Цифровой функциональный генератор

 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике. Цель - расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что цифровой функциональный генератор содержит N сумматоров 1, Л регистров 2, коммутатор 3, блок 4 памяти синусов, блок 7 намяти весовых коэффициентов, умножитель 5, накапливающий сумматор 6, буферный регистр 8, блок 9 управления с соответствующими соединениями. Генератор может использоваться для контроля аппаратуры обработки информации. 2 ил. (Л to СХ) сд 4 сл ю Вымд цисрробой Вымд аналоговый

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 G 06 F 1 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Il0 делАм изОБРетений и ОткРытий. (21) 3922738/24-24 (22) 02.07.85 (46) 23.01.87. Бюл. № 3 (72) А. В. Тараха (53) 681.325 (088.8) (56) Патент США № 4142245, кл. G 06 F 1/02

1981. ,Авторское свидетельство СССР № 983692, кл. G 06 F 1/02, 1981.

I ц fQ

К к (Чъ

t

Ъ)

tV о

Еу

00 („„SU„„1285452 (54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике. Цель — расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что цифровой функциональный генератор содержит N сумматоров 1, Nрегистров 2,,коммутатор 3, блок 4 памяти синусов, блок 7 памяти весовых коэффициентов, умножитель 5, накапливающий сумматор 6, буферный регистр 8, блок 9 управления с соответствующими соединениями. Генератор может использоваться для контроля аппаратуры обработки информации. 2 ил.

1285452

30

xp + ZD-sin2hxI.

3=I

55

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может использоваться для целей контроля аппаратуры обработки информации.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей цифрового функционального генератора за счет обеспечения изменения частот членов гармонического ряда, представляющего генерируемый сигнал.

Цифровой функциональный генератор содержит N сумматоров 1, N регистров 2, коммутатор 3, блок 4 памяти синусов, умножитель 5, накапливающий сумматор 6, блок

7 памяти весовых коэффициентов, регистр 8 буферный, блок 9 синхронизации.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого генератора; на фиг. 2— временная диаграмма устройства управления для N=5.

Своими выходами блок 9 синхронизации соединен с входами установки нуля регистров 2 памяти, с входами синхронизации этих же регистров, с п=!одой управляющими входами коммутатора 3, адресными входами блока 7 памяти весовых коэффициентов, с установочным входом накапливающего сумматора 6 и с входами синхронизации накапливающего сумматора 6 и буферного регистра 8.

Принцип действия устройства основан на том, что любой сложный сигнал ограниченной длительности и с ограниченным спектром можно приближенно представить в виде конечного тригонометрического полинома

u(I И) = U,+ZD,.1 .;.Л, (1)

j=1 где/=1,2,3, ..., 1;

j 1, 2, ..., N — номер гармоники; в; — частота j-й гармоники;

D; — амплитуда j-й гармоники;

И вЂ” интервал дискретизации сигнала по времени.

Как следует из выражения (1), для синтеза такого сигнала достаточно задать N значений амплитуд гармоник, их частоты а; и интервал дискретизации Л!.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы на входах первой группы устанавливаются коды Лх, ..., Лхк, в блок 7 памяти весовых коэффициентов, переведенный при помощи управляющего входа в режим записи, вводятся значения

D;, регистры 2 памяти обнуляются импульсом, поступающим из блока 9 синхронизации.

После начала первого цикла вычислений блок 9 устанавливает накапливающий сумматор 6 в исходное состояние, при этом на его выходе фиксируется код хо. По окончании этого процесса в схеме генератора устанавливаются следующие коды: на выходах регистров 2 памяти — нули во всех разрядах, на адресном входе блоки 7 памяти весовых коэффициентов — нули во всех разрядах, на его выходе — код коэффициента

0ь на управляющем входе коммутатора 3— нули во всех разрядах. При этом к выходу коммутатора 3 подключен его первый вход.

На выходе первого сумматора 1 присутствует код Axi на выходе второго сумматора 1 — код Лх и т. д.

Импульсом с второго выхода блока 9 код Axi записывается в первый регистр 2, код Лх — во второй регистр 2 и т. д. Теперь на выходе коммутатора 3 присутствует код

Axi, на выходе блока 4 памяти синусов— код з1пЛХ, на выходе умножителя 5 — код

D sinhxI, который поступает на вход накапливающего сумматора 6. В накапливающем сумматоре 6 вырабатывается сумма xo +

+ D sinhxI, которая фиксируется в нем импульсом, поступающим на его вход синхронизации из блока 9 и появляется после этого на его выходе.

После выполнения указанной последовательности операций к выходу коммутатора 3 подключается его второй вход и изменяется на единицу код на адресном входе блока 7 памяти весовых коэффициентов, вследствие чего на его выходе появляется код амплитуды D>. Вся последовательность операций повторяется, после чего на выходе накапливающего сумматора 6 фиксируется код хО + Паз!п Лх! + 02 ыпЛх2.

