Функциональный генератор Советский патент 1981 года по МПК G06J3/00 G06G7/26 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано, в частности для моделирования и имитации различных физических процессов, например, в задачах моделирования прохождения сигнала или процесс S(t) через среду, характеристики которой зависят от параметров сигнгша. Решение таких задач связано с необходимостью формирования функции вида. S(t)-F ra5(t)3 , где t - время, F закон преобразования сигнала, а масштабный коэффициент. Известен функциональный генератор, содержащий источники опорных на пряжений, управляемый масштабный пре образователь, генератор импульсов, делитель частоты, реверсивный счетчик, триггеры, дешифратор, управляемые делители напряжения и выходной блок 1. Известен также функциональный генератор, содержащий генератор) импуль сов, счетчик, дешифратор, коммутатор источник опорных напряжений, блок формирования пилообразных напряжений, делитель напряжений и входной сумматор 23. Недостатком известных функциональных генераторов является сложность перенастройки при смене вида воспроизводимой функции. Наиболее близким к предлагаемому является функциональный генератор, содержащий группу ключей, соединенных первыми входами с выходами источника регулируемых опорных напряжений, вторыми входами - с выходами регистра сдвига, а выходами - с входами группы резисторов, выходы которых объединены, а вход регистра сдвига подключен к выходу генератора тактовых Ш4пульсов, причем объединенные выходы резисторов образуют точку суммирования выходного напряжения 3. Недостатком устройства при воспроизведении функциональных напряжений вида U(t)eSit).) (где F - изменяющийся во времени закон преобразования) является пониженная производительность генерирования последовательного ряда функций. Цель изобретения - повышение производительности функционального генератора.

Поставленная цель достигается тем что функциональный генератор, содержащий группу ключей, соединенных первыми входами с соответствующими выходами источника регулируемых опорных напряжений, вторыми входами - с выходами регистра сдвига, а выходами с одними выводами соответствующих резисторов группы резисторов, вторые выводы которых обг.единены, а вход ре.гистра сдвига подключен к выходу генератора тактовых импульсов, дополнительно введены блок управления режимами записи-считывания, управляемый генератор кодов, блок памяти, аттенюатор, аналого-цифровой преобразователь и выходной цифроаналоговый множительный блок, соединенный цифровым входом с выходом блока памяти, а аналоговым входом с объединенными вторыми выводами резистороб группы резисторов и с входом аттенюатора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к адресному входу блока памяти, соединенного входом записи с выходом управляемого генератора кодов, а входами управления записью-считыванием - с управляющими г выходами блока управления режимами записи-считывания,: подключенного информационным выходом к входу управляемого генератора кодов, а входом к выходу генератора токовых импульсов.

Кроме того, блок памяти содержит два узла оперативной памяти и коллмутатор, первый и второй сигнальные входы которого являются соответственно адресным входом и входом записи блока памяти, управляющие входывходами управления записью-считыванием блока памяти, информационный выход - выходом блока памяти, а коммутирующие входы и выходы подключены к выходам и входампервого и второго узлов оперативной памяти соответственно.

Кроме того, блок управления режимами записи-считывания содержит узел задания програлоля, триггер и делитель частоты, вход которого является входом блока управления, а выход подключен к счетному входу триггера и к входу узла задания программы, выход которого является информационным выходом блока управления, а выходы триггера являются управляквдими выходами блока управления.

На чертеже изображена блок-схема функционального генератора.

Устройство содержит группу ключей 1, соединеннЕДХ первыми входами с выходами источника 2 регулируемых опорных напряжений (выполненного например, на общем источнике образцового напряжения и группе потенциометров) , вторыми входами - с выходами регистра 3 сдвига, а выходами с одними выводами резисторов 4 группы резисторов, вторые выводы которых объединены. Выходной цифроаналоговый множительный блок 5 соединен цифровым входом с выходом блока б памяти, а аналоговым входом - с объединенными выводами резисторов 4 группы резисторов и с входом аттенюатора 7, выход которого через аналого-цифровой преобразователь 8 подключен к адресному входу блока 6 памяти. Блок 6 соединен входом записи с выходом управляемого генератора 9 кодов, а входами управления записьюсчитыванием - с управляющими выходами блока 10 управления режимами записи-считывания. Блок 10 подключен информационным выходом к входу генератора 9, а входом - к выходу генератора 11 тактовых импульсов и к входу

0 регистра 3, Блок 6 памяти содержит два узла 12 и 13 оперативной памяти и коммутатор 14, первый и второй сих нальные входы которого являются соответств-енно адресным входом и входом записи блока б, управляющие входы - входами управления записью-считыванием блока б, информационный выход - выходом блока б, а коммутирующие входы и выходы подключены к выQ ходам и входам первого и второго узлов 12 и 13 оперативной памяти. Блок 10 управления содержит узел 15 задания программы, триггер 16 и делитель 17 частоты, вход которого является

входом блока 10-/ а выход подключен к

счетному входу триггера 16 и входу узла 15 задания программы, выход которого является информационным выходом блока 10, а выходы триггера 16 управляющими выходами блока 10. 0 Функциональный генератор работает следующим образом.

