Цифровой генератор периодических функций

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для использования в системах полунатурного моделирования для имитации входных сигналов как для цифровых устройств, работающих с параллельными кодами, так и для цифровых систем интегрирующего типа, работающих с приращениями.Цель изобретения заключается в расширении

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 06 F 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

»»» /

P с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 4185272/24-24 (22) 20 ° 01.87 (46) 15.10.88. Бюл. 11» 38 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова (72) И.И. Криворучко, В.С. Секачев, К.A. Светличный и И.А. Тельнов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11» 485440, кл. О 06 у 1/02, 1975, Авторское свидетельство СССР

Ф 1193652, кл. G 06 F 1/02, 1984.

„„80„„1430946 А 1 (54) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР ПЕРИОДИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для использования в системах полунатурного моделирования для имитации входных сигналов как для цифровых устройств, работающих с параллельными кодами, так и для цифровых систем интегрирующего типа, работающих с приращениями. Цель изобретения заключается в расширении

1430946 функциональных возможностей устройства за счет обеспечения выдачи значений генерируемой функции в виде приращений. Генератор содержит задающий генератор 1, первый элемент И 2, третий элемент ИЛИ 3, пятый элемент И 4, первый счетчик 5, первую 6 и вторую

7 схемы сравнения, первый 8 и второй

9 регистры, второй 10 и третий 11 элементы И, первый ВЯ-триггер 12, Т-триггер 13, третий RH-триггер 14, первый элемент ИЛИ 15, второй счетчик 16, четвертый RS-триггер 17, элемент 18 задержки, шестой элемент

И 19, первый 20 и второй 21 D-триггеры, седьмой 22 и восьмой 23 элементы И, четвертый 24 и пятый 25 элементы ИЛИ, третью 26 и четвертую 27 схемы сравнения, третий 28 и четвертый 29 регистры, группу элементов

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах имитационного и полунатурного моделирования преимуществен- 5 но для имитации входных сигналов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей цифрового генератора периодических функций за счет обеспечения значений генерируемой функции в виде приращений °

На чертеже изображена функциональная схема цифрового генератора периодических функций.

Цифровой генератор периодических функций содержит задающий генератор

1, первый элемент И 2, третий элемент ИЛИ 3, пятый элемент И 4, первый счетчик 5, первую схему 6 сравнения, вторую схему 7 сравнения, первый регистр 8, второй регистр 9, второй элемент И 10, третий элемент

И 11, первый HS-триггер 12, Т-триггер 13, третий RS-триггер 14, второй элемент ИЛИ 15, второй счетчик

16, четвертый ВВ-триггер 17, элемент 18 задержки, шестой элемент И 19, И 30, дешифратор 31, третий счетчик

32, четвертый элемент И 33, второй элемент ИЛИ 34, второй RS-триггер 35.

Поставленная цель достигается за счет введения пятого 4, шестого !9, седьмого 22 и восьмого 23 элементов И, третьего 3, четвертого 24 и пятого

25 элементов ИЛИ, второго 35, третьего 14 и четвертого 17 RS-триггеров, первого 20, второго 21 D-триггеров.

В результате обеспечивается возможность работы непосредственно с цифровыми системами интегрирующего типа, использующими приращения, с целью более полного использования их быстродействия и тем cBMbIM повышения производительности и эффективности использования систем имитационного и полунатурного моделирования, работающих с приращениями. 1 ил. первый D-триггер 20, второй D-триггер 21, седьмой элемент И 22, восьмой элемент И 23, четвертый элемент

ИЛИ 24, пятый элемент ИЛИ 25, третью схему 26 сравнения, четвертую схе.му 27 сравнения, третий регистр 28, четвертый регистр 29, группу элементов И 30, дешифратор 31, третий счет— чик 32, четвертый элемент И 33, второй элемент ИЛИ 34, второй RS-триггер 35, вход 36 сигнала выбора режима работы генератора, вход 37 выбора функции генератора, группу информационных входов 38 цифрового генератора, вход 39 сигнала сопровождения данных цифрового генератора, в::оц 40 сброса цифрового генератора, вход 41 пуска цифрового генератора, вход 42 сигнала конца итерации, вход 43 сигнала начала итерации, группу параллельных информационных выходов 44 цифрового генератора, информационный выход 45 для положительных приращений и информационный выход 46 для отрицательных приращений.

