Функциональный генератор

 

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий генератор тактовых импульсов , подключенный выходом к сигнальному входу блока выбора частот-ного поддиапазона,соединенного установочными входами с шиной ввода .кода .частотного поддиапазона функционального генератора, и счетчик, подключенный установочными входами к шине ввода кода начальной фазы функционального генератора, а выходами - к ;первой группе входов дешифратора, 1соединенного выходами с адресньтми входами блока памяти, выходы которо го подключены к входам цифроаналагового преобразователя, о т л и ч а - . ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и расширения частот: г . . ij : iHoro диапазона генерируемых функций, в него введены интегратор, формирователь приращений ординат и группа блоков задания шага аппроксимации, каждый из которых содержит два элемента И и делитель частоты, подключенный входом к выходу первого элемента И того же блока задания шага аппроксимации, установочными входами - к шине ввода кода начальной фазы функционального генера тора, выходами - к соответствующей группе входов дешифратора, а выходом старшего разряда - к выходу второго элемента И этого же блока задания шага аппроксимации и «к первым входам элементов И последующего блока задания шага аппроксимации, причем первые входы элементов И первого блока задания шага аппроксимации соединены с выходом блока выбора частотного поддиапазона, выход делителя частоты последнего блока задания шага аппроксимации подключен к счетному входу счетчика, а вторые входы элементов И всех блоков задания шага V аппроксимации соединены с шиной . . ввода кода частотного поддиапазона функционального генератора, причем 4 О выходы дешифратора подключены к входам формирователя приращений ординат, соединенного выходами с входами .управления постояйной времени интегратора , подключенного сигнальным входом к выходу цифроаналогового преобразователя, а выходом - к выходу функционального генератора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ()9) ((1) рц G,06 G 7/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfÒÈÉ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3652734/24-24

: (22) 17.10.83 (46) 23.02.85..Бюл. Р 7 (72) И.В.Литвиненко, В.Ф.Ашаренков, А.M.Ùåðáèíèí, Н.В. Селецкий, В.В.Кузнецов и Л.А.Максимова (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт сверхтвердых материалов АН Украинской ССР (53) 681. 335 (088,8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

У 1020838, кл. G 06 G 7/22, 1980.

2.Авторское свидетельство СССР

Ф 389519, кл. G 06 G 7/26, 1971.

З.Экспресс-информация, сер.

"Контрочьно-измерительная техника, !!

1979, К 18, с. 19-24, рис. 2 (прототип) . (54) (57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий генератор тактовых импульсов, подключенный выходом к сигнальному входу блока выбора частотного поддиапазона,соединенного устайовочными входами с шиной ввода .кода ,.частотного поддиапазона функциональ.Ъ ного генератора, и счетчик, подключенный установочными входами к шине ввода кода начальной фазы функционального генератора, а выходами -.к ;первой группе входов дешифратора, :соединенного вьмодами с адреснымн

:входами блока памяти, выходы которо го подключены к входам цифроаналаго вого преобразователя, о т л и ч а — . ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона генерируемых Аункций, в него введены интегратор, формирователь приращений ординат и группа блоков задания шага аппроксимации, каждый из которых содержит два элемента И и делитеЛь частоты, подключенный входом к выходу первого элемента И того же блока задания шага аппроксимации, установочными входами — к шине ввода кода начальной фазы функционального генератора, выходами — к соответствующей группе входов дешифратора, а выходом старmего разряда — к выходу второго элемента И этого же блока задания шага аппроксимации и к первым входам элементов И последующего блока задания шага аппроксимации, причем первые входы элементов И первого блока задания шага аппроксимации соединены с виходом блока выбора частотного поддиапазона, выход делителя частоты поспеднего блока задания шага аппроксимации подключен к счетному входу счетчика, а вторые входы элементов И всех блоков задания шага аппроксимации соединены с шиной ввода кода частотного поддиапаэона

I функционапьного генератора, причем выходы дешифратора подключены к входам формирователя приращений ординат, соединенного выходами с входами

В управления постоянной времени интегратора, подключенного сигнальным входом к выходу цифроаналогового преобразователя, а вьмодом — к выходу функционального генератора.

