Цифровой синтезатор функций Советский патент 1978 года по МПК G06J1/00 

(54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ФУНКЦИЙ

являются функциональными выхолами синтезатора 2.

Однако этот синтезатор вырабатывает аналоговые сигналы только одной (синусоидальной) формы с постоянной амплитудой по жестко заданной схемной программе, что не позволяет получать сложнофункциональные сигналы для каждого независимого канала управления по программам от Bneuniero источ}П1ка цифровой информации.

Целью настоящего изобретения является повышение функциональных возможностей синтезатора за счет расширения класса генерируемых функций.

Поставленная цель достигается тем, что синтезатор содержит дополнительный формирователь серий импульсов, регистр режима, блок выработки синхроимпульсов и элемент «И, включенный между выходом блока выборки серий импульсов и входом дополнительного формирователя серий имнульсов, выходы которого соединены с соответствуюнп .ми входами последовательностей импульсов фyнкцllOlIa.IЫiыx каналов, входы задания амплитуды, фазы и номера канала которых соединен1)1 с соответствующими однои.менными входами синтезатора, входы задания режима которого соединены с соответствуюи1ими входами регистра режима, выход иаузы которого соединен с одноименны.м входом элемента «И, а выход режима - со вторым управляющим ВХОД.ОМ црограм.миого блока, соответств юн1,ий уцравляюший выход которого соединен со входом б.юка выработки синхроимпульсов, выходы которого соединены с зыхода.ми )импульсов синтезатора, а также тем, что каждый функциональный канал содержит регистр записи и хранения амплитуды, блок выбора серий импульсов, сумматор серий имиульсов, цифровой сг; аживаюший фильтр, реверсивный счетчик и цифро-аналоговый преобразователь, выход которого является выходом функциоиального канала, входы задания амплитуды фазы и номера канала которого соединены с соответствуюн1ими входами регистра записи и хранения амплитуды, выходы котрого соединены с управляющими входами блока выборки серий импульсов, входы последовательностей импульсов которого подключены к одноименным входам фу|Ц ционального канала, а выходы через последовательно соединенные сумматор серий импульсов и цифровой сглаживающий фильтр соединены со счетным входом реверсивного счетчика, вход реверса которого подключен к одноименному входу функционального канала, а выход соединен со входом цифро-аналогового преоб|)азователя.

На фиг. 1 изображена структурная схема цифрового синтезатора функций; г,з фиг. 2 и фиг. 3- примеры сигналов, получаемых на выходах синтезатора.

Цифровой синтезатор содержит формирователи серий импульсов 1 и 2, блок формирования комбинаций серий импульсов 3, блок выборки серий импульсов 4, программный блок 5, блок выработки синхроимпульсов 6,

э.пемент «И 7, регистр режима 8 и функциональные каналы 9;-9.-;.

Формирователи серий импульсов 1 и 2 содержат двоичный счетчик 0 и блок логических ключей 11.

5 Программный блок 5 содержит реверсивный счетчик 12. дешифратор 13 и логический -ключ 14.

Функциональный канал 9 содержит блок выбора серий импульсов 15, регистр загшси и хранения амплитуды 16, сумматор серий импульсов 17, цифровой сглаживающий фильтр 18, реверсивный счетчик 19 и цифроаналоговый преобразователь 20.

Синтезатор работает следуюш,им образом. Для получения аналоговых сигналов синусоидальной формы (фиг. 2,а) в данном синтезаторе иснользуется кусочно-линейная аппроксимация синусоиды, для чего 1/4 периода синусоиды Т/4 нри юмоши счетчика 12 и дешифратора 13 программного блока 5 делится на шесть равных по длительности диапазонов, каждому из которых соответствует линейный отрезок с определенным наклоном. Для получения апироксимируюших отрезков синусоиды на реверсивный счетчик 19 в течение каждого диапазона подается требуе.мая последовательность импульсов. Причем для получения восходящей части синусоиды реверсивный счетчик 19 работает в режиме сложения, а для гюлуче1шя нисходяшей части синусоиды - в режи.ме вычитания. Переключение режимов происходит ио сигналу реверса, вырабатываемому

3 дешифратором 13 программного блока 5 в момент, соответствующий максимальной амплитуде С П- уСОИДЫ.

