Функциональный генератор

 

1. ФЗ КЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР , содержащий генератор импульсов , подключенный вьосодом к сче-гаому BXo/QT основного счетчийа, дешифратор и aajEiOMHHaiouiee устройство, соединенное выходами кодов узловых значений ординат: с цифровыми входами соответственно первого и еторогЧ) нифроаналогОвых прс-- образователей, подкл1очеша 1х выходами к аналоговымвходам третьего цнфроаналого. вого прео)азователя, выход которого является выходе функционашэного ген фатора , о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения функций, в него дополнительно рведены &ПЖ сдвига кода, счетчик с управ-ляемой разрядностью и блок формирования импульса окончания интервала, соединешшй первой и второй группами инфо1 «ационных входов с выходами разрядов соответственно основного счетчика и счетчика с управляемой .разрядностью, а выходом - с входами обнуления основного счетчшса и счетчика с управляемой разр1одностью и с Bxofi ; запоминающего устройства, подаш1очёш(р1ч5 1ЯЖкода признака oftxaoA дешифратора, соеД11нек ЁС1 г6 с соответствукяцими управайюйхкйц входами счетчика с управляемс ра9 Е|р|Р9 блока формнроваякй Ш 71Сьювч сЬ| ешия интервала и блока cojaetra кода подключенного вькодами к цифровым вкрдам ци роанадогового преобразователя , а «ЙЮ АЙЦЙОННЫМИ BXoj:UiMH к выходам разрядов основного счетчика и счетчивд с управляемой раарадностью,; счетный вхЬд кого го соединен с выходом старшего разряда основного счетчика . . - ; : .- ;- 2.Генератор по п. 1, от л а ч ею щ и и с я тем, что запоминакщее уст ройство сааержвт блок памяти, гор и счетчик, счетный вход которого . являетсяВХОДОМ запомйнакндеххэ устройства , а выходы разрядов соединены с , входами дешв | эатора| подключенного вы ходами к шсодам блока памяти, первая и вторая г{7Ш1ы ВЫХ01ДОВ которого являются выходами кодов узловых 3Ha {e«idt ощинат запомниающеро устройстьа.а третья группа Зьссодов - выходами кода признака длины ;о интервала запоминающего устройства. 4 3.Генератор по п. 1, о т л и ч а ю Од щ и и ся тем,что счетчик с управляемой . 4; разр5щностью содержит элементы И и ИЛИ и группу триггеров, входы обнуления которых соединены с входом оби/ления счетчика с управляемой разрядностью, а выходы являются выходами разрядов счетчика с управляемой разрядностью, . причем каходый -1-й

„.SU„„1019464 A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК »» 606 G 7/26 1 ,1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3354083/18»24 (22.) 02. 11.81 (46) 23.05.83. Бюл. Ж 19 (72) Г. А. Калинин и И. В. Зозуля (71) Харьковский ордена Трудового

Красного Знамени институт радиоэлектроники (53) 68 1.335 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство. СССР

% 726542, кл. G06G 7/26, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2966968/18-24, кл. G 06 G 7/26, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

М 394808, кл. 6066 7/26, 1971 (прототнп.) . (54) (57) 1. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий генератор импульсов, подключенный выходом к счетному входу основного счетчика, дешифратор и запоминающее устройство, соединенное выходами кодов узловых значений ординат. с цифровыми входами соответственно .первого и второго иифроаналоговых пре-. .образователей, подкгпоченных выходами к аналоговым входам третьего цифроаналого. вого преобразователя, выход которого является выходоМ функционального ген ератора, о т.л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения функций, в него дополнительно введены блок сдвига кода, счетчик с управляемой разрядностью и блок формирования импульса окончания интервала, соединенный первой и второй группами информационных входов с выходами разрядов соответственно основного счетчика и счетчика с управляемой разрядностью, а выходом -- с входами обнуления основного счетчика и счетчика с управляемой разрядиостцо и с входом"заaoмimaющего устройства, подключе»нйй о:: выходами кода признака длины анэВрааля-.,:а., входам дешифратора, соединению 4й ацдами с соответствующими yapa3MaaoQNM5 входами счетчика с управляемой раарщцйх:тью, блока формирования имщщьса" о иниания интервала и блока сдвиге кода, подключенного выходами к цифровым входам третьего цифроаналогового преобразователя, а информационными входамик выищем разрядов основного счетчика и счетчике с управляемой разрядностью,: счетный вход которого соединен с вйходом старыего разряда основного счетчика. Ф