1141427

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение при воспроизведении различных функциональных зависи мостей. 5

Известен функциональный генератор, содержащий генератор тактовых импульсов, блок делителей частоты, блоки аналоговых ключей, цифроаналоговые преобразователи, блок разделения 1О импульсов, счетчик, инвертор, блок умножения, генератор функций Уолша и выходной интегратор |1) .

Известен также функциональный генератор, содержащий генератор так- 15 товых импульсов, управляемый делитель частоты, блок памяти, элементы

И, реверсивный счетчик, распределитель импульсов, блок сравнения кодов, дешифратор, цифроаналоговый 2б йреобразователь и. выходной интегратор (2), Общими недостатками функциональных генераторов являются сложность технологической, реализации при повышенных требованиях к точности воспроизведения функций и ограниченньпЪ частотный диапазон воспроизводимых функций, 30

Наиболее близким к изобретению является функциональный генератор, содержащий генератор тактовых импульсов, подключенный выходом к сигнальному входу блока выбора частот35 ного поддиапаэона, соединенного управляющими входами с шиной ввода кода частотного поддиапазона, и счетчик, подключенный установочными входами к шине ввода начальной фазы, 49 а выходами: — к первой группе входов дешифратора, соединенного выходами с адресными входами блока памяти (дешифратор совместно с блоком памяти образуют запоминающее устрой45 ство ординат воспроизводимой функции), выходы которого подключены к входам цифроаналогового преобразователя, соединенного выходом с выход-, ной шиной функционального генератора, причем счетный вход счетчика подключен к выходу блока выбора частотного поддиапазона (3) .

Недостатками известного генератора, являются пониженная точность и огра ниченный частотный диапазон генерируемых функций.

Целью изобретения является повышение точности и расширение частот- ного диапазона генерируемых функций.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный генератор, содержащий генератор тактовых импульсов, подключенный выходом к сигналь ному входу блока выбора частотного ,поддиапазона, соединенного установочными входами с шиной ввода кода. частотного поддиапаэона функционального генератора, и счетчик, подключенный установочными входами к шине ввода кода начальной фазы функционального генератора, а выходами— к первой группе входов дешифратора, соединенного выходами с адресными, входами блока памяти, выходы которого подключены к входам цифроаналогового преобразователя, введены интегратор, формирователь приращений ординат и группа блоков задания шага аппроксимации, каждый из которых

-содержит два элемента И и делитель частоты, подключенный счетным входом к выходу первого элемента И того же блока задания шага аппроксимации, установочными входами — к шине ввода ко да начальной фазы, функционального генератора, выходами — к соответствующей группе входов дешифратора, а выходом старшего разряда — к выходу второго элемента И этого же блока задания шага аппроксимации и к пер-, вым входам элементов И последующего блока задания шага аппроксимации, причем первые входы элементов И первого блока задания шага аппроксимации соединены с выходом блока выбора частотного поддиапазона, выход делителя частоты последнего блока задания шага аппроксимации подключен к счетному входу счетчика, а вторые входы элементов И всех блоков зада- ния шага аппроксимации соединены с шиной ввода кода частотного поддиапазона Aóíêöèoíàëüíîão генератора, причем выходы дешифратора подключены к входам формирователя приращений ординат, соединенного выходами с входами управления постоянной времени интегратора, подключенного сигнальным входом к выходу цифроаналогового преобразователя, а,выходом — к выходу функционального генератора.

На чертеже изображена блок-схема функционального генератора.

3 114142

Устройство содержит генератор 1

1 тактовых импульсов, блок 2 выбора частотного поддиапазона, группу блоков 3 задания шага аппроксимации, каждый из которых содержит два элемента И 4 и 5 и делитель 6 частоты.