Для получения последовательностей импульсов, поступающих на вход реверсивного счетчика 19, используется формирователь серий импу;1ьсов 1, который выдает серии импульсов со следующими частотами: f/2; f/4; f/8; f/16; f/32; f/64; /128.

Из этих серий импульсов блок 3 формирует последовательности импульсов, соответствуюшие аппроксимирующим участкам синусоиды:

9f 24f 39f 41f 51f 60f f Г28 Г28 Г28 128

По сигналам депшфратора 13 црогра.ммного блока 5 блок 4 через элемент «И 7 выдает требуемые последовательности и.мпульсов на вход второго формирователя серий импульсов 2.На выходе этого формирователя получаются серии импульсов со следующими частотами: fn/4; fn/8; fn/16; fn/32; fn/64; fn/128; fn/256, где n - частота последовательностей импульсов, полученных на выходе блока выборки 4.

Эти серии импульсов поступают на блоки вы5 бора серий импульсов 15 для всех функциональных каналов 9. Работой блоков управляют выходы регистра записи и хранения амплитуды 16. На эти регистры поступает двоичный код А, соответствующий требуемой амплитуде выходного аналогового сигнала. Причем 0 этот код поступает на регистр 16 только того канала 9, номер которого соответствует коду номера канала Хк. На сумматор серии импульсов 17 выбранного канала 9 поступают серии импульсов, выбранные в соответствии с кодом амплитуды на регистре записи и хранения амплитуды 16. С выхода сумматора 17 полученная последовательность импульсов через сглаживающий фильтр 18 поступает па реверсивный счетчик 19 выходы которого заведены на цифро-аналоговый преобразователь 20. Реверсивный счетчик 19, как указывалось выше, управляется сигналами реверса от программного блока 5 и через интервалы времени Т/2 переключается поочередно то в режим сложения, то в режим вычитания. Число импульсов, которое посту.пает на вход реверсивного счетчика 19 за вре.мя Т/2, а следовательно, и амплитуда аналоговых сигналов на выходе цифро-аналогового преобразователя 20 зависит от того, какие последовательности импульсов подавались на вход реверсивного счетчика 19 в течение данного полупериода, то есть зависит от кода, записанного на регистре 16. Частоты серий импульсов, поступающих на блок выбора 15, выбраны таким образом, что, подавая на регистр 16 соответствующие коды, можно изменять амплитуду выходного аналогового сигнала от 1 до 100°/о номинала с дискретностью в 1%. Для изменения фазы выходного аналогового сигнала на 180° на 1-ый разряд регистра 16 заводится управляющий сигнал г, по которому режим сложения реверсивного счетчика 19 изменяется на режим вычитания, и наоборот. Для получения выходных аналоговых сигналов пилообразной формы (фиг. 2,6) на интервале Т/2 требуется получить только один линейный участок с постоянным наклоном, то есть на вход реверсивного счетчика 19 должна поступать одна и та же последовательность импульсов. Для этого дешифратор 13 должен выдавать на блок выборки серий импульсов 4 одни и те же управляющие сигналы, по которым выбирается последовательность импульДешифратор 13 начинает сов с частотой выдавать управляющие сигналы для выбора данной последовательности импульсов по сиг-налу с первого разряда регистра режима 8, в который при формировании выходных аналог-овых сигналов пилообразной формы заносится единица. Для получения выходных аналоговых сигналов с горизонтальным участком, в частности для получения трапецеидальной формы (фиг. 2,в) на элемент «И 7 с регистра режима 8 заносится сигнал «пауза, по которому прекращается выдача импульсов на формирователь серий импульсов 2, а следовательно, прекращается подача импульсов на реверсивный счетчик 19. При этом получается горизонтальный участок выходного аналогового сигнала, длительность которого определяется длительностью сигнала «пауза. Для управления работой цифрового синтезатора от ЭВМ (на чертеже не показана), для организации измерений и некоторых других вс1К)могате.1ьны операций ПСПОЛЬЗУСТСЯ о иж выработки синхроимпульсов 6, вырабатывающий синхроимпульсы СИ1 по сигналам денп1фратора 13. Причем синхроимпульсы С111 и СИ2 вырабатываются постоянно, а остальные выдаются командами от ЭВ.