2. Генератор по и. 1, о т л и ч"а .ю - @ щ и и с а тем, что запоминающее устройство содержит блок памятй, дешифра..тор и счетчик, счетный вход которс»» о является входом запомюикющего устрой-. ства, а выходы разрядов соединены с:, Я входами дешифратора, подключенного выходами к входам блока памяти, нервая и вторая группы выходов которого .являются выходами кодов узловых значений ординат запоминающего устройства,а третья группа выходов - выходами кода признака длины цр интервала запом инающего устройства.. р„

3. Генератор по и. 1, о т л и ч а ю щ и и ся тем,чтосчетчиксуправляемой, ©» разрядностью содержит элементы И и

ИЛИ и группу триггеров, вход;ы обнуления которых "îåäèíåíû с входом обнуления счетчика с управляемой разрядностью, а ф»э выходы являются выходами разрядов счетчика с управляемой разрядностью, . причем ка,ждый 1-й (1 5 4 п-1, где и - общее количество разрядов счетчика с управляемой разрядностью) элемент ИЛИ подключен каждым » -ым (1 j = и- 1 +1) входом к j -му управляющему входу счетчика с управляемой разрядностью, а выходом - к первому входу а-го элемента И, соединенного выходом со счетным входом, 1 -го триггера, подключенного выходом к второму входу (i+1)-го 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 соответственно к первому управляющему, входу счетчика с управляемой разрядностью и к счетному входу и-го триггера.

4. Генератор по и. 1, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что блок формирования импульса окончания интервала содержит элементы И и элемент ИХ1И, выход которого является выходом блока формирования импульса окончания интервала, причем каждый j -й (} 4 «» yn, где гпколичество различных групп интервалов аппроксимации} элемент И подключен выходом к соответствующему входу элемента ИЛИ, первым входом — к i -му управляющему входу блока формирования импульса окончания интервала, а вторым входом - к выходу (Ф+1)-го элемента И, входы которого являются первой группой ииформациoBBbIх входов блока формирования импульса окончания интервала, а третьи . входы первых г элементов И являются второй группой информационных входов блока формирования импульса окончания интервала.

1 .Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к генераторам нелинейных функций с циф-. ровым хранением данных о воспроизводимой функции и аналоговым представле 5 нием выходного сигнала.

Известен функциональный генератор содержащий цифроаналоговые преобразовате ли, управляемый инвертор, интегратор, компараторы, блок управления, ис !О точник опорного напряжения, счетчик, блок памяти и суммирующие усилители Pl) .

Недостатком данного функционального генератора является пониженная инструментальная точность воспроизведения. функций.

Известен также функциональный генератор, содержащий формирователь импульсов, счетчик, блок памяти, блок поразрядного сравнения кодов, коммутатор и резисторную матрицу 123

Недостатком данного функционального

Ю генератора является пониженная методическая точность воспроизведения нелинейных функций.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, подключенный выходом к счетному входу основного счетчика, дешифраторы и запоминающее устройство, с оединенное выходами кодов узловых значений ординат с цифровыми входами соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей, подключенных выходами к аналоговым входам третьего цифроаналогового преобразователя, Выход которого является выходом функционального генератора, а цифровые входы соединены с выходами разрядов основного счетчика, подключенного вхо» дами управления реверсом к входам запоминающего устройства и к выходам триггера, соединен ного установочными входами с выходами двух дешифраторов, Входы которых подключены к выхопамразряпов ОснОВного счетчика 3) .

Недостатком известного устройства ! является пониженная точность воспроизведения функций из- за равномерного характера разбиения на интервалы аппроксимации, Целью изобретения является повышение точности воспроизведения функций.

Эта цель достигается тем, что в функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, подключенный sbrxc.дом к счетному входу основного счетчика, дешифратор и запоминающее устройство, соединенное выходами кодов узло.вых значений ординат е цифровыми входами. соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей, подключенных выходами к аналоговым входам третьего цифроаналогового преобраэова10194 теля; выход которого является выходом .функционального генератора, дополниеельно введены блок сдвига кода, счетчик с управляемой разрядностью и блок фор-: мирования иМпульса окончания интервала, соединенный первой и второй группами информационных входов с выходами разрядов соответственно основного счетчика и счетчика с управляемой разрядностью, а выходом - вхоцами обнуления основного 1О счетчика и счетиика с управляемой разрядностью и с входом запоминающего устройства, подключенного выходами. кода признака длины интервала к входам дешифратора, соединенного выходами с соответствующими управляющими входами счетчина с управляемой разрядностью, блока формирования импульса окончания интервала и блока сдвига кода, подключенного выходами к цифровым входам третьего цифроаналогового преобразователя, а информационными входами — к выходам разрядов основного счетчика и счетчика с управляемой разрядностью, счетный вход которого соединен с выхо- 5 дом старшего разряда основного счетчика, При этом запоминающее устройство содержит блок памяти, дешифратор и счетчик, счетный вход которого является входом запоминающего устройства, а выходы разрядов соединены с входами д ешифратора, подключенного выходами к входам блока памяти, первая и вторая группы выходов которого являются выходами кодов узловых значений ординат запоминающего устройства, а третья группа выходов - выходами кода признака длины интервала запоминающего устройства.

При этом счетчик с управляемой разрядностью содержит элементы И и ИЛИ

40 и группу триггеров, входы обнуления которых соединены с входом обнуления счетчика с управляемой разрядностью, а выходы являются выходами разрядов счетчика с управляемой разрядностью, причем каждый 1-й. (1 4 п-1, где п — общее количество разрядов счетчика с управляемой разрядностью) элемент ИЛИ подключен каждым j -ым (1 = g и 1+1) входом к -му управляющему входу счетчика с управляемой разрядностью, а выходом — к первому входу i -го элемента И, соединенного выходом со счетным входом е-го триггера, подключенного выходом к второму входу (i +1)-го элемента И, причем первый элемент И соединен вторым входом со счетным входом счетчика с

64 4 ущэавляемой разрядностью, а п-.й элемент

И подключен первым входом и выходом соответственно к первому управляющему входу счетчика с управляемой разрядностью и к счетному входу и-гго триггера.

При этом блок формирования импульса окончания интервала содержит элементы И, и элемент ИЛИ, выход которого является выходом блока формирования импульса окончания интервала, причем каждый q-й (Ф 1 и М, где щ - количество различных групп интервалов аппроксимации) элемент И подключен выходом к соответствующему входу элемента ИЛИ, первым входом - к -му управляющему входу блока формирования импульса окончания интервала, а вторым входом .— к выходу (Yn +1)-го элемента И, входы которого являются первой группой информационных входов блока формирования импульса окончания интервала, а третьи входы первых ю элементов И являются второй группой информационных входов блока формирования импульса окончания интер вала.

На фиг. 1 изображена блок-схема функционального генератора и запоминающего устройства; на фиг. 2 - блок-схема счетчика с управляемой разрядностью: на фиг. 3 - схема блока формирования импульса окончания интервала.

Функциональный генератор (фиг. 1) содержит генератор 1 импульсов, подключенный выходом к счетному входу основного счетчика 2. Запоминающее устройство 3 соединено выходами кодов узловых значений ординат с цифровйми входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей 4 и S. Выходы преобразователей 4 и 5 подключены к аналоговым входам третьего цифроаналогового преобразователя 6, выход которого является выходом функционального генератора. Блок 7 формирования импуль са окончания интервала соединен первой и второй группами информационных Вхо дов с выходами разрядов соответственно основного счетчика 2 и счетчика 8 с управляемой разрядностью, а выходом ° с входами обнуления счетчиков 2 и 8 и с входом запоминающего устройства 3.

Запоминающее устройство 3 подключено выходами кода признака длины интервала к входам дешифратора 9. Выходы дешифратора 9 соединены с соответствующими управляющими входами счетчика 8, блока 7 и блока 10 сдвига кода. Блок10 подключен выходами к цифровым входам

% 1010 цифроаналогового преобразователя 6, а информационными входами - к вькодам разрядов счетчиков 2 и 8. Счетчик 8 соединен счетным входом с выходом старшего разряда счетчика 2. Запоминаю- $ щее устройетво 3 может быть выполнено, например, содержащим блок 11 памяти, дешифратор 12 и счетчик 13, счетный вход которого является входом устройства 3, а выходы разрядов соединены с входами дешифратора 12. Вькоды дешифpampa 12 подключены к входам блока 11 памяти, первая и вторая группы выходов которого являются выходами кодов узловьк значений ординат устройства 3, а И третья группа выходов - выходами кода признака длины интервала. Счетчик 8 с управляемой разрядностью (фиг. 2) может быть выполнен, например, содержащим элементы И 14 и ИЛИ 15 и группу 2î триггеров 16, входы обнуления которых соединены с входом обнуления счетчика 8, а выходы являются выходами разрядов счетчика 8. Каждый 1 -й (1 1 и-1 где и — общее количество разрядов И счетчика 8) элемент ИЛИ 15 подключен каждым j -м (I» g - и- i +1) входом к j -му управляющему входу счетчика 8, а выходом - к первому входу

1. -го элемента И 14, соединенного зй выходом со счетным входом j -го триггера 16, подключенного выходом к вто.-. рому входу (< +1)-го элемента И 14.

Первый элемент И 14 соединен вторым входом со счетным входом счетчика 8, а и-й элемент И 14 подключен первым входом и выходом соответственно к первому управляющему входу счетчика 8 и к счетному входу п-го триггера 16. Блок 7 формирования импульса окончания интервала (фиг. 3) может быть выполнен, например, содержащим элементы И 17 и элемент ИЛИ 18, выход которот о является выходом блока 7. Каждый -й (1 . M, где щ - количество различ. ных групп интервалов аппроксимации) элемент И 17 подключен выходом к соответствующему входу элемента ИЛИ 18, первым входом — к 1-му управляющему входу блока 7 а вторым входом — к выИ ходу (van+1)-го элемента И 17, входы которого являются первой группой информационных входов блока 7. Третьи входы первых vn элементов И 17 являются второй группой информационных входов блока 7. Блок 10 сдвига кода представляет собой комбинационную логическую схему, имеюшую С(, ах и формациониьк входов (где ф о — количество двоичных

484 разрядов, необходимое для представления интервала аппроксимации наибольшей длины (<< gy ) и такое же число выходов.

Количество управляющих входов блока 10, аналогично блоку 7, равно количеству различных групп интервалов аппроксимации, Общее количество разрядов счетчика

8 выбирается равными Ч щах ф„„ „(rye („:„,.;„- количество двоичных разрядов, необходимое для представления интервала аппроксимации наименьшей длины h Х и 1я ) ..

Дешифратор 9 ставит в соответствие кодовому состоянию счетчика 13 воэбуж- ° денное состояние одной иэ вькодных шин.

Количество выходных шин дешифратора 9 соответствует числу различных групп интервалов аппроксимации, отличающихся длинами интервалов. Пусть, например, после проведения аппроксимации оказалось, что все интервалы можно разбить на четыре группы; первая группа включает все интервалы с длинами b,X „„„ далее следуют две группы интервалов с длинами соответственно 2b X р„, „и р, (;,и, йаконец, в четвертую группупопадаютп интервалы длиной ЬХдщс =8аХ

Из рассмотренного примера следует, что

Ь 4 дешифратор 9 должен иметь четыре вькода. Количество входов дешифратора равно количеству триггеров второго счетчика 13.

Перед началом работы генератора производится его программирование, которое заключается в записи в блок 11 памяти кодовых значений Nj и М,. соответствукнцих ординатам границ -ro интервала аппроксимации (для acex ) а также кода 14 > признака интервала

9и аппроксимации, I

Перед работой генератора поступает сигнал "C6poc (цепи подачи этого сигнала не показаны), который устанавливает в исходное состояние все три счетчика, что подготавливает генератор к воспроизведению первого интервала аппроксимации. Это значит, что состояние счетчика 13 отвечает первому интервалу аппроксимации. Указанное состояние сче т чика 13 дешифрируется дешифратором 12, который вьтолняет функции адресного блока по отношению к блоку 11 памяти.

При этом иэ блока 11 памяти будет происходить считывание информации, относящейся к первому интервалу. Коды

Ц„и М< преобразуются с помошью цифроаналоговых ц.еобразователей 4 и 5 в напряжения U „и Ug, поступающие на аналоговые входы третьего цифроаналого1019464 . 8 разрядов влево. При этом на выходе пре образователя 6 формируется напряжение

Ц=Ц.+ - Л фД

Ц Ц Я Ф» %Ми»

$ 3. " .(ц ц„) еоз

7 ваго нреобразователя 6. Одновременно

«одй >» поступает на входы дешифраЯМ тора 9, сигнал с выхода которого настра вает блок 10 сдвига кода, блок 7 форм рования импульса окончания интервала и (Яг „ -+ jg ) элементов И 14, также (%еаъ -Q g ф логических элементов ИЛИ 15, входящих в состав счетчика 8.

Непосредственная работа функниональ кого генератора начинается после прихо да сигнала «Пуск" на управляющий вход . генератора 1 импульсов. При этом выходные. имцульсы генератора 1 поступают на счеФыай вход счетчика 2, вызывая

er î заполнение. Вьаищные напряжения функционального генератора формируются на выходе цифроаналогового преобразо: вателя 6. по мере заполнения счетчиков 2 и 8. Сигналы управления цифро» 20 аналого пм преобразователем 6 поступают непосредственно с выходов блока 10 сдвига кода. Логика работы блока 10 такова: если функция моделируется на интервале наибольшей длины, $ то по сигналу дешифратор 9 код и о» = фюа с ма -4," „..

3$ где О К о»» Q о Ф " Ю

Если фун«ция моделируется на интервале длиной Ь3(= ЬХв 1и 2 " ",òî по сигналу дешифратора 9 выходной код блока 10 сдвигается на один разряд в сторону старших разрядов по отношению к коду на входе блока 10. Таким образом, пвеобразователь 6 управляется кодом

1.3

"c0 а -0 юа (-1О Фжо -a>".. я(и 1>». Nqp Теперь на выходе цифроаналогового. преобразователя 6 формируется напряжение

U-U. iu Î)èÐ

1Ь»50 где 0» gK 3 д ах-1

Сф, Если, наконец, функция моделируется на интервале наименьшей длины, то блок 10 обеспечивает подачу на цифровые $$ входы преобразователя 6 кода t4« Фмси-Ч мМ»

" "< q,;„ 4 „„;„„" Ы„ОО;.,О, образу щегосяпослеспвигакодаК на (с q, -„) С точ Arnis 3 Фили где Оя И

Таким образом, счетчики 2 и 8 функн копируют как единый счетчик.

Нанример, если текущий интервал

- имеет наиболыпую длину, то на выходе дешифратора 9 появляется сигнал, «оторый, проходя через все элементы

ИЛИ 15,:открывает все элементы И 14.

Тем самым все триггеры 16 соединяются между собой и с выходом триггера стар.mего разряда счетчика 2 в единыйч, о,„разрядный двоичный счетчик, причем сиг нал переноса формируется при изменении информации на выходе предйдущего триггера из «1» в. «Р«

Переход к следующему интервалу аппроксимации осуществляется после появ лен«я единичного сигнала на выходе бло, ка 7 формирования импульса окончания интервала. Пусть для примера текущий интервал имеет длину Ь фщ и . Тогда при единичном состоянии всех триггеров счетчика 2 на выходе (м+1)-го элемента И 17 формируется единичный сигнал.

Аналогичный сигнал формируется также на выходе w -го элемента И 17 и на выходе элемента ИЛИ 18. Этот последний сигнал воздействует на- счетный вход счетчика 1З и переводит его в состояние, соо гветствуницее второму интервалу аппроксимации. Дешифратор 12 инициирует адресные шины блока 11 памяти, .из которого происходит считывание информации, относящейся к второму интервалу. Коды Ng и и преобразуются с помощью цифроаналоговых преобразователей 4 и 5 в напряжения U

Дальнейшая работа функционального генератора протекает аналогично изложенному. При необходимости сглаживания выходного напряжения на выходе функционального генератора может быть включен фильтр.

Импульс переполнения счетчика 13 может служить признаком окончания ра боты устройства. При необходимости гене.рации периодических функций сброс счетQ 1010464, 20 чика ХЗ означает переход к первому воспроизведения функции при сохранении интервалу аппроксимации, после чего ра емкости блока цифровой паМяти может бота устройства возобновляется в периоди- 1быть существенно повышена за счет того, ческом режиме. что длины интервалов аппроксимации вы3 бираются, исходя из поведения функции, Таким образом, в отличие от известно- т.е. от ее кривизны на каждом конкретном го, в предлагаемом генераторе точность интервале.

1019464

1 01 9464

101 9484

Составитель С. Каэинов

Редактор Л. Гратилло Техред М.Тепер Корректор М. Шароши

Заказ 3706 44 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал ППЛ "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4