Кроме этого функциональный генератор содержит счетчик 7, шину 8 ввода кода частотного поддиапазона, шину

9 ввода кода начальной фазы, деши- 10 . фратор 10, блок 11 памяти, формирователь 12 приращений ординат, цифроаналоговый преобразователь 13 и интегратор 14. Генератор 1 может представлять собой схему с плавным изменением частоты с перекрытием выбранного диапазона или одного диапазона; либо схему генерации семейства частот, обеспечивающую дискретное перекрытие выбранного диапазона (под- 2о диапазона). Блок 2 выбора частотного поддиапазона в зависимости от исполнения генератора 1 может представлять собой делитель частоты с переключаемым коэффициентом пересчета 2S в выбранной системе счисления; либо только коммутатор, обеспечивающий выбор частоты из дискретного ряда; либо сочетание коммутатора и делителей частоты. Элементы И 4 и 5 обес-д» печивают коммутацию импульсов либо на вход делителя 6, либо на вход ,следующего блока 3 задания шага аппроксимации, счетчик 7 опреляет минимальное число шагов аппроксимации.

Шина 8 обеспечивает управление блоком 2 выбора частотного поддиапазона, а также коммутацию элементов И

4 и 5 блоков 3. задания шага аппроксимации, обеспечивая соответствие шага аппроксимации выбранному поддиапазону . Шина 9 обеспечивает начальную установку триггеров делителей 6 и счетчика 7. Дешифратор 10 обеспе- -. чивает выбор цифрового кода ординат функции из блока 11 памяти и прира.— щений функции иэ формирователя 12.

Формирователь 1.2 представляет собой запоминающее устройство, количество разрядов которого определяет- 5О ся максимальным приращением аппрокси мирующих функций. Возможно также выполнение формирователя 12 в виде сумматора, обеспечивающего вычисление приращения функции путем вычитания 55 двух соседних ординат. Блок 11 памяти представляет собой запоминающее устройство, разрядность которого определяется дискретностью представления функций и максимальной ординатой. В другом варианте исполнения возможна замена блока 11 памяти суммирующим устройством, которое обеспечивает получение ординат функции путем последовательного сложения приращений ординат с формирователя 12 приращений ординат.

Цифроаналоговый преобразователь

13 обеспечивает преобразование цифрового кода ординат функций и ступенчатое напряжение. Интегратор 14 представляет собой набор интегрирующих цепей, постоянные времени которых относятся между собои как степень основания системы счисления (например, степень 2 для двоичной системы).

Такая схема может быть построена, например, на базе операционного усилителя, охваченного обратной связью и имеющего набор входных сопротивлений, Ю имеющих соответствующие соотношения номиналов. Коммутация интегрирующих цепей интегратора осуществляется формирователем 12.

Функциональный генератор работает следующим образом.

Предполагается, что до включения функционального генератора в блок 11 памяти и формирователь 12 записан набор соответствующих цифровых кодов, определяющих выбранную функцию.

До поступления сигнала на клемму "Пуск" с помощью шины 8 обеспечивается коммутация соответствующих цепей блока 2 выбора частотного поддиапазона, а также коммутация блоков

3 задания шага аппроксимаций с помощью входящих в них элементов И 4 и

5, а с помощью шины 9 триггеры делителей 6 и счетчика 7 устанавливаются в положение, которое определяет начальную фазу генерируемой функции.

При поступлении разрешающего сигнала на клемму "Пуск" импульсы генератора 1 тактовых импульсов подаются на вход блока 2 выбора частотного поддиапазона, который обеспечивает деление и выбор необходимой частоты дискретизации. Импульсы выбранной частоты поступают на вход первого блока 3 задания шага аппроксимации, где с помощью элементов И 4 и 5 и в зависимости от информации, подаваемой с шины 8 выбора кода частотного поддиапазона, импульсы подаются либо через элемент И 5 непосредствен"

1141427

Но на sxop следующего блока 3 задания шага аппроксимации, либо через элемент И 4 на вход делителя 6, с выхода которого импульсы с частотой, поделенной на коэффициент делителя 6, S также поступают на вход следующего блока 3.

