Генератор гармонического сигнала Советский патент 1982 года по МПК H03K5/156 H03K13/02 

(54) ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГНАЛА

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в. качестве генератора в сейсмических виб раторах, в системах автоматического уп.равления, нiaпpимep испытательных стез1дах,

Известен генератор синусоидального сигнала, который содержит управляющий генератор, генератор синхроимпульсов скорости развертки, генератор синхроимпульсов наклона. Управляющий генератор включает в себя кварцевый генератор, счетчики, которые делят частоту кварцевого генератора и формируют на выходе импульсы -с частотой 1 Гц, триггер, управляющий работой генератора, В состав управляющего генератора входит nepvвый счетчик, который по достижению кода в нем, равного коду набранной длительности свип-сигнала, устанавливает триггер в нулевое состояние.

Генератор синхроимпульсов скорости развертки частоты содержит регистр диапазона, регистр длительности свип-сигнала, входы которого соед1шены с входами сумматоров, а также счетные регистры. Он предназначен для .формирования синхроимпульсов, частота которых пропорциональна скорости нарастания или. убьтания развертки частоты свип-сигнала. Генератор О1шхроимпульсов скорости развертки частоты обеспечивает цифровоеделение кода, равного диапазону, на код длительности свип-сигнала Г1},

10

Недостатками генератора синусоидального сигнала является неудобство его эксплуатации, Заключающееся в необходимости дополнительного вычисления скорости развёртки. Кроме того, при изменении направления развертки (у6ывав щая или возрастающая) необходимо пе{)еключение тумблера вверх/вниз.

Наиболее близким йо технической сущ2Q нести к изобретению является генератор гармонического сигнала, который соде жит тактбзаый генератор импульсов, выход которого подключен через преобразователь частоты к преобразователю пульсной последовательности в гармон&ческую функцию,, а такзке - к управляемо му делителю частоты. Управляющие входы управляемого делителя частоты соединены с выходами регистра длительност развертки. Выходы разрядов рев юивного счетчи ка поразрядно соединены с управляющими входами преобразователя частоты. Первая дополнительная группа управляющих входов преобразователя частоты соединена с выходами регистра конечной частоты. Вторая дополнительная группа управляющих входов преобразователя частоты соединена с выходами регистра начальной частоты и со входами разрядо реверсивного счетчика. Дополнительные входы преобразователя частоты соединены с входами устройства вычитания частот. Выход знака устройства вычитания частот подключен к входу управления реверсом реверсивного счетчика, а выход разности через дополнительный управляемый делитель частоты с счетным входом, реверсивного счетчика. Управляю

щие входы дополнительного управляемого делителя частоты соединены с управлян щими входами управляемого делителя частоты. Выход управляемого делителя частоты подключен к сбросовым входам всех пересчетных схем устройства (2j .

Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные возможности, которые заключаются в следующем.

При использовании генераторов в составе системы управления источниками сейсмических сигналов, как правило, возникает необходимость установки начальной фазы вибрации с тем, чтобы уменьщить время переходного процесса системы фазовой коррекции.

В известном генераторе отсутствует возможность задания и установки начальной фазы выходного синусоидального стгнала.

Кроме того, в генераторе также о- сутствует возможность формирования гар монического сигнала с любым кусочнолинейным законом изменения частоты.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что в генератор гармонического сигнала, содержащий тактовый генератор импульсов, преобразователь частоты, соединенный последовательно с преобразователем импульсной последовательности в гармони ее кую функцию, первый упра&И, выход тактового генератора подключен к тактоврму входу программируемого вычислительного блока и к первому входу элемента И, выход которого соединен с входами первого управляемого делителя частоты и преобразователя частоты, к выходу программируемого вычислительного блока подключены информационные выходы блока регистров, входы разря- дов ч-этвертохю, пятого и третьего регистров, и установочные входы преобразователя импульсов последовательности в гармоническую функцию, выходы разрядов третьего регистра соединены с входами разрядов второго регистра, выходы разрядов которого соединены с упра&ляющими входами преобразователя частоты.

На фиг. 1 изображена блок-схема генератора; на фиг. 2 - график зависикюоти изменения циклической частоты колебаний от времени F { (i ).

При линейной зависимости изменения циклической .частоты гармонических колебаний от времени справедливо следующее равенство

, fivH- lToFrt-t- TCVt.

