Функциональный генератор

 

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике, радиоэлектронике, приборостроению и может быть использовано в АИС, АСК и в автоматизированных испытательных установках.. Целью изобретения является расширение класса генерируемых сигналов.,Функциональный генератор содержит переключатель 1, интегратор 2, усилитель 3 с управляемым знаком коэффициента усиления, релейный элемент 4, преобразователь 5 треугольного сигнала в синусоидальный, согласующий -элемент 6, цифроаналоговые преобразователи 7-10, блок 11 управления , состоящий из генератора синхроимпульсов 12, блока 13 обработки данных, ОЗУ 14, ПЗУ 15, блока 16 задания параметров функции и режимов работы, интерфейсов ввода-вывода 17- 22, шины 23 адреса, шины 24 данных, входов 25 признаков вьщачи информации , входов 26 разрешения приема информации , входа 27 Захват, входа 28 Запрос прерывания, входа 29 Готовность, входов 30 и 31 синхронизации и входа сброса блока обработки данных, Поставленная цель достигнута благодаря возможности генерирования кусочно-аппроксимируемых сигналов произвольной формы за счет введения в функциональный генератор усилителя с управляемым знаком коэффициента усиления согласующего та, четырех ЦАЦ и цифрового перепрограммируемого блока управления. 3 ил, да 3ti (Л 00 4: 05 СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 06 G 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4083870/24-24 (22) 24, 04. 86 (46) 30.09.87. Бюл. № 36 (72) В.Г.Алешин, Л.А.Белов, И.Л.Королев, Л.P.Íîòêèí и В,Н.Шарапинский (53) 681. 3 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 726542, кл. G 06 С 7/26, 1980.

Ноткин Л.P. Функциональные генераторы и их применение. — М.: Радио и связь, 1983, с. 11, рис. 1 ° 4, (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к вычислительной .и измерительной технике, радиоэлектронике, приборостроению и может быть использовано в АИС, АСК и в автоматизированных испытательных установках, Целью изобретения является расширение класса генерируемых сигналов. Функциональный генератор содержит переключатель 1, интегратор

2, усилитель 3 с управляемым знаком коэффициента усиления, релейный элеИ

ÄÄSUÄÄ 1341657 А1 мент 4, преобразователь 5 треугольного сигнала в синусоидальный, согласующий элемент 6, цифроаналоговые преобразователи 7-10, блок 11 управления, состоящий из генератора синхроимпульсов 12, блока 13 обработки данных, ОЗУ 14, ПЗУ 15, блока 16 задания параметров функции и режимов работы, интерфейсов ввода-вывода 1722, шины 23 адреса, шины 24 данных, входов 25 признаков выдачи информации, входов 26 разрешения приема информации, входа 27 "Захват", входа

28 "Запрос прерывания", входа 29

"Готовность", входов 30 и 3 1 синхронизации и входа сброса блока обработки данных. Поставленная цель достигнута благодаря возможности генерирования кусочно-аппроксимируемых сигналов произвольной формы за счет введения в функциональный генератор усилителя с управляемым знаком коэффициента усиления согласующего элемента, четырех ЦАП и цифрового перепрограммируемого блока управления, 3 ил.

1341657

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в приборостроении, радиоэлектронике, в авто.7 матизированных измерительных системах (АИС), автоматизированных системах контроля (АСК) и в автоматизированных испытательных установках.

Цель изобретения — расширение клас-10 са генерируемых сигналов.

На фиг. 1 приведена структурная схема функционального генератора, на фиг, 2 — временные диаграммы, поясня ющие его работу при генерировании 16 сигналов произвольной формы;на фиг„З— алгоритм программного обеспечения (а — базовый режим, б, в — режим генерирования сигналов произвольной формы).