Перечисленные операции повторяются

N раз, после чего на выходе накапливающего сумматора 6 появляется код и

xp + ZD;sinAx;. (2)

j=--1

Первый цикл вычислений закончится записью по сигналу от блока 9 синхронизации кода, определяемого выражением (2) в буферный регистр 8. Одновременно с записью в буферный регистр 8 к выходу коммутатора 3 подключается его первый вход, на адресный вход блока 7 памяти весовых коэффициентов подаются нули во всех разрядах, а на входы синхронизации регистров 2 памяти — импульсы, в результате чего на выходах регистров появляются коды 2ЛХ, 2Лх> и т. д. до 2Лх . Начинается второй цикл вычислений, по окончании которого на выходе буферного регистра 8 фиксируется код

В результате повторения циклов вычисления на выходе буферного регистра 8 последовательно сменяются коды

xo + .Хбгв1пЗЛХ;;

j-- 1 и

xo + Хб;з1п4Лх; и т. д.

J=1

Иными словами на цифровом выходе генератора формируется последовательность кодов

1285452

3 х

xo + ХВ,з1п(Их;), j-1 гдеi = 1, 2, 3, ..., 1 — номер цикла вычислений.

Частота смены этих кодов и соответствующих им напряжений равна частоте повторения циклов вычисления.

Периодам гармонии sin(iAx;) соответствует 2 значений аргументов х;, где и — разрядность кодов аргументов при условии, что разрядности всех N кодов равны. Таким образом, период каждой j-й гармоники определяется выражением 2 — 1 Аt

Т; = х; (3) где At — период повторения циклов вычислений;

Лх; — десятичный эквивалент кода Лх;.

Частота каждой /-й гармоники определяется выражением

1 Лх т., (" i)Я (4) Период повторения циклов вычисления, а он является для гармоник интервалом дискретизации, ограничен по минимуму сум- 25 марным временем задержки всех узлов схемы. Он может быть выбран, исходя из данного числа гармоник и их частот, и заложен в блок 9 синхронизации. Практически период дискретизации гармоник определяется, исходя из теоремы Котельникова

ЗО мин Т1

2 (5)

При выбранном периоде дискретизации задают, исходя из требуемых частот гармоник, коды приращения аргументов Лх, ..., AxÄ от единицы младшего разряда до значения

"— 1At

Лхумакс = ° (6)

Т м.м

Как следует из приведенных рассужде- 4О ний, на выходе буферного регистра 8 формируется последовательность кодов, определяемая выражением

5(! At) = хо+ХО;з1п(2л фМ), (7) 45 где f, определяется выражением (4).

Выражение (7) адекватно выражению (1).

Таким образом, на выходе буферного регистра 8 генерируется в виде последова- gp тельности кодов заданный сложный сигнал с ограниченными спектром и длительностью.

Для изменения гармонического состава генерируемой функции (сложного сигнала) достаточно изменить значения кодов Лх, ..., Лх„. Для изменения амплитуд D гармоник необходимо перевести блок 7 памяти весовых коэффициентов в режим записи и ввести в него новые значения амплитуд (весовых коэффициентов) .

Формула изобретения

Цифровой функциональный генератор, содержащий коммутатор, блок памяти синусов, блок синхронизации, накапливающий сумматор и буферный регистр, причем выход коммутатора подключен к адресному входу блока памяти синусов, выход накапливающего сумматора подключен к информационному входу буферного регистра, отличаюи ийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения изменения частот членов гармонического ряда, представляющего генерируемую функцию, в него введены Л сумматоров, N регистров, умножитель, блок памяти весовых коэффициентов, причем первые информационные входы всех N сумматоров подключены к группе входов приращения аргумента генератора, группа входов загрузки амплитуд гармоник которого подключена к группе информационных входов блока памяти весовых коэффициентов, адресный вход которого подключен к первому выходу блока синхронизации, выход -го сумматора (i = 1 — N) подключен к информационному входу -го регистра, выход которого подключен к -му информационному входу коммутатора и второму информационному входу одноименного сумматора, входы сброса регистров подключены к второму выходу блока синхронизации, третий, четвертый и пятый выходы синхроимпульсов которого подключены к входам синхронизации регистров, накапливающего сумматора и буферного регистра соответственно, вход начальной установки накапливающего сумматора подключен к шестому выходу блока синхронизации, седьмой выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, выход блока памяти синусов подключен к первому информационному входу умножителя, второй информационный вход которого подключен к выходу блока памяти весовых коэффициентов, выход умножителя подключен к информационному входу накапливающего сумматора, выход буферного регистра является выходом генератора.

1285452

У2 бА

lp б

2р з, 4

Зр

Ь

Составитель С. Курош

Редактор Н. Рогулич Техред.И. Верес Корректор О. Луговая

Заказ 7498 50 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, OK — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4