где - изменение фазы генерируемого гармонического сигнала (дискретность преобразования импульсной последовательности в гармоническую функцию); 44 ляемый делитель частоты, управляюгшш входы которого соединены с выходами блок регистров, втопервого регистра рой управляемый делитель частоты, ввеаены блок управления, второй, третий, четвертый и пятый регистры, nporpaiviмнруемый вычислительный блок и элемент И, выход преобразователя частоты соединен с управляющим входом второго регистра и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом первого управляемого делителя частоты, с входом второго уп равгяемого делителя частоты и с управляющим входом первого регистра, входы разрядов которого подключены к выходам разрядов пятого регистра, третий вход блоча управления подключен к выходу второго управляемого делителя частоты, управляющие входы которого соединены с выходами разрядов четвертого регист ра, первый выход блока управления соединен с управляющим входом программируемого вычислительного блока, а второй выход со вторым входом элемента F - начальная циклическая частота гармонических колебаний в момент времени -Ь 0; 4;. - время, через которое фаза генерируемого гармонического сигнала изменится на дЧ J Y - скорость изменения циклической частоты для данного линейного участка зависимости . F-F(n Отсюда время, через которое фаза ге нерируемого гармонического сигнала изменится на А т, вычисляется по формуле -: Значение циклической частоты, которое будет достигнуто через время , вы числяется по формуле --FH -vi4a) и применяется за начальное ц - f для вычисления следующего значения -fe . При переходе от одного линейного участка за висимости F РШ к другому за-начальную циклическую частоту принимается значение начальной циклической частоты для данного участка, а значение скорости изменения циклической частоты равно значению скорости для данйого линейног участка. Генератор гармонического сигнала содержит тактовый генератор 1 импульс преобразователь 2 частоты, соединенный последовательно с преобразователем 3 импульсной последовательности в гармоническую функцию, первый управляемый делитель 4 частоты, управляющие вхоДы которого соединены с выходами регистра 5, блок 6 регистров, второй управляемы делитель 7 частоты, бло1 8 управления, регистры 9- 12, программируемый вычислительный блок 13, элемент И 14, блок 8 управления имеет входы 15-17, выходы 18 и 19, программируемый вычислительный блок 13 имеет управляющий вход 2О, тактовый вход 21, вьь« ход 22. Генератор работает следующим образом. Перед началом работы в соответствую щие регистры блока 6 регистров вводятся числовые значения Po.Pl Pd ...F НГЛмр ж Т4 ,Та. f,... Т . Т, М . где - значение конечной циклической частоты для 1 -го линейного участка зависимости F-F(-{;)i Т.; - яяительность 1 -го линейного участка зависимости 9 46 -F(i:)iFo- начальная фаза генерируемого сигнала; N - число линейных участков зависимости F - P(tX Затем эти данные передаются и записываются во внутреннее ОЗУ программируемого вычислительного блока 13, в котором затем вычисляются и также записываются скорости изменения циклической частоты для всех Н линейных участков зависимости F F (t. ) по M.. формуле NI. I 1 - конечное значение частоты для 1 -го j iacTKa зависимости (.t) ; - начальное значение частоты-, для 1 го участка зависимое- . J -длительность 1 -го участка зависимости F Т (-t) ; -скорость изменения циклической частоты для i -го линейного участка зависимости. Значение Т записывается в регистр 12, выполняющий роль буфера, Текущему значению частоты f: ваивается значение начальной частоты f о , а переменной V присваивается значение скорости изменения цикл1гческой частоты на первом линейном участке V Затем предварительно вычисляется время Д-t , через которое фаза генерируемого сигнала изменится на А Ч , где д, IP - длительность преобразования им- пульсной последовательности в гармонический сигнал. Вы4исление происходит по формуле i-- 4 V()-. (; Vv / lev После Вычисления значение присваивается переменной U, Т и передается н записывается в регистр 10, выполняющий роль буфера, передаются такя4е и записываются значения VH и N S+1 соотве7.ственно в преобразователь 3 импульсной последовательности в гармоническую функцию и в регистр 11. На вторвй вход элемента И 14 с выхода 19 блогса 8 управления подается запрещающий нуле вой потенциал. По сигналу Пуск, который южет быть подан как оператором вибросейсмической установки, так и от внешнего устройства сейсмостанции (не показано), блок 8 управления вьфабатывает сигнал запуска, поступающий на управляющий вход 20 программируемого вычислительного блока 13, при этом со второго выхода .19 блока 8 управления поступает разрешающий потенциал на второй вход элемента И 14, а с выхода преобразова теля 2 частоты вьфабатывается импульс который переписьгоает значение предва- рительно вычисленного и записанного в регистре 10Т в регистр 9. Кроме того, импульс с выхода преобразователя 2 частоты поступает на вход преобразователя 3 импульсной последовательности в гармоническую функцию, на выходам которого формируется напряжение, соответствующее начальному значению гармонической функпии. Иьшульс с выхода преобразователя 2 частоты также поступает на блок 8 I управления, который вырабатывает сигна управления программируемому вычислительному блоку 13, по которому оно переходит к