Функциональный генератор (фиг.1) содержит переключатель 1, интегратор 2, усилитель 3 с управляемым знаком коэффициента усиления, релейный элемент 4, преобразователь 5 тре- 25 угольного сигнала в синусоидальный, согласующий элемент 6, первый-четвертый цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 7-10 соответственно, блок 11 управления. ЗО

Блок 11 управления содержит генератор 12 синхроимпульсов, блок 13 обработки данных, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 14, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 15, блок

16 задания параметров функции и режимов, первый-шестой интерфейсы ввода-вывода 17-22 соответственно, шину

23 адреса, шину ?4 данных, входы 25 признаков выдачи информации, входы 26 и разрешения приема информации, вход

27 "Захват" блока 13, вход 28 "Запроспрерывания" блока 13, вход 29 "Готовность", входы 30 и 31 синхронизации и вход сброса 32 блока обработки данных.

Перечисленные блоки и элементы соединены по приведенной схеме, Функциональный генератор имеет выход 33 сигнала синусоидальной формы, выход 34 сигнала прямоугольной формы и выход 35 сигнала треугольной или произвольной формы.

Функциональный генератор работает следующим образом.

В5

После включения генератора устанавливается нулевой потенциал (начальные условия) на выходах 35 и 33.

Для этого ло программе, записанной в ПЗУ 15, блок 13 устанавливает нули в интерфейсах 18, 20 и 21 вводавывода и анализирует состояние старшего разряда интерфейса 22 ввода— вывода, Наличие там "0" свидетельствует о том, что релейный элемент 4 находится в положении, когда рабочими являются напряжения ЦАП 7 и 9, Наличие "1" свидетельствует о том, что релейный элемент 4 находится в положении, когда рабочими являются напряжения ЦАП 8 и 10, В первом случае на интерфейсе 18 ввода-вывода выставляется нуль, а на интерфейсе 17 ввода-вывода максимальное число, Во втором случае наоборот. После этого блок 13 переходит к программному опросу старшего разряда интерфейса 22 ввода-вывода,, а напряжения U, и U приближаются к порогу, Релейный элемент 4 срабатывает при достижении нуля, к входу интегра-. тора 2 подключается нулевое напряжение, блок 13.обнаруживает факт срабатывания релейного элемента 4 по изменению информации в старшем разряде интерфейса 22 ввода-вывода. После этого блок 13 переходит к циклическому опросу состояния клавиатуры блока

16 с целью обнаружения факта нажатия какой-,либо клавиши. Нажатие недопустимых в данный момент клавиш игнорируется. Допустимым в начале работы является нажатие одной из клавиш выбора режимов — базового режима или режима генерирования сигналов произвольной формы, Если выбран базовый режим (фиг.За), в котором сигналы выходов 33, 34 и

35 имеют соответственно синусоидальную, прямоугольную и треугольную формы, то блок 13 выдает на интерфейсы

20 и 2 1 ввода — вывода максимальные числа разных знаков, а на интерфейсы .

17 и 18 ввода-вывода — одинаковые числа разных знаков, соответствующие начальной частоте. После этого начинается генерирование треугольного, прямоугольного и .синусоидального сигналовв, а блок 1 3 произ водит цикличе ский опрос состояние младших разрядов интерфейса 22 ввода-вывода., По командам с клавиатуры блока 16 можно либо изменить значение частоты путем нажатия клавиш цифр, т.е. поменяв модуль чисел на интерфейсах 17 и 18 ввода-вывода, либо вернуться в состояние выбора режима, когда блок 13

1341657 циклически оправшивает младшие разряды интерфейса 22 ввода-вывода, Режим произвольной формы состоит из двух этапов: этапа ввода данных и этапа генерирования сигналов ° При вводе данных сигнала произвольной формы при помощи блока 16 в ОЗУ 14 последовательно вводятся значения абординат xî0 уо х1 у, )О х у „ для точек излома линейно-ломаной аппроксимации сигнала произвольной формы. При этом вводятся значения длительности сигнала ь, длительности периода повторения Т и максимальный размах сигнала E. Окончание ввода отмечается блоком 13 по обнаружению. факта нажатия клавиш "Конец ввода, после чего по программе, записанной в ПЗУ 15, производится преобразование массива координат х, у в массив значений крутизны S. и порогов

1 е каждого из участков аппроксимации (кривая U, на фиг, 2). При этом принимается, что S = О и е = у,, после 25 чего вычисляются значения л

Ьс и е; где б °

30 х;.- х;, с. I

d.y — номер участка; — коэффициент, равный "+1" или

"-1" в зависимости от совпадения или несовпадения знаков крутизны на соседних участках. 35

Каждый раэ, когда эти знаки совпадают (без учета горизонтальных участков). значение Ы, меняется на противоположное.