Генератор 11 генерирует последовательность тактовых импульсов, поступающую на регистр 3, который с помощью ключей 1 по очереди подключает выходные напряжения источника 2 к резисторам 4, образующим сумматор. В результате на общем выводе резистоп ров 4 формируется напряжение S(t). Это напряжение через аттенюатор 7, осуществляющий умножение напряжения на масштабный коэффициент cf , поступает на вход преобразователя 8, где преобразуется в двоичный цифровой

код, используемый как адресный код для блока б памяти. В блок б по каждому адресуf записаны коды, образующие функцию F (f ) , где адресный код пропорционален aS(t ) и, следовательно,на выходе блока 6 формируется цифровой код функции FfaSCt). Этот код поступает на цифровой вход выходного блока 5, осуществляющего его умножение на напряжение S(t ), с объединенного выхода группы резисторов 4 и преобразование полученного произвед ния в выходное напряжение UU; S{t)(tU. Запись значений F () в блок 6 па мяти осуществляется от генератора 9 кодов с помощью блока 10 управления режимами записи-считывания.При этом возможны, например, следующие режимы работы: однократная запись F(|) в начале работы и использовани блока б как блока постоянной памяти многократная запись в паузах между повторениями сигнала ( и(с что дае возможность использовать при каждом повторении сигнала U(t) новый вид функции ,F(f) ; перезапись функции F{f) непосредственно во время генер рования сигнала U(t ). -Последний слу чай позволяет обеспечить максимальн производительность функционального генератора при генерировании последовательного ряда различных функций. Для этого в блоке 6 памяти содержащем два узла 12 и 13 оперативной памяти и коммутатор 14, узлы 12 и 13 на каждом такте работают в различных режимах, так если на те кущем такте узел 12 работает в режиме записи, а узел 13 - в режиме считывания, то на следующем такте узел 12 будет работать в режиме считывания, а узел 13 - в режиме за .писи.При этом в режиме записи на входы записи узла оперативной памяти с управляемого генератора 9 через ком мутатор 14 подаются коды, каждый из которых содержит определенное значение F(f) и код адреса f этого значения, причем в этом режиме выход узла оперативной памяти с помощью коммутатора 14 отключается от выхода блока 6. В режиме считывания на адресный вход узла оперативной памя ти через коммутатор 14 с выхода преобразователя 8 подается текущий код адреса воспроизводимой функции, вход записи узла оперативной памяти отклю чается, а выход данного узла через коммутатор 14 подключается к выходу блока б. Управление режимами записисчитывания осуществляется блоком 10 упрашления, который с помощью делцте ля 17 частоты обеспечивает выбор интерзала изменения вида функции в генераторе 9, с помощью триггера 16 обеспечивает формирование управляющих сигналов для переключения режимов записи и считывания в блоке 6 па мяти и с помощью узла 15 задания пpoгpaм лы вырабатывает цифровой код выбора вида функции в генераторе 9. Таким образом, рассмотренный функ циональный генератор за счет введения новых блоков и узлов позволяет по сравнению с известным существенно повысить производительность генерирования последовательного ряда функций путем упрощения перенастройки . с одного вида воспроизводимой функции на другой и обеспечения этой перенастройки непосредственно в процессе генерирования функций. Формула изобретения 1. Функциональный генератор, содержащий группу ключей, соединенных первыми входами с соответствующими выходами источника регулируемых опорных напряжений, вторыми входами с выходами регистра сдвига, а выходами - с одними выводами соответствующих резисторов группы резисторов,вторые выводы- которых объединены, а вход регистра сдвига подключен к выходу генератора тактовых импульсов, отлич ающийся тем, что, 1с целью повышения производительности функционального генератора, в него дополнительно введены блок управления режимами записи-считывания,управляемый генератор кодов, блок памяти, аттенюатор, аналого-цифровой преобразователь и выходной цифроаналоговый множительный блок, соединенный цифровым входом с выходом блока памяти, а аналоговым входом - с объединенными вторыми выводами резисторов группы резисторов и с входом аттенюатора, выход которого через аналогоцифровой преобразователь подключен к адресному входу блока памяти, соединенного входом записи с выходом управляемого генератора кодов, а входами управления записью-считыванием с управляющими выходами блока управления реясимами записи-считывания,подключенного информационным выходом к входу управляемого генератора кодов, а входом - к выходу генератора тактовых импульсов. 2.Генератор по п. 1, отличающийся тем, что блок памяти содержит два узла оперативной памяти и коммутатор, первый и второй сигнальные входы которого являются соответственно адресным входом и входом записи блока памяти, управляющие входы - входами управления записью-считыванием блока памяти,информационный выход - выходом блока памяти, а коммутируемые входы и выходы подключены к выходам и входам первого и второго узлов оперативной Пс1мяти соответственно. 3.Генератор по п. 1, отли чающийся тем, что блок управления режимами записи-считывания содержит узел задания програм 1Ы, триггер и делитель частоты, вход которого является входом блока управления, а выход подключен к счетному входу триггера ri к входу узла задания программы, выход которого является информационным выходом блока управления, а выходы триггера являются управляющими выходами блока управления.

, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

.. свидетельство СССР 711675, кл. Н 03 К.13/02, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР . 618752, кл. G 06 6 7/26, 1977

3.Патент ФРГ 2544896,

5 кл. Н 03 К 4/02, 1977 (прототип).