М, ruiCT nai«щими на регистр режима 8. Используя все возможности изменения амплитуды, формы и фазы ВЫХОД -)Х аНЛЛО1ОВЫХ сигналов на выходах цифрового синтезатора для каждо1о нсзавпсимого функционального канала 9, можно получить сложнофункпнопа.Из ные аналоговые сигналы, изменяющиеся по про грамме от ЭВ.М. На фиг. 3 (а. б) показаны сложнофункциональные сигналы для разных каналов управления. Форму.10 изобретены Цифровой синтезатор функцнй, содор/к;,щнй формировате,1ь серий и.мп льсов, вход которого является вхо.юм задающей частоты синтезатора, а выходы, носледовательпостей п.мпульсов формирователя серий нмнульсов через блок формирования комбинаций серий импульсов соединены с соответствующими однонменными вхо.аами блока выборки серий импульсов, управляющие вход1з1 которого подключены к соответствующим управля1оци1м выходам программного блока, нервый управляющий вход которого подключен к одноименном} выходу формирователя серий импульсов, и функциональные каналы, входы реверса которых обьединены и подключены к одноименному выходу программного блвка, а выходы яв.тяются функциональными выходами синтезатора, огличающийся тем, что, с целью нозышенпя функциональных возможностей синтезатора за счет расн1ирения класса генерируемых функций, он содержит дополнительный формпрователь серий нмпульсов, регнстр режима, блока выработки синхроимпульсов и элементы «Н, включенный между выходом блока выборки серий и.мнульсов и входом дополнительного формирователя серий импульсов, выходы которого соедипены с соответствующимн входами noc.icдовательностей импульсов функциональных каналов, входы задания амплитуды, фазы н номера канала которых соединены с соответствующими одноименными входами синтезатора, входы задания режима которого соединены с соответствующими входами регистра режима, выход паузы которого соединен с одноименным входом элемента «И, а выход режнма - со вторым управляющим входом программного блока, соответствующий управляющий выход которого соединен со в.ходом блока В1,ь работкн синхроимпульсов, выходы которого соединены с выходами синхроимпульсов синтезатора. 2. Синтезатор по п. 1, отличающийся тем. что каждый функциональный канал содержит регистр записи и хранения амплитуды, блок выбора серий импульсов, сумматор серий пмцульсов, цифровой сглаживающий фильтр, реверсивный счетчик и цифро-аналоговый преобразователь, выход которого является выходом функционального канала, входы задания

7

амплитуды, фазы и номера канала которого соединены с соответствующими входами регистра записи и хранения амплитуды, выходы которого соединены с управляющими входами блока выборки серий импульсов, входы последовательностей импульсов которого подключены к одноименным входам функционального канала, а выходы через последовательно соединенные сумматор серий импульсов и цифровой сглаживающий фильтр соединены со счетным входом реверсивного счетчика, вход реверса

8

которого подключен к одноименному входу функционального канала, а выход соединен со входом цифро-аналогового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. PreliminarY reference manual automated materials testmg system, v/o mashpriborintorg, Moscow, Russia, 1975.

2. Патент США № 3529138, кл. 235-150.53,

)969.

i I

ex.

X

UT

CHI СПб

Режим Пауза.

MZH3

L

A f N

-il