Если на одном из участков крутиэ- 40 на нулевая (S. = О), то вслед за записью нуля в преобразованный массив вносится сначала значение порога е... на следующем участке (после горизонтального), а затем длительность ro- 45 ризонтального участка:

М акс крутизна следующего участка и очеред- 50 ные значения крутизны и порогов.

Например, для сигнала вида U, (фиг. 2) последовательность элементов преобразованного массива имеет вид: е2, S, еэ, S< = О, S$ 8ь 0 еую г э Svt 88э

8 9 9

Этап ввода данных заканчивается вычислением и занесением в массив крутизны и порогов значения паузы

= Т вЂ” "., и установки заданного начального значения у, = ео, которая производится пересылкой значения е, на один из интерфейсов 20 или 2 1 ввода-вывода и максимальной крутизны на один из интерфейсов 17 или t8 ввода †выво.. Выбор требуемой пары интерфейсов 17, 20 или 18, 2 1 ввода вывода производится исходя из состояния старшего разряда интерфейса

22 ввода-вывода, которое сигнализирует о положении релейного элемента

4. Окончание процесса установки уо фиксируется блоком 13 по изменению состояния старшего разряда интерфейса 22 ввода-вывода, которое наступает по достижении напряжением U порога срабатывания, что приводит к переключению. релейного элемента 4.

Кроме того, в младший разряд интерфейса 19 ввода-вывода блока 13 .выдает нуль, а в интерфейс 21 вводавывода — значение е, (первый порог).

Программно номер участка i устанавливается равным единице, а блок

13 переходит к циклическому опросу состояния клавиатуры блока 16 по младшим разрядам интерфейса 22 ввода вывода, Таким образом, функциональный генератор готов к началу генерирования сигнала произвольной формы. Если блок

13 обнаруживает нажатие клавиши

"Пуск", то и на интерфейс 17 ввода-. вывода выдается значение S, (фиг.3в), после чего начинается изменение выходного напряжения U,, В этом время блок 13 выдает очередные значения крутизны и порога из подготовленного массива на интерфейсы 18 и 2 1 вводавывода и переходит к программному опросу старшего разряда интерфейса 22 ввода-вывода для обнаружения факта срабатывания релейного элемента 4 по изменению напряжения 0 на выходе согласующего элемента 6, Когда напряжение U достигает порога, релейный элемент 4 переключается, что приводит к изменению значения U, на следующем участке аппроксимации, а блок 13 после изменения состояния старшего разряда интерфейса 22 ввода-вывода переходит к пересылке очередных значений крутизны и порога в свободные интерфейсы 17 и 20 вводавывода. На каждом участке аппроксимации, кроме того, блок 13 анализирует

5 134 I 657 б младшие разряды интерфейса 2? ввода— вывода, чтобы прервать работу генератора, если поступает запрос от блока

16. Если знак очередного значения

5 крутизны совпадает со знаком предыдущего значения, то признак этого запоминается и после очередного переброса релейного элемента 4 производится инвертирование состояния младшего 1ð разряда интерфейса 19 ввода-вывода, что приводит к инвертированию напряUò

Затем устанавливаются очередные крутизна и порог в свободные интер- 15 фейсы. Усилитель 3 представляет собой звено, коэффициент передачи которого меняет знак в зависимости от управляющего напряжения, поступающего с младшего разряда интерфейса 19 ввода -2p вывода.

Если блок 13 обнаруживает нулевое значение очередной крутизны S; = О,то, передав S, и е, на очередные интер1 ti1 фейсы, он воспринимает следующее чис- 25 ло как требуемую величину задержки и после обнаружения факта дости-! жения порога е;, по изменению состояния старшего разряда интерфейса 22 ввода — вывода выходит на подпрограм- 30 му на время t... .По окончании задерж1 ки на действующий интерфейс вместо нулевой крутизны пересылается крутизна Я и продолжается генерирование сигнала произвольной формы. Окончание генерирования всего сигнала произвольной формы фиксируется блоком 13 по достижению номером участка максимального значения.