Цифровой генератор периодических функций вырабатывает периодически функции, описываемые выражением

14309 г л макс . К

° 1!! макс — ллИН

+ 1

Ка

1,2,... T.

5с к

+ . .

Л, .,, если л!а !сс с

"макс — Ic макс гремин + К! !., если + к! м с! к с — л м !! !! т-- к где К, и

К т

= коэффици енты, являющиеся производными функции на участках возрастания 15 и убывания.соответственно и определяющих крутиз— ну генерируемой функции;

Л вЂ” начальное значение гео нерируемой функции; 20

A „„ — максимальное значение генерируемой функции; — минимальное значение генерируемой функции;

l г

Т вЂ” период изменения генери- 2 руемой функции.

Цифровой генератор периодических функций работает следующим образом.

Перед началом работы цифровой re нератор периодических фуНкций устанав-30 ливают в исходное состояние. При этом на вход 40 сброса цифрового генератора периодических функций приходит сигнал, который устанавливает в нулевое состояние RS-TpHrrepbI 12 и 35,35

Т-триггер 13, второй счетчик 16, регистры 8, 9, 28 и 29, третий счетчик

32, кроме того, сигнал с входа 40 через атретий вход элемента ИЛИ 15 и элемент 18 задержки поступает на вход 40 установки в нулевое состояние счет— чика 5 и устанавливает его в нулевое состояние, а через вторые входы элементов ИЛИ ?4 и 25 устанавливаются в нулевое состояние RS-триггеры 14 и

17. В исходном состоянии устанавливается параллельный режим работы от задающего генератора 1, так. как с нулевого выхода RS-триггера 35 на второй вход элемента И 2 будет посту- 50 пать разрешающий потенциал.

Затем производят. ввод начальных данных. При этом на входе 3? выбора функций генератора устанавливается потенциал, который открывает элемент И 33 и элементы И 30 группы и разрешает прохождение параллельных кодов начальных значений параметров, определяющих вид задаваемой функции, + 1 !л!!н 1че с

+ 1-l )т ". + 1! 1

К с входов 38 генератора через элементы И 30 группы на входы -1араллельцой записи счетчика 16 и регистров 8, 9, 28 и 29.

Одновременно на вход 39 сигнал!ив. сопровождения данных поступают импульсы сопровождения параллельных кодов параметр;II, которые, проходя через элемент li 33 на c÷åтный вход счетчика 32, будут каждыц раз увели— чивать его -!начецие н» единицу.

Коп 001 ца выходах счетчика 32 вызыв,1ет появление на первом выходе дешифратора 31 импул1 са записи данных в счетник 16, который разрешает запись в этот счетчик кода начального значения !!, задаваемой функции, определяющего начальную фазу функции и поступающего на информационные входы этого счетчика с входа 38 генератора через элементы И 30 группы.

Код 010 на выходах счетчика 32 вызывает появление на втором выходе дешифратора 31 импульса записи данных в регистр 8, которые разрешает запись в этот регистр кода обратного значения коэффициента К, задаваемой функции, поступающего на информационные входы регистра 8 с входов 38 генератора через элементы И 30 группы.

Код 011 на выходах счетчика 32 вызывает появление на третьем выходе дешифратора 31 импульса записи данных в регистр 9, который разрешает запись в этот регистр кода обратного значения коэффициента К задаваемой функции, поступающего на информационные входы регистра 9 с входов 38 генератора через элементы И 30 группы.

Код 100 на выходах счетчика 32 вызывает появление на четвертом выходе дешифратора 31 импульса записи данных в регистр 28, который разрешает запись в этот регистр кода максимального значения!! „,за1430946

35 даваемой функции, поступающего на информационные входы регистра 28 с входов 36 генератора через элементы И 30 группы.

Код 101 на выходах счетчика 32 вы—

5 зывает появление на пятом выходе дешифратора 31 импульса записи данных в регистр 29, который разрешает запись в этот регистр кода минимального значения задаваемой функции, поступающего на информационные входы регистра 29 с входов 36 генератора через элементы И 30 группы.

После этого потенциал с входа 37 сигнала выбора функции генератора снимается. На этом ввод начальных данных заканчивается.

Параллельный режим работы осуществляется следующим образом. На вход 41 сигнала пуска цифрового генератора поступает импульс, который переводит в единичное состояние RSтриггер 12 и Т-триггер 13. Появление положительного потенциала на еди- 25 ничном выходе RS-триггера 12 разрешает прохождение тактирующих импульсов с выхода задающего генератора 1 через элемент И 2 и элемент ИЛИ 3 на счетный вход первого счетчика 5, и, 30 кроме того, разрешает работу элементов И 10 и !1, Положительный потенциал на единичном выходе Т вЂ тригге

13 открывает элемент И 10, разрешая прохождение сигналов с выхода первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16, а нулевой сигнал на нулевом выходе

Т-триггера 13, подключенного к входу элемента И 11, запрещает прохождение через этот элемент сигналов со второй схемы 7 сравнения на вычитающий вход второго счетчика 16. Первый счетчик 5 осуществляет подсчет импульсов, поступающих с задающего генератора 1. Когда код на единичных выходах первого счетчика 5 станет равным коду значения обратной величины коэффициента К1 генерируемой функции, который хранится в первом регистре 8, на выходе первой схемы 6 сравнения появится сигнал, который, пройдя через элемент И 10 поступит на суммирующий вход второго счетчика

16. Вследствие этого значение генерируемой функции получит положительное приращение. Кроме того, сигнал с выхода элемента И 10 будет поступать

l каждый раз при достижении равенства кодов через элемент ИЛИ 15 и через элемент 18 задержки на вход установки в нулевое состояние первого счетчика 5 и будет сбрасывать его в нулевое состояние, подготавливая к следующему циклу счета. Элемент 18 задержки осуществляет задержку сиг— нала на 1/27, где — длительность импульсов задающего генератора 1.

Процесс повторяется до тех пор, пока код значения генерируемой функции, хранящейся во втором счетчике

16, не станет равным коду максимального значения функции, который хранится в третьем регистре 28. Тогда на выходе третьей схемы 26 сравнения появится сигнал, который, пройдя элемент ИЛИ 34, поступит на счетный вход Т-триггера 13 и переводит его в нулевое состояние.

Вследствие изменения состояния выходов Т-триггера 13 закроется элемент И 10 и откроется элемент И 11, тем самым запрещая прохождение сигналов с выхода первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16 и разрешая прохождение сиг- налов с выхода второй схемы 7 сравнения на вычитающий вход второго счетчика 16.

Первый счетчик 5 осуществляет подсчет импульсов, поступающих с задающего генератора l до тех пор, пока на единичных выходах первого счетчика 5 не появится код, равный коду значения обратной величины коэффициента

К генерируемой функции, который хранится во втором регистре 9. При равенстве кодов на выходе второй схемы

7 сравнения появляется сигнал, который, пройдя через элемент И 11, поступает на вычитающий вход второго счетчика 16. Вследствие этого значение генерируемой функции получит отрицательное приращение. Кроме rc;o, сигнал с выхода элемент И 11 будет поступать каждый раз при равенстве кодов через элемент ИЛИ 15 и элемент

18 задержки на вход установки в нулевое состояние первого счетчика 5 и будет устанавливать его в нулевое состояние, подготавливая к следующему циклу счета.

Процесс повторяется дс тех пор, пока код значения генерируемой функции, хранящейся во втором счетчике

16, не станет равным коду минималь-. ного значения функции, который хра1430946

25 нится н четвертом ре; èñòðå 29. То?— да на выходе четвертой схемы 27 сран— нения появится сигнал, который, пройдя через элемент ИЛ!! 34, поступит

5 на счетный вход Т-триггера 13 и переведет его н единичное состояние, н результате чего закроется элемент И

11 и вновь откроется элемент И !О, запрещая тем самым прохождение сигналов с выхода второй схемы 7 сравнения на вычитающий вход второго счетчика 16 и разрешая прохождение сиг— налов с выхода первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16 и повторится вышеописанный процесс возрастания функции до ее максимального значения.

Таким образом, процесс будет перйодически повторяться, а на информационные выходы 44 цифрового генератора, которые подключены к единичным выходам второго счетчика 16, будут выдаваться параллельным код..м значения генерируемой функции.

При работе с приращениями после установки цифрового генератора периодических функций в исходное состояЪ ние и ввода начальных данных на вход

36 цифрового генератора подается им- 30 пульс, который переводит ВЕ-триггер

35 в единичное состояние. При этом с нулевого ньгхода RH-триггера,35 на вход элемента И 2 будет поступать нулевой потенциал, запрещая прохождение тактирующих импульсов с задающего генератора !. Высокий потенцил с единичного выхода RS-триг-ера 35 поступает на вторые входы элементов

И 4 и 19, разрешая прохождение че- 4О рез элемент И 4 импульсов конца итерации, поступающих на вход 42 цифрового генератора, а через элемент

И 19 — импульсов начала итерации, поступающих на вход 43 цифрового гене-45 ратора.

Работа и этом режиме происходит следующим образом. На вход 41 сигнала пуска цифрового генератора поступает импульс, который переводит в единичное состояние RS-триггер 12 и Т-триггер 13. С единичного выхода

RS-триггера 12 на третьи входы элементов И 4 и 19 и вторые входы элементов И 10 и 11 поступает разреша—

М ющий потенциал. Импульсы конца итерации с входа 4?2 цифрового генератора через элемент И 4 и элемент ИЛИ

3 поступают на счетный вход первого счетчика 5. Положительный ??оте??циал на единичном выходе Т-триггера 1 3 открывает элемент И 10, разрешая прохождение сигналов с выхода первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16, а нулевой сигнал на нупевом выходе

Т-триггера 13, подключенного к входу элемента И !1, запрещает прохождение через этот "лемент сигналов со второй схемы 7 сравнения на вычптающий вход второго счетчика 16. Первый с?!летчик 5 осуществляет подсчет импульсов кон??а итерации, поступающих с вычислительного устройства.

Когда код на единичных выходах первого счетчика 5 станет равным коду значения обратной величины коэффи— циента К, генерируемой функции, который хранится в первом регистре 8, на выходе первой схемы 6 сравне ;ия появится сигнал, который, про1?дя через элемент И 10, поступит на суммирующий вход второго счетчика 16 и на вход установки н еди??ичное состоя— ние РЛ-триггера 14, который устанавливается н единичное состояние. Вследствие этого значение генерируемой функ?,ии получит положительное приращение. Кроме того, сигнал с выхо да элемента И 10 будет поступать каждый раз при достижении равенства кодов через элемент ИЛИ 15 и через элемент 18 задержки на вход. установки в нулевое состояние первого счетчика 5 и будет сбрасынать его н нулевое состояние, подготавливая к следующему циклу счета.

Единичный потенциал с выхода RSтриггера 14 поступает на П-вход первого D-триггера 20. Импульс начала итерации, поступающий с входа 43 цифровог< генератора через элемент И 19 на счетный вход D-триггера 20, устанавливает последний н единичное состояние. BblcoKH?I потенциал с единичноного выхода D-триггера 20 поступает на первый вход элемента И 22. разрешая тем самым прохождение следующего импульса конца итерации через элемент И 22 и элемент ИЛИ 24 на вход установки в нулевое состояние

RS-триггера 14. RS-триггер 14 возвращается в нулевое состояние. Таким образом, на выходе 45 цифрового генератора, который соединен с единичным выходом RS-,òðèããåðà 14, будет существовать единичный потенпиал поло—

1430946

10 жительного приращения в течение времени, равном длительности одной итерации.

Процесс повторяется до тех лор, пока код значения генерируемой функции, хранящейся во втором счетчике

16, не станет равным коду максимального значения функции, который хранится в третьем регистре 28. Тогда ча выходе тртьей схемы 26 сравнения появится сигнал, который, пройдя через элемент ИЛИ 34, поступит на счетный вход Т-триггера 13 и переведет его в нулевое состояние.

Вследствие изменения с.остояния

Т вЂ тригге 13 закроется элемент И

10 и откроется элемент И 11, тем самььм запрещая прохождение сигналов с выхоца первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16 и разрешая прохождение сигналов с выхода второй схемы 7 сравнения на вычитающий вход второго счетчика 16.

Первый счетчик 5 осуществляет подсчет импульсов конца итерации до тех

25 пор, пока на его единичных выходах не появится код, равный коду значе— ния обратной величины коэффициента К 30 генерируемой функции, который хра— нится во втором регистре 9. При равенстве кодов на выходе второй схемы 7 сравнения появится сигнал. который, пройдя через элемент И 11, посту— пает на вычитающий вход второго счетчика 16 и на единичный вход RS-триггера 17, который устанавливается в единичное состояние. Вследствие этого значение генерируемой функции по- 40 лучит отрицательное приращение.Кроме того, сигнал с выхода элемента

H 11 будет поступать каждый раз при равенстве кодов через элемент ИЛИ 15 и элемент 18 задержки на вход уста- 45 новки в нулевое состояние первого счетчика 5 и будет сбрасывать его в . улевое состояние, подготавливая к следующему циклу счета.

Единичный потенциал с выхода RS- В0 триггера 17 поступает íà D-вход второго Р-триггера 21. Импульс начала итерации, поступающий с входа 43 цифрового генератора через элемент

И 19 на счетный вход D-триггера 21 . 5 устанавливает последний в единичное состояние, разрешая прохождение следующего импульса конца итерации через элемент И 23. Импульс конца итерации, поступающий с выхода элемента

И 4, пройдя через элемент И 23 и элемент ИЛИ 25, возвращает БЯ-триггер 17 в нулевое состояние. Таким образом, на выходе 46 цифрового генератора, который соединен с единичным выходом RS-триггера 17, будет существовать единичный потенциал от— рицательного приращения в течение времени, равном длительности одной итерациии.

Процесс повторяется до тех пор, пока код значения генерируемой функции, хранящейся во втором счетчике

16, не станет равным коду минимального значения функции, который хранится в четвертом регистре 29. Тогда на выходе четвертой схемы 27 сравнения появится сигнал, который, пройдя через элемент ИЛИ 34, поступит на счетный вход Т-триггера 13 и переведет его в единичное состояние, в результате чего закроется элемент И 11 и вновь откроется элемент И 10, запрещая тем самым прохождение сигналов с выхода второй схемы 7 сравнения на вычитающий вход второго счетчика !6 и разрешая прохождения сигналов с выхода первой схемы 6 сравнения на суммирующий вход второго счетчика 16 и повторится вьш еописанный процесс воз— растания функции до ее максимального значения.

Вышописанные процессы возрастания и убывания функции будут периодически повторяться, а на информационные выходы 45 и 46 цифрового генератора периодических функций будут поочередно выдаваться соответственно положительные и отрицательные приращения генерируемой функции.

Формула и з обретения

Цифровой генератор периодичeñêèõ функций, содержащий задающий генератор, три счетчика, четыре схемы сравнения, четыре регистра, дешифратор, четыре эле.,ента И, группу элементов

И, два элемента ИЛИ, RS-триггер, Ттриггер и элемент задержки, причем вы: од первого счетчика подключен к первым входам первой и второй схем сравнений, вторые входы которых подключены к выходам первого и второго регистров соответственно, выход задающего генератора подключен к первому входу первого элемента И, выход первой схемы сравнения подключен к пер1430946

ВНИИПИ Заказ 5342/50

Тираж 704 Подписное

Произв.-полигр, пр-тиз, ". Ужгород, ул. Проектная, 4 вому входу второго элемента И, выход второй схем., сравнения подключен к первому входу третьего элемента И, вторые входы первого, второго и треть5 его элементов И подключены к прямому выходу первого RS-триггера, третий вход второго элемента И подключен к прямому выходу Т-триггера, инверсный выход которого подключен,к третьему входу третьего элемента И, выход второго элемента И подключен к суммирующему входу второго счетчика и первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого и вычитающий вход второго счетчика подключены к выходу третьего элемента И, выходы элементов И группы подключены к информационным входам первого, второго, третьего и четвертого регистров и 20 второго счетчика, выход которого подключен к первым входам третьей и . четвертой схем сравнения и является информационным выходом генератора, вторые входы третьей и четвертой схем сравнения подключены к выходам третьего и четвертого регистров соответственно, выходы третьей и четвертой схем сравнения подключены к первому и второму входам вто- 30 рого элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу Т-триггера, входы разрешений записи второго счетчика, первого, второго, третьего и четвертого регистров подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому и пятому выходам дешифратора, вход которого подключен к выходу третьего счетчика, суммирующий вход которого 40 подключен к выходу четвертого элемента И, первый вход которого и первые входы элементов И группы подключены к входу выбора функции гене.ратора, вторые входы элементов И 45 группы подключены поразрядно к информационному входу генератора, вход сопровождений данных которого подключен к второму входу четвертого элемента И, входы сброса RS †òðèããå.ра, Т-триггера, второго и третьего

/ счетчиков, первого, второго, треть— его и четвертого регистров и третий вход первого элемента ИЛИ подключены к входу сброса генератора, вход пуска которого подключен к установочным входам первого ВЛ-триггера и Т-триггера, вход сброса первого счетчика через элемент задержки подключен к выходу первого элемента ИЛИ, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что. с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения выдачи значений генерируемой функции в виде приращений, в него дополнительно введены четыре элемента И, три элемента ИЛИ, три

ВРтриггера, два В-триггера, причем выход первого элемента И подключен к первому входу третьего элемента

ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, первые входы пятого и шестого элементов И подключены соответственно к входам конца и начала итерации генератора, третий вход первого элемента И подключен к инверсному выходу второго RS-триггера, прямой выход которого подключен к вторым входам пятого и шестого элементов И, третьи входы которых подключены к прямому выходу первого RS-триггера, выход пятого элемента И подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ и к первым входам седьмого и восьмого элементов И, выход шестого элемента И подключен к входам синхронизации первого и в — îðî" î D †триггеров, выходы которых подключены к вторым входам сед.мого и восьмого элементов И, выходы которых подключены к первым входам четвертого и пятого элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к входу сброса генератора, выходы четвертого и пятого элементов ИЛИ подключены к входам сброса третьего и четвертого

RS-три, еров, входы установки которых подключены к выходам второго и третьего элементов И, прямые выходы третьего и четвертого RS-триггеров подключены к входам данных первого и второго D-триггеров и к выходам положительных и отрицательных приращений функции генератора, вход сброса которого подключен к входу сброса второго RS-триггера, вход установки которого подключен к входу выбора режима работы генератора.