Таким же образом осуществляется коммутация и работа остальныХ блоков задания шага аппроксимации. С выхода последнего блока задания шага аппроксимации импульсы поступают на вход счетчика 2. Таким образом, коэффициент деления К тракта, состоящего из блоков 3, выбирается в соответствии с выбранным попдиапазоном согласно равенствам

К»= К(К2

Ки

К = К, если К = К ...= К

Ф(Ц и

К 1

hNfl где К„,...К „

- коэффициенты деле-, ния делителей 6 25 соответствующих блоков 3; и — количество делителей частоты.

На выходах делителей 6 блоков 3 и выходах счетчика 7 образуется двоичный код выбора адреса, который подается на входы дешифратора 10, обеспечивающего последовательное во времени считывание ординат и со- ЭЮ ответствующих им приращений функций.

При этом на нижней частоте диапазо-, на последовательно включены все делители 6 и с блока 11 памяти последовательно считываются все значения 44 ординат функции, т.е. функция аппроксимируется ступенчатой кривой с минимальной для данного устройства дискретизацией. При достижении . частоты следующего поддиапазона с выбранным коэффициентом перекрытия производится отключение первого делителя 6. При этом с блока 11 памяти считываются значения ординат, адреса которых отличаются на коэффициент .Ж перекрытия.

В поддиапазоне, в которой генери руется максимальная частота, выключаются все делители 6, функция аппроксимируется минимальньж дЛя дан- Я. ного конкретного исполнения устройства количеством ступенек аппроксимации.

При этом выполняется равенство

К,, или

I 3 — К К

1 2

РИФ» 6п

Д вЂ” К " К при К = К=...=К

<Ч " 2 и F(t) dt где Т вЂ” длительность одной ступеньки.

В рассмотренном устройстве оптимальная фильтрация для частот отно1И

7 шение которых равно К, осуществляется благодаря формирователю 12 приращений, который обеспечивает выдачу приращения функции двоичным кодом, количество разрядов которого определяется диапазоном изменения крутизны аппроксимируемых функций с учетом изменения частоты генерации, а также допустимым коэффициентом высших гармоник для выбранного множества функций. Количество интегрирующих ячеек в интеграторе равно количеству разрядов формирователя 12. Таким образом, осуществляется повышение точ-. ности и расширения частотного диапагде N — максимальное число ступе"»»» нек аппроксимации, соответствующее нижнему поддиапазону частоты;

N . — минимальное число ступе3ч1П нек аппроксимации, соответствующее верхнему поддиапазону частоты.

Поскольку отношение частот двух соседних поддиапазонов также равно .К, то длительность ступени аппроксимации изменяется только внутри поддиапазона, но является постоянной для любой частоты из семейства час.тот диапазона. Разность двух соседних ординат функции hF ц„ изменяется в соответствии с аппроксимируемой кривой и возрастает при повышении частоты выбранного поддиапазона.

Как известно, для оптимальной фильтрации необходимо, чтобы для производной функции во времени выполнялось во всем диапазоне следующее .соотношение дуск

Составитель С.Каэинов

Редактор А.Шандор Техред Л.Микеш Корректор О.Билак

Заказ 497/37 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

7 1 зона за счет оптимальной фильтрации во всем диапазоне генерируемых час тот при ограниченном количестве интегрируняцих цепочек и аппроксимации функции оптимальным количеством

141427 8 шагов по всему выбранному частотному диапазону, благодаря чему ближайшая высшая гармоника всегда находится вне диапазона генерируемых час5 тот °