Цифровой функциональный генератор

 

ОП ИСАНИ.Е „„тзЫН

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскин

Социапистическин

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 06.01,78 (21) 2568043l18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликоввио15.06,80, Бюллетень М 18

Дата опубликования описания16,05,80 (5!)М. Кд.

G 06 F 1/02

D (веудвретнвнний квиитвт

OCCAM не двнвм нзвбрвтвннй н втнрнтнй (53) УДК681.314 (088.8) (72) Автори изобретения

P, A. Воробель и Б, А. Попов

Физико-механический институт AH Украинской ССР (7 l ) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к вычислитель ной технике.

Известны цифровые функциональные экспоненциальные генераторы, один as которых содержит два счетчика и два дво5 ,ичных делителя частоты, )саждый из которых состоит из счетчика и группы схем совпадения (11 .

Однако генератор обладает черезмерной сложностью н ограниченными функциональ ными возможностями

Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому является цифровой функциональный генератор, содержаший че-, тыре счетчика, один из которых вычитаюший, и две схемы сравнения (2 .

Известное устройство работает следуюшим образом.

В исходном состоянии в вычитаюшем счетчике первого двоичного делителя находится код числа 0 (О =с а > а в суммирутошем счетчике второго двоичного делителя код числа :)(О) "-авэо. На входы двоичных

2 делителей частоты поступает оф, йа и та же частота о. Выход первого двоичного делителя частоты соединен с суммируюшим входом счетчика второго двоичного делителя частоты, частотный выход которого соединен со входом вычитания счетчика первого двоичного делителя частоты.

Частота » на выходе первого двоичного делителя частоты определяется выражением с о

,,М= — (,) (1) а частота fg на володе второго двоичного делителя частоты определяется выражением ф=t,/ь()

Р (2) где сй Ь),ЬЮ- числа, соответствующие ло дам в управляющих счетчиках первого и второго двоичных делителей соответственно, Поскольку частота K< ® поступает на вход управляюшего счетчика второго двоичного делителя частоты, а частота )ь Ю"

734644

de(t) с, oh) йь®

dt аИ) (3) ) d ot) olt o

„(a ot) о (4) Д,„-А(И) ь на вход управляющего счетчика первого двоичного делителя частоты, то данная схема описывается следующей системой уравнений причем аИ=О)=а„, Ь(=о =О

Преобразовав уравнения (3), получают

Сдожив уравнения в системе (4) получают;

„ < <é) (1) „> < Йа Я

at (s) й(а,И откуда следует, что =О бЛ. 25 ипи a(t)b(t сопМ=о Ь . (6)

Определив иэ (6)ф(Ь) и поставив в (4), получают () ОоЬо о() о (7)

Решив (7) методом разделения переменных, получают о аФ-ао о о (8)

Поступив аналогично со вторым уравнением системы (4), имеют

% ф)-Ь qQooo (9

Таким образом при поступлении на

4О вход схемы тактовой частоты $ в управляющих счетчиках двоичных делителей частоты будут генерироваться коды, соответствующие числам, изменяющимся по экспоненц иальному закону.

Однако известное устройство имеет о5 недостаточные динамические воэможности в связи с большой длительностью переходного процесса, обусловленной величиной постоянной времени системы равной, как следует из (8) и (9) о с о (10)

11елью изобретения является расширение динамического диапазона генератора.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой функциональный генератор, содержащий вычитающий счетчик и суммирующий счетчик, дополнитепьно введены

4 два блока логического умножения, два бпока сложения частот, два преобразователя обратного кода в дополнительный, при этом выходы прямого кода вычитеющего счетчика соединены с первой группой входов первого блока логического умножения, вторая группа входов которого соединена с выходами первого преобразователя обратного кода в дополнительный, входы которого соединены с выходами обратного кода суммирующего счетчика, выходы прямого кода суммирующего счетчика соединены с первой группой входов второго . блока логического умножения, вторая группа входов которого соединена с выходами второго преобразователя обратного кода в дополнительный, входы которого соединены с выходами обратного кода вычитающего счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого блока суммирования частот, первый вход ко° торого соединен с выходом первого блока логического умножения,,выход второго блока логического умножения соединен с первым входом второго блока сложения частот, выход которого соединен со счет ным входом суммирующего счетчика, вторые входы блоков сложения частот соеди-нены с шиной тактовой частоты.

На чертеже представлена структурная схеме предлагаемого цифрового функционального .генератора.

Цифровой функциональный генератор содержит вычитающий счетчик 1, суммирующий счетчик 2, блок 3 и 4 логическьго умножения и блоки 5 и 6 сложения частот, блоки 7 и 8 преобразования обратного кода в дополнительный.

Генератор работает следующим образом.

В исходном состоянии в вычитающем счетчике 1 находится код числа АК=О)=ао. а в суммирующем счетчике 2 — код числа В (t =o = Ьо Ha первые входы блоков

5 и 6 сложения частот поступает тактовая частота . С выхода блока 5 частота % поступает на вход суммирующего счетчике 2, Счетчик 2 с блоком 3 представляет собой двоичный умножитель частоты, управляемый дополнительным кодом числа АЮ блока 7 преобразования обратного кода в дополнительный, поэтому частота 1 на выходе группы 3 определяется выражением

5 7346

11 где М„„а 2 — коэффициент пересчета счетчиков1 и2;

П вЂ” количество двоичных разрядов счетчиков 1 и 2;

Nff-,ММ- дополнительный код числа АЮ вычитающего счетчика 1.

Вычитающий счетчик 1 с блоком 4 схем совпадения представляет собой двоичный умножитель частоты, управляемый дополнительным кодом числа В(М блока td

8. преобразования обратного кода в дополнительный. Поэтому частота $4 на выходе блока 4 определяется выражением (12) 31

I4m где б - частота на выходе блока 6 сложения частот;

Nfff-В®- дополнительный код числа В®

Так как частота 4 поступает на вто20 рой вход блока 5 сложения частот, то частота Ю5 на ее выходе определяется выражением или (14). или (15) А(ЧЬЮ»СОПМ»С(g, (24) откуда или откуда

АЮаа Е . М о, (28)

Решив аналогично второе уравнение системы (23) уравнений, получают O fff — Ф,3®=Ь е "(о о (29)

О

Таким образом, при поступлении тактовой частоты $0 в вычитающем счетчиSS. (13) — А (3 2s

Ь о Ь о

m (f +f,,)» -1 A(1)

"т

1 =—

A(t3 .

Аналогичным образом, так как частота поступает на второй вход блока 6 спо»

35 жения частот, то частота Х на ее выходе определяется выражением

1 1+» 1 1 п1 (11 (16) (,, „,-, (3 О ГГ1 откуда f =—

6 ®

Так как частота поступает на вход вычитающего счетчика 1, а частота Ц на вход суммирующего счетчика 2, то числа A8;) и B(+), соответствующие кодам вычитающего счетчика 1 и суммирующего счетчика 2, .соответственно равны

A(t » -I)f 6t, (16) о

В(1}: jf,ае, (20). о где - текущее время.

44 б йля определения А(М и ВМ совместно решают уравнения (19)-(20). Продифферендировав (19) и (20), получают систему уравнений

ot a(t3

*-f (21)

da

olB b) )

pit

Подставив (15) и (18) в (21)» попучаd At)»о»m

<И ь®

Щ1) <.»m 1 = А 13 илн

ВЬ) 4АШ-=-У (23).

dt = oN

АЮ -- )- = у

dt o г

Сложив уравнения в системе (23), получают

A() de) @@de(K

dt, Ж откуда следует, что 4ЫЛ 0

Гав aot=A(t)(tt=O, bo -S(tl(tt=O.

Определив из (24) ВЮ и подставив в первое уравнение системы уравнений (23), получак г

51 1 (11 о т (25)

dA(t) а bo

dA(t ---Я -dt (26)

АЯ = а,ъ, Проинтегрировав (26), получают

f и 1

:ЫА(Ю=- +Gf с о Ьо (27) где C — - постоянная йнтегрирования.

При 1=0, АЫ=С10, поэтому С=Сала(), и (27) примет вид о ъ

Е»1(1) = - — Е»а аь, о

734644

1 ке 1 и суммирующем счетчике 2. генерируются коды, соответствующие числам (28) и (29), изменяющимся по экспоненциальному закону.

Подставив (28) и (29) соответственно в (15) и (18)> получают о"е

4= АСЕ =хой„Р Е """ (ЗО) и о" <

-,„„. (81) () = „И Ъ е т.е. частоты и 1 также изменяются по экспоненциальному закону.

Как следует из (28) и (29) постоянная времени системы в предлагаемом цифровом функциональном генераторе равна с о р (32) о"

В предлагаемом цифровом функциональном генераторе постоянная времени . Г системы уменьшения в М,> раз, что позволяет эффективно изменять период генерирования экспоненциальных функций, изменяя тактовую частоту 1о ° В известном устройстве диапазон изменения периода генерирования функции при изменении тактовой частоты $o узок, так как минимальная длительность периода генерирования функций ограничена максимальной выходной частотой двоичных делителей.

Следовательно, включение в состав цифрового функционального генератора двух схем сложения частот, двух блоков умножения и изменение связей позволяет значительно расширить его функциональные возможности.

Формула изобретения

Ци>рровой функциональный генератор, содержащий вычитающий счетчик, суммирующий счетчик, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения динамического диапазона генератора, B него дополнительно введены два блока логического умножения, два блока сложения частот, два преобразователя обратного кода в дополнительный, при этом .выходы прямого кода вычитающего счетчика соединены с первой группой входов первого блока логического умножения, вторая группа входов которого соединена с выходами первого преобразователя обратного кода в дополнительный, входы которс го соединены с выходами обратного кода суммирующего-счетчика, выходы прямого: кода суммирующего счетчика соединены с первой группой входов второго блока логического умножения, вторая группа входов которого соединена с выходами щ второго преобразователя обратного кода в дополнительный, входы которого -"îåäèнены с выходами обратного кода вычитающего счетчика> счетный вход которого соединен с выходом первого блока сумми25 рования частот, первый вход которого соединен с выходом первого блока логического умножения, выход второго блока логического умножения соединен с первым входом второго блока сложения частот, выход которого соединен со счетным входом суммирующего счетчикв, вторые входы блоков сложения частот соединены с шиной тактовой частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Etect onic,s ЬМАег, 1971, чо .7> по 2. р. 55-56, fig, 1.

2. Даичеев В. П. Кифро-частотные вычислительные устройства. М „"Энергия, Х

БНИИПИ Заказ 221

Тираж 751 Подпис

Филиал ППП "Патен

r. .Óæãîðoë, ул. Проекти