При необходимости повторения гене- 4О рирования сигнала произвольной формы (т.е, его периодизации) блок 13 отсчитывает время паузы между окончанием предыдущего цикла генерирования и началом следующего (сд = T — с) 45 устанавливает i = 1 и переходит к началу генерирования, как описано выше. Если от клавиатуры блока 16 поступает сигнал на изменение режима генерирования, то можно перейти либо к этапу ввода данных, либо к базовому режиму, Таким образом, в схеме на фиг. 1 можно получать как симметричные сигналы (с равными амплитудами и длительностями полуволн) треугольной (выход

35), прямоугольной (выход 34) и синусоидальной (выход 33) форм при работе в базовом режиме (IUgl = IUql =

const, IU< I = l 13 I = const), так и сигналы произвольной дюрмы (выход 33) в режиме генерирования сигналов произвольной формы.

Формула и з о б р е т е н и я

Функциональный генератор, содержащий последовательно соединенные переключатель, интегратор и преобразователь треугольного сигнала в синусоидальный, выход которого является выходом синусоидального сигнала генератора, и релейный элемент, выход которого подключен к управляющему входу переключателя и является выходом сигнала прямоугольной формы генератора, выход интегратора является выходом сигнала треугольной формы генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения класса генерируемых сигналов, он содержит усилитель с управляемым знаком коэффициента усиления, согласующий элемент, первый, второй, третий и четвертый цифроаналоговый преобразователи и блок управления, состоящий иэ генератора синхроимпульсов, блока обработки данж х, оперативного и постоянного запоминающих устройств, блока задания параметров функции и режи-. мов работы и с первого по шестой интерфейсов ввода-вывода, причем информационный вход и выход усилителя с управляемым знаком коэффициента усиления соединены соответственно с выходами интегратора и с информационным входом релейного элемента, выход которого подключен к входу согласующего элемента, выходы и входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей подключены соответственно к первому и второму информационным входам переключателя и к выходам первого и второго интерфейсов ввода-вывода блока управления, управляющий вход усилителя с управляемым знаком коэффициента усиления соединен с выходом младшего разряда третьего интерфейса ввода-вывода блока управления, выходы четвертого и пятого инетрфейсов ввода-вывода которого подключены к входам соответственно третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей, подсоединенных выходами соответственно к первому и второму входам задания порогов срабатывания релейного элемента, информационный вход старшего

1341657

Фиг. 2 разряда шестого интерфейса ввода-вы— вода блока управления соединен с выходом согласующего элемента, а информационные входы и выходы остальных его разрядов подключены соответственно к выходам и входам блока задания параметров функции и режимов работы, адресные входы всех интерфейсов ввода †выво, оперативного и постоянного запоминающих устройств и адресные выходы блока обработки данных блока управления соединены с шиной адреса, информационные входы первого — пятого инетрфейсов ввода-вывода, информационные входы и выходы блока обработки данных, оперативного запоминающего устройства, постоянного запоминающего устройства и шестого интерфейса ввода-вывода блока управления подключены к общей шине данных, два входа синхронизации, вход сброса блока обработки данных соединены с соответствующими выходами геиератора синх роимпульсов, входы разрешения приема информации оперативного и постоянного

t.запоминающих устройств и шестого интерфейса ввода-вывода блока управления соединены с выходом разрешения приема информации блока обработки данных, выход признака выдачи информации которого подключен к входам признака выдачи информации всех интерфейсов ввода-вывода и оперативного запоминающего устройства, входы

lI

"Захват" и "Запрос прерывания блока обработки данных объединены и являются входом задания логического нуля

tl II блока управления, а вход Готовность блока обработки данных является входом задания логичес— кой единицы блока управления.

1341657

Составитель А.Маслов

Техред М,Дидык

Корректор М.Максимишинец

Редактор М,Дылын

Заказ 4438/53 тираж б72 Подписное

ВНИИПИ Государственногv комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рау|яская наб., д. 4/5

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