дальнейшей реализации программы, записанной во внутреннем ПЗУ. По команде Пуск также будет выработан импульс первым управляемым делителем 4 частоты, который поступит одновременно на управляюнций вход первого регистра 5, на вход BTOpofo управляемого делителя 7 и на второй вход 16 блока 8 управления, в результате чего содержимое регистра 12 перепишется в регистр 5, а блок 8 управления вьфабатывает управляющий сигнал программируемому вычислительному блоку 13, по которому оно продолжит вычисления. На. втором шаге значение Т передает ся и записывается в регистр 12, После этого вычисляется новая текущая частота по формуле - FT V лТ Сг и переписьшается Затем вычисляется новое значение йЬпо формуле (1) и пе1зесваивается переменной и Т, значение которой передается и записывается в регистр Ю. Вычисления продолжаются до тех пор пока на первый вход 15 устройства 8 управления не поступит сигнал с выхода преобразователя 2 частоты, по этому сигналу вычисления возобновляются по описанному алгоритму. Работа в даннйм режиме пре1фащается как только на второй вход 16 блоки 8 управления поступает сигнал с выхода управляемого делителя 4 частоты. Этот сигнал .является сигналом прерывания, который вьфабатьюается блоком 8 управления программируемому вычислительн блоку 13. По этому же сигналу проио-. ходит перепись значения Та записанного в регистре 12, в регистр 5. В программируемом вычислительном блоке 13 после сигнала прерьтания происходит переприсвоение, переменной р присваивается значение P.f , а переменной V значение V, Записанное во внутреннем ОЗУ программированного вычислительного блока 13 значение длитель ности следующего линейного участка Т передается и записьшается в регистр 12. После этого вычисляется новое значение u.-fcno формуле (1) и переприсваивается переменной , которое передается и записывается в регистр 1О. Работа генератора продолжается до тех пор, пока не будут обработаны все линейные участки зависимости .1 F). Это произойдет тогда, когда на выходе управляемогоделителя частоты 7 появится импульс, который поступит на третий вход 17 устройства 8 управления, которое вырабатывает сигнал Стоп программируемому вычислительному блоку 13 и подает низкий запрещающий потенциал на второй вход Цемента И 14/ По сравненшо с известным устройством, данное устройство обладает более широкими функциональными возможностями. Это следует, во-первых, .из того, что в Данном устройстве имеется возмоз ность устан6 вки начальной фазы выходного гармонического сигнала. Во-вторых, данное устройство обладает возможностью реализации любой кусочно-линейной аависимости циклической частоты выходного сигнала от времени. Установка начальной фазы и формирование гармонического сигнала с кусочно-линейным законом изменения частоты необходимо в сейсморазведка и в испытательной технике. сравнении с базовым объектом (reiHejokrop синхронизирующего источника сейсмических сигналов вибрационного ТУ 39-01-652-81) предложенное уст ройство обеспечивает щирркие возмозкности варьирования характеристиками возбуждаемых в земле упругих волн, при оптимизации их по критерию согласования источника с геологической средой и позволяет достигнуть существенного ослабления корреляционных шумов в внбрацнодном методе сейсморазведки Формула изобретения Генератор гармонического сигнала, содернсаищй тактовый генератор импульсов, преобразователь частоты, соединенный последовательно с преобразователем импульсной последовательности в гармоническую функцию, первый управляемый делитель частоты, управляющие входы которого соединены с выходами первого регистра, блок регистров, второй. управляемый делитель частоты, отличающийся , что, с целью расши звния функциональных воэмож ностей, в него введен блок.управления, второй, третий, четвертый и пятый регистры, программируемый ;вь1числительный ёлок и элемент И, выход преобразователя частоты соединен с управляющим входом второго регистра и первым входо блока управления, второй вход которого соединен с выходом первого управляемот делителя частоты, с входом второго управляемого делителя частоты и с управпяюшяы входом первого регистра, входы которого подключены к выходам разрядов пятого.регистра, третий вход блока управления подключен к выходу второго управляемого делителя частоты, управляющие входы которого соепинены с выходами разрядов четвертого регистра, первый выход блока управления сое 9 410 динен с управляющим входом программируемого вычислительного блока, а второй выход со вторым входом элемента И, выход тактового генератора подключен к тактовому входу программируемого вычислительного блока и к первому входу элемента И, выход которого соединен с входами первого управляемого делителя частоты и преобразователя час-г тоты, к выходу программируемого вычислительного блока подключены инфо1 мационные выходы блока регистров, вхСм ды разрядов четвертого, пятого и третье го регистров н установочные входы преобразователя импульсной последовательности в гармоническую функцию, выходы разрядов третьего регистра соедине11ы с входами разрядов второго регистра, вььходы разрядов которого соединены с управляющими входами преобразователя частоты. Источники информации, принятые в6 внимание при экспертизе 1 Патент Великобритании NO 1408905, кл. Н 03 К J.3/02. 1975. 2. Авторское свидетельство СССР № 873404, кл. Н ОЗ К 13/О2, 1976.

Д

/

/7

15,

и

f,

19

W

s

П