Цифровой программируемый генератор сигналов

 

Союз Советскик

Социалистические

Рес убпии и 8602ст2

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 22.08. 79 (21) 2810962/18-21 с присоединением заявки М . (23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 03 К 3/02

9пударстеенны11 камнтет

СССР да делам нзебретеннй и аткрытнй

Опубликовано 30.08.81 ° Бюллетень 1те 32 (53) УДК 621.373 (088.8) Дата опубликования описания 30.08.81, (72) . Автор изобретения

A,Í.Êðåíåâ

Ярославский государственный ун ерситет., (7t) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ПРОГРАММИРУЕНЫИ ГЕНЕРАТОР

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к синтезу аналоговых сигналов цифровым методом и может быть использовано как источник сигнала с заданным, программируемым законом изменения в различных областях науки и техники.

Известны цифровые функциональные генераторы, содержащие делитель частоты, преобразователь код-напряжетО ние, счетчик столбцов, счетчик строк, два дежифратора, схему управления. коэффициентом деления делителя щину входной частоты Г11.

Однако этот функциональный гене1$ ратор позволяет достаточно точно синтезировать аналоговые сигналы только с плавно меняющейся первой произ- . водной, а периодический сигнал и любой сигнал с достаточно сложным заЗВ коном изменения он не синтезирует. .Переход от одного генерируемого::аигнала к другому требует некоторой перестройки схемы, в Частности дешифратора, что затрудняет эксплуатацию генератора.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является цифровой генератор, который содержит днапазонный генератор тактовой часто-, ты, выход которого соединен сс входом пересчетной схемы, последовательно соединенные постоянное запоминающее устройство цифроаналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, усилитель и аттенюатор, причем адресный вход по .тоянного запоминающего устройства соединен с адресчым выходом пересчетной схемы. Генератор также содержит блок управления, вход которого соединен с выходом пересчетной схемы, а два выхода соединены с соответствующими входами синхронизации постоянного запоминающего устройства и цифроаналогового преобразователя 21.

Использовние в качестве цифрово.— го функционального преобразователя

860292

30

50

55 постоянного запоминающего устройства ограничивает. класс генерируемых функций до одной, заданной таблицей истинности постоянного запоминающего устройства. Переход с одной генерируемой функции на другую можно осуществить только заменой постоянного запоминающего усгройства на дру-с гое, с соответствующей таблицей истинности, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей в части формирования сигналов любого заданного вида путем его программирования.

Указанная цепь достигается тем, что в цифровой программируемый генератор сигналов, содержащий цифроаналоговый преобразователь, блок формирования адреса, перестраиваемый генератор тактовых импульсов и блок управления, введены последовательно, соединенные по информационному каналу блок носителя информации, блок ввода информации и оперативное запоминающее устройство, выход которого соединен с контрольным входом блока ввода информации и с информационным входом цифроаналогового преобразователя, блок памяти, вход стробирования которого соединен с выходом.стробирования блока ввода информации, бпок дешифрации совпадения кодов, первый вход которого соединен с выходом блока памяти, первый элемент ИЛИ, первый вход. которого сое-. динен с выходом блока дешифрации совпадения кодов, второй — с выходом синхронизации блока ввода информации, третий — с первым выходом блока управления, со входом Старт блока ввода информации и входом предварительной записи блока памяти, а выход соединен со входом Сброс блока формирования адреса, выход которого соединен с адресными входами оперативного запоминающего устройства, блока памяти, и блока дешифрации совпадения кодов, а также вноввт, введенные первый и второй элемент И, второй элемент ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом блока формирования адреса и са входом синхронизации цифроаналогового преобразователя, инвер- тор и регулируемый усилитель, причем второй выход блока управления совдинен с первым входом первого элемента И и через инвертор — с первым входом второго элемента И, выход управления блока ввода информации соединен со входом управления блока носителя информации и со вторым входом первого элемента И, второй вход второго элемента И соединен с выходом пврестраиваемаго генератора тактовых импульсов, выходы первого и второго элемента И соединены со входами второго элемента ИЛИ, а выход цифроаналогового преобразователя соединен со входом дополнительно введенного регулируемого усилителя, выход которого является выходом генератора.

Блок носителя информации и бпок ввода информации необходимы для программирования таблицы истинности оперативного запоминающего устройства. Блок памяти, блок дешифрации совпадений кодов, блок формирования адреса и первый элемент ИЛИ необходимы для формирования адреса оперативного запоминающего устройства ОЗУ

Первый и второй элемент И, инвертор, второй элемент ИЛИ необходимы для коммутации тактовых импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового программируемого генератора сигналов;на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу, Генератор содержит блок l носи-. теля информации, блок 2 ввода информации, информационный вход которого соединен с выходом блока 1 носителя информации, ОЗУ 3, информационный вход которого соединен с информацион- ным вьгходом блока 2 ввода информации, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)

4, информационный вход которого соединен с выходом устройства 3, а также с контрольным входом блока 2 ввода информации, регулируемый усилитель

5, вход которого соединен с выходом преобразователя 4, а выход является выходом генератора, С помощью блока

1 носителя информации и блока 2 ввода информации, осуществляется ввод информации в устройство 3. В качестве блока l носителя информации может быть использован, например читник или магнитофон, приспособленный.для записи и считывания цифровой информации. Блок 2 ввода информации осущеставляет также контроль правильности записанной информации, сравнивая ее с вводимой,и управляет процессом получения информации с блока 1 носителя информации.

Генератор содержит также блок 6 управления, блок 7 памяти; максимального адреса, вход синхронизации ко5 8602 торого соединен с выходом стробирования блока 2 ввода информации, блок 8 дешифрации совпадения кодов, вход кода максимального адреса которого соединен с выходом блока 7 памяти, блок

9 формирования адреса, первый элемент ИЛИ 10, первый вход которого соединен с выходом блока 8 дешифрации совпадения кодов, второй — с выходом дешифратора кода начала массива данных блока 2 ввода информации, а третий — с первым выходом блока 6 управления и со входом разрешения началаэаписи блока 2 ввода информации. Tfepвый выход блока 6 управления соединен также. с входом предварительной записи максимально возможного адреса блока 7 памяти максимального адреса.

Выход первого элемента ИЛИ 10 соединен со входом установки адреса первой ячейки устройства 3 блока 9 формирования адреса. Второй выход блока 6 управления соединен с первым входом первого элемента И 11 и через инвертор 12 — с первым входом второго элемента И 13. Выходы элементов

11 и 13 соединены со входами второго элемента ИЛИ 14, выход которого соединен со счетным входом блока

9 формирования адреса и со входом синхронизации преобразователя 4. Второй вход элемента И 11 соединен с выходом управления блока 2 ввода информации, который тажке соединен со входом блока 1 носителя информации. 35

Второй вход второго элемента И 13 соединен с выходом генератора 15 тактовых импульсов.

С помощью блока 6 управления осуществляется управление режимом рабо- 40 ты генератора (ввод. информации или генерация), а также формируется импульс начала ввода информации. Устройство 3 выполняет функции кодового функционального преобразователя, 45 где каждой кодовой комбинации текущего адреса ставится в соответствие выