Функциональный генератор

 

1. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий генератор импульсов, подключенный выходом к счетному входу первого счетчика, второй счетчик, соединенный выходами с входами дешифратора , выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих пар ключей группы, соединенных информационными входами с соответствующими выходами блока аналоговой памяти ординат , а выходами - с ан логовьши входами цифроаналогового преобразова теля , выход которого является выходом функциочального .генератора, о т л и ч ающи и ся тем/ что, с целью повышения точности воспроизведения функций,.в него дополнительно введе ны счетчик с управляемой разрядностью , блок формирования импульса окон .чания интервала, блок форшфования признака длины интервала и блок сдвига кода, подключенный выходакш к цифровым входам цифроаналогового преобразователя , информационными входами к выходам разрядов первого счетчика и счетчика с управляемой разрядностью , а сдвигающими входами - к управт ляющим входам блока .формирования импульса окончания интервала и к выходам блока формирования признака длины интервала, управляющие входы счетчика с управляемой разрядностью соединены с соответствующими выходами блока формирования признака длины интервала , соединенного входами с выходами второго счетчика, подключенного счетным входом к входам обнуления .первого счетчика и счетчика с управляемой разрядностью и к выходу блока формирования импульса окончания интервала , соединенного первой группой информационных входов с выходами разрядов первого счетчика, а второй группой информационных входов с вькодами разрядов счетчика с управля-с емой разрядностью, подключенного сче ным входом к выходу старшего разряда первого счетчика. 2. Генератор по п.1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что.счетчик с управ-а ляемой разрядностью содержит элементы И и ИЛИ и группу триг -еров, входы | обнуления которых соединены с входом обнуления счетчика с управляемой разрядностью , а выходы являются выходами соответствующих разрядов счетчика с управляемой разрядностью, причеггкаждый , ч-и

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

y g G 0 6 G 7/2 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОВйГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3353777/18-24 .(22) 02.11.81 .(46) 07.04.83. Бюл. Р 13 (72) Г.А.Калинин и И.В.Зозуля (71) харьковский ордена Трудового

Красного Знамени институт радиоэлектроники (53) 681.335(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р. 618752, кл. G 06 G 7/26, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 809238, кл. G 06 G 7/26, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 705471, кл. G 06 G 7/26, 1977 (про-: тотип). (54)(57) 1. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий генератор импульсов, подключенный выходом к счетному входу первого счетчика, второй счетчик, соединенный выходами с входами дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих пар ключей группы, соединенных информационными входами с соответствующими выходами блока аналоговой памяти ординат, а выходами — с. аналоговыми входами цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом функционального, генератора, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности .воспроизведения функций,.в него дополнительно введе-, ны счетчик с управляемой разрядностью, блок формирования импульса окон,чания интервала, блок формирования признака длины интервала и блок сдви.га кода, подключенный выходами к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, информационными входамик выходам разрядов первого счетчика и счетчика с управляемой разрядностью, а сдвигающими входами — к управ-. ляющим входам блока формирования импульса окончания интервала и к выхо„„SU„„1010617 А дам блока формирования признака длйны интервала, управляющие входы счетчика с управляемой разрядностью сое-. динены с соответствующими выходами блока формирования признака длины ин. тервала, соединенного входами с выходами второго счетчика, подключенного счетным входом к входам обнуления первого счетчика и счетчика с управляемой разрядностью и к выходу блока формирования импульса окончания интервала, соединенного первой группой информационных входов с выходами разрядов первого счетчика, а второй группой информационных входов — с о= вйходами разрядов счетчика с управля-а

° Дв емой разрядностью, подключенного сче ным входом к выходу старшего разряда первого счетчика.

2. Генератор по п.1; о т л и ч аю шийся тем, что .счетчик с управ-. ляемой разрядностью содержит элементы И и ИЛИ и труппу триггеров, входы обнуления которых- соединены с входом обнуления счетчика с управляемой разрядностью, а выходы являются выходами соответствующих разрядов счетчика с управляемой разрядностью, причеюг каждый. -й (1 < j св-1, где h- ко 1 1 .личество разрядов счетчика) элемент

ИЛИ подключен каждым j -м (1 И-i+4 входом к 1- --управляющему входу. счет- >® чика. с. управляемой разрядностью, а выходом — к первому входу j -го элемента И, соединенного выходом со счеъ ным входом.1 -го триггера, пбдключен- ав, ного выходом к второму входу (j +Ц- Ф ого элемента И, причем первый элемент И соединен вторым входом со счетным входом счетчика с управляемой pas рядностью, а H-й элемент И подключен первым входом и выходом соответсв венно к первому управляющему входу счетчика с управляемой разрядностью и к счетному входу И-ого триггера.. 1010617

3. Генератор по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок формирования. импульса окончания интервала со- держит элементы И и элемент ИЛИ, выход кЬторого является выходом блока формирования импульса окончания интервала, а входы подключены к выходам

rn (где vn — число различных групп интервалов аппроксимации ):элементов И, каждый из которых соединен первым

Изобретение относится к. автоматике и вычислительной технике,в частности к генераторам сигналов произвольной формы.

Известен функциональный генератор, 5 содержащий генератор импульсов, счет чик, дешифратор, блок аналоговой памяти, блок коммутации, блок формирования пилообразных напряжений, делитель напряжения и выходной сумма в 1( тор (1).

Известен также функциональный генератор, содержащий блок аналоговой памяти, коммут.атор, многофазный мультивибратор, счетчик, цифроаналоговые преобразователи, ключ, аналоговый з апоминающий элемент и интегратор t 2 j.

Недостатком известных функциональных генераторов является пониженная точность воспроизведения функций.

Наиболее близким к предлагаемому является функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, подключенный выходом к счетному входу первого счетчика, второй счетчик,-соединенный выходами с входами дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих пар ключей группы, соединенных информационными входами с соответствующими выходами блока аналоговой памяти орди- ЗО нат, а выходами — с аналоговыми входами.. цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом функционального генератора, а цифровые входы подключены к "выходам перво- 35 го счетчика, соединенного выходом переполнения со счетным входом второго счетчика t.3).

Однако функциональный генератор карактериэуется пониженной точностью 4р воспроизведения функций из-за равномерного характера разбиения функций иа интервалы аппроксимации.

Цель изобретения — повышение точности воспроизведения функций. 45

Для достижения поставленной цели в функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, подключенный выходом к счетному входу первого счетчика, второй счетчик, соединенный входом с соответствующим управляющим входом блока формирования импульса окончания интервала, а вторым .входомс выходом (vv+1)-ого элемента И, входы которого являются первой группой информационных входов блока формирования импульса окончания интервала, второй группой информационных входов которого являются третьи входы всех и= Х элементов И, кроме первого.

2 выходами с входами дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих пар ключей группы, соединенных информационными входами с соответствующими выходами блока аналоговой памяти ординат, а выходами — с аналоговыми входами цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом функционального генератора, дополнительно введены счетчик с управляемой разрядностью, блок формирования импульса окончания интервала, блок. формирования признака длины интервала и блок сдвига кода, подключенный выходами к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, информационными входами к выходам разрядов первого счетчика и счетчика с управляемой разрядностью. I а сдвигающими входами — к управляющим вхЬдам блока формирования импульса окончания интервала и к выходам бЛока формирования признака длины интервала, управляющие входы счетчика с управляемой разрядностью соединены с соот-ветствующими выходами блока формирования признака длины интервала, соединенного входами с выходами второго счетчика, подключенного счетным входом к входам обнуления первого счетчика и счетчика с управляемой разрядностью и к выходу блока формирования импульса. окончания -интервала, соединенного первой группой информационных входов с выходами разрядов первого счетчика, а второй группой информационных входов — с выходами разрядов счетчика с управляемой разрядностью, подключенного счетным входом к выходу старшего разряда первого счетчика.

При этом счетчик с управляемой разрядностью содержит элементы И и ИЛИ и группу триггеров, входы обнуления которых соединены с входом обнуления счетчика с управляемой разрядностью, а .выходы являются выходами соответствующих разрядов счетчика с управляемой разрядностью, причем каждый -й (1бj ЯИ-1, где И вЂ” количество разрядов счетчика) элемент ИЛИ подключен каждым 5 -м (1 - rt- +1) входом к

1010617 у управляющему входу счетчика с управляемой. разрядностью, а выходом— к первому входу i -ого элемента И, соединенного выходом. со счетным входом 1 --oro триггера, подключенного выходом к второму входу {»+1)-ого элемента И, причем первый элемент И соединен вторым входом со счетным входом счетчика с управляемой разрядностью, а и-й элемент И подключен первым входом и выходом соответствен- 1О но к первому управляющему входу счетчика с управляемой разрядностью и к счетному входу и-ого триггера.

При этом .блок формирования импульса окончания интервала содержит эле- 15 менты И и элемент ИЛИ,, выход которого является выходом блока формирования импульса окончания интервала, а входы подключены к выходам N (re ю — число различных групп интервалов аппрок- 20 симации) элементов И, каждый иэ кото.рых соединен первым входом с соответствующим управляющим входом блока

:формирования импульса окончания интер::вала, а вторым входом — с выходом 25

{yn+1)- ого элемента И, входы которого являются первой группой информацион-ных входов блока формирования импуль.са окончания интервала, второй группой информационных входо которого 3 являются третьи входы всех )и= Х элементов И, кроме первого.

На фиг.1 изображена блок-схема функционального генератора; на фиг.2схема счетчика с управляемой, разрядностью (при и =3); на фиг. 3 — схема блока формирований импульса окончания интервала при (в»=4)..

Функциональный генератор (фиг.1) содержит блок 1 аналоговой памяти ординат, группу 2 пар ключей, цифроана- 40 логовый преобразователь 3, блок 4 сдвига кода, генератор 5 импульсов, первый счетчик б, второй счетчик 7, блок 8 формирования импульса окончания интервала, дешифратор 9, блок 10 45 формирования .признака длины интервала и счетчик 11 с управляемой разрядностью. Генератор 5 подключен выходом к счетному входу счетчика 6. Счетчик 7 соединен выходами с входами дешифра- 51) тора 9, подключенного выходами к управляющим входам соответствующих пар ключей группы 2, соединенных информа. ционными входами с соответствующими выходами блока 1 аналоговой памяти ординат, а выходами — с аналоговыми входами цифроаналогового преобразователя 3. Выход преобразователя 3 является выходом функционального генератора 1для сглаживания выходного ступенчатого напряжения на выходе преоб- 6О разователя 3 может быть включен фильтр 12 нижних частот ). Блок 4 сдвига кода подключен выходами к цифровым входам преобразователя 3, информационными входами — к выходам разрядов 65 счетчиков 6 и 11, а сдвнгающими входами — к управляющим входам блока 8 формирования импульса окончания интервала и к выходам блока 10 формирования признака длины интервала. При этом управляющие входы счетчика 11 соединены с соответствующими выходами, блока 10. Входы блока 10 соецинены с выходами счетчика 7, подключенного счетным входом к входам обнуления счетчиков б и 11 и к выходу блока 8 формирования импульса окончания интер вала. Блок 8 соединен первой группой и .формационных входов с выходами разрядов счетчика б, а второй группой информационных входов — с выходами разрядов счетчика 11,, подключенного счетным входом к выходу старшего раз- . ряда счетчика б.

Счетчик 11 с управляемой разрядностью (фи".2) может быть выполнен, например, содержащим группу триггеров 13, элементы ИЛИ 14 и элементы

И 15. Входы обнуления триггеров 13 соединены с входом обнуления счетчи- . ка 11, а выходы триггеров 13 являются выходами соответствующих разрядов счетчика 11. Каждый i -й (1Ф»»» И"< где м- количество разрядов счетчика

11) элемент ИЛИ 14 подключен каждым

)-м (q » н-»+») входом к 3 -у управ-. ляющему входу Ф » счетчика 11, а выходы — к первому входу» -ого элемента И 15, соединенного выходом со счетным входом е -ого триггера 13, подключенного к второму входу (i+1)-oro элемента И 15. Первый элемент И

15 соединен вторым входом со счетным входом счетчика 11, à tl-й элемент И

15 подключен первым входом и выходом соответственно к первому управляющему входу %» счетчика 11 и к счетноьр входу »1-ого триггера 13. Количество разрядов счетчика 11 равно й=ф„,о) (в»»в, (где,„®, и ф „» „- количества двоичных разрядов, необходиьне для представления интервала аппроксимации наибольшей и наименьшей длины соответственно) .

Блок 8 формирования импульса окончания интервала (фиг.3 ) может быть выполнен, например, содержащим элементы И 16 и элемент ЙЛИ 17, выход которого является выходом 63zoxa 8, а. входы подключены к выходам ю { где IH число различных групп интервалов аппроксимации) элементов И 16,.кажд»й из которых соединен первым входом с соответствующим управляющим входомблока 8, а вторым входом - c выходом (Ф+1)-ого элемента И 16, входы которого являются первой группой информа- ционных входов блока 8. Второй груп-. пой информационных входов блока 8 являются третьи входи первых(N-1)-ого элементов И 16.

Блок 4 сдвига кода представляет собой комбинационную логическую

1010617

Таблица 1

3 4

Номер интервала

001 010 011 100 101

110

Код интервала

Йлина интервала. 8дх и ли дх . „„. дх „.„2дх „„4дх„„„ л 4ьхп,л,„8ьх ;„, 1 х xz

6 ° 7

0 0

3 4 5

0 0 0

0 50

1 1 0 0

0 1 0

1 0 1

0 0 0 1

1 0 0

0 0

0 0 0 схему, имеющую фг.„п г информационных входов, связанных с выходами разрядов счетчиков 6 и 11,.и такое же число,выходов, подключенных к цифровым входам цифроаналогового преобразователя 3 ° Кроме того, блок 4 имеет Wl сдвигающих входов, подключенных к выходам блока 10 формирования признака длины интервала.

Блок 10 формирования признака длины интервала также представляет собой комбинационную логическую схему, которая ставит в соответствие кодовому состоянию счетчика 7 возбужденное состояние одного из своих выходов. Количество выходов блока 10 15 равно rn- числу различных групп интервалов аппроксимации, отличающихся длинами интервалов. Пусть, например, после проведения аппроксимации оказалось, что все интервалы можно разТабл. 2 является таблицей истиннос ..: для ука анных фун ц и f„т.4

Через х, х, х обозначены выходы счетчика 7, а через переключательные функции, формируе мые на выходе блока 10. 40

Таблица 2

"ъ 4 ъ г

45

Выражения для переключательных функций 11 — т4 записываем в совербить на четыре группы: первая группа включает все интервалы с длинамидХ„„-„, далее следуют две группы интервалов с длинами, соответственно, 2Ьхг,л „ и

4Ьх и, и наконец, в четвертую группу попадают интервалы длиной Ax =

=8Ьх „ п . Значит A =4 и блок 10 дол жен иметь четыре выхода. Количество входов блска 10 равно количеству разрядов второго счетчика 7. Отсюда следует, что воспроизводимая функция содержит семь интервалов интерполяции.

В табл.1 приведено соответствие каждому. интервалу интерполяции четырехраэрядного двоичного кода, формируемом во втором счетчике 7 (состоя-. ние счетчика 7, соответствующее коду

000, является начальным).

Табл.1 является основанием для синтеза блока 10 формирования признака длины интервала. шенной дизъюнктивной нормальной форме (т.е. по единицам) и получаем .

f4 = Х Х Х Х Х Х =Х1 Х Х

=Х„X X VX X X =X Х (Х VX )=g. X

1 2 Ъ

=Х Х Хъ I Х Х Х =Х

° X (Х VX )Х ° X

В соответствии с вышеприведенной системой переключательных функций блок 10 может быть реализован на пяти элементах И и одном элементе ИЛИ.

Функциональныk генератор работает следующим образом.

Перед. началом работы поступает сигнал "Сброс" (цепи подачи не показаны), который устанавливает в исходное состояние все три счетчика,что подготавливает генератор к воспроизведению первого интервала аппроксимации. По сигналу с одного из выходов дешифратора 9 к аналоговым входам преобразователя 3 через группу 2 ключей подключаются напряжения О„и 0 из блока 1 аналоговой. памяти ординат, соответствующие ординатам начала и конца Первого интервала. Одновременно на выходе блока 10 формируется сигнал признака первого интервала.

Этот сигнал несет информацию о дли1010617

15 20

25 30

l0

15 не первого интервала и обеспечивает соответствующую настройку блока 4, а также подключает или не подключает дополнительное число разрядов счетчика 11 к выходу счетчика б. Кроме того, сигнал с выхода блока 10 по =тупает на соответствующий управляющий вход блока 8 формирования импульса окончания интервала.

Непосредственная работа функционального генератора начинается после прихода сигнала "Пуск" на.управляющий вход генератора 5 импульсов. При этом выходные импульсы генератора 5 поступают на счетный вход счетчика б вызывая Его заполнение. Ныходное напряжение функционального генератора Формируется на выходе преобразователя 3 по мере заполнения счетчиков б и 11. Сигналы управления преобразователем 3 поступают непосредственно с выходов блока 4 °

Логика работы блока 4 таковаг если функция моделируется на.интервале наибольшей длины,то по сигналу блока 10 код 4в = 4 „ »аа »ф -а" «» » беэ сдвига ....с с( (нулевой сдвиг) передается с выходов счетчиков .6 и 11 на цифровые входы преобразователя 3.

В этом случае на выходе преобраэо вателя 8 формируется напряжение (0 0„) 8to3 и-u„„+ .tol 9, где О Ф Й 2 - ), Если функция моделируется на интервале длиной Ьх-ax <> Р "с»" ", то по сигналу блока 10 Формирования при знака длины интервала выходной код блока 4 сдвигается на один разряд в сторону старших разрядов по отношению к коду на информационных входах блока 4.

Таким образом, преобразователь 3 . управляется кодом

t»3 N СЪ *Аq 34% --49 1d

Теперь на выходе цифроаналогового преобразователя 3 формируется напряжение . е»уе=ц,)Н

Ci3

g ÔþñÔ-»

Ф " - 50 где О И 2 " О» -1.

Если функция моделируется на интервале наименьшей длины, то блок 4 обеспечивает подачу на цифровые,входы преобразователя 3 кода. (ЪажЪ»И)

= Фа ФЧ,йа-» " 4"»

Съ

ОО ° . ° Ооб заэующегося после сдвига кода g aa(4,»»»с», 9 »„) разря.дов влево. При этом на выходе прЕобразователя 3 формируется напряжение

0 и " 2 -1 где Ойй й2

Таким образом, счетчик б. ii часть или все разряды счетчика 11 функцио-ф нир ют как единый счетчик

Переход к следующему интервалу аппроксимации осуществляется после по-, явления единичного сигнала на выходе блока 8 формирования импульса окончания интервала. Пусть для примера те- кущий интервал имеет длину йКв»1в.

Тогда %g =1 (Фиг.3), и при единично,л. состоянии всех триггеров. счетчика 6 на выходе (и +1)-ого элемента И 16. формируется единичный сигнал. Аналогичный- сигнал. формируется также .на выходе элемента ИЛИ 17. Этот после ний сигнал воздействует на счетный вход втброго счетчика 7 и переводит его в состояние, соответствующее вто рому интервалу аппроксимации. Дааиф-: ратор 9 подключает через группу"2 ключей напряжения соответствующих ординат функции к аналоговым входам преобразователя 3. Одговремеяно сигнал с выхода блока 8 сбрасызаетм-"О", счетчики б и 11, переводя их тем самым в состояние, соответствующее началу второго интервала.

Дальнейшая работа функционального генератора протекает аналогично вышеизложенному. л Импульс переполнения счетчика 7 может служить признаком окончания работы. При необходимости генерации периодических функций сброс счетчика 7 означает переход к первому интервалу, после чего работа генератора вбзобновляется в периодическом режиме.

Таким образом, s предлагаемом функциональном генераторе, эа счет разбиения аргументов на неравномерные интервалы аппроксимации вовышается точность воспроизведения Функции, что особенно важно в случае генерации функций со значительными изменениями кривизны при ограниченной емкости блока аналоговой памяти ординат.

1010617

1010617

101М17

PArsg

А6 1f

Составитель С.Казинов

Редактор О.Сопко Техред М.Тепер Корректор Е.Рошко

Заказ 2488/37 Тираж 704 Подписное

ВН ИИПИ Государстве нного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фили ал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4