитудными и временными параметрами импульса трапецеидальной формы, и может быть использовано при управлении лучом электронов в осцилографических трубках и в исследованиях линий связи.

Формула изобретения

Генератор импульсов ступенчато-трапецеидальной формы, содержащий задающий блок, коммутатор, счетчик импульсов, управляемый делитель частоты, генератор тактовой частоты, цифроаналоговый преобразователь, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения управления амплитудным и временными параметрами импульса трапецеидальной формы, в него дополнительно введены распределитель импульсов, реверсивный счетчик импульсов, вычитающий счетчик импульсов, блок управления и цифровой блок деления, первый вход которого соединен с информационным входом реверсивного счетчика импульсов и первым выходом задающего блока, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым информационными входами коммутатора, первый управляющий вход которого соединен с первым выходом счетчика импульсов

и первым управляющим входом распределителя, второй управляющий вход которого соединен с первым входом блока управления, вторым управляющим входом коммутатора и вторым выходом счетчика

импульсов, вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовой частоты и входом управляемого делителя частоты, вход сброса

которого соединен с вторым выходом блока управления и установочным входом вычитающего счетчика импульсов, информационный вход которого соединен с выходом коммутатора и вторым входом цифрового

блока деления, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя частоты, неуправляемый выход которого соединен с входом вычитающего счетчика импульсов, выход которого соединен с

третьим входом блока управления, третий выход которого соединен с входом распределителя импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с суммирующим, установочным, вычитающим входами и входом сброса реверсивного счетчика импульсов, выход которого соединен с цифровым входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с

выходной шиной, при этом управляемый выход управляемого делителя частоты соединен с четвертым входом блока управления, пятый вход которого соединен с выходом признака цифрового блока деления.

д.

jo

24

2/

23

Ж

Изобретение относится к импульсной технике. Сущность изобретения: устройство содержит задающий блок 1, коммутатор 2, счетчик 3 импульсов, управляемый делитель 4 частоты, генератор 5 тактовой частоты, цифроаналоговый преобразователь 6, распределитель 7 импульсов, реверсивный счетчик 8 импульсов, вычитающий счетчик 9 импульсов, блок 10 управления, цифровой блок 11 деления, выходную шину 12.1 табл., 3 ил.

J3

25

22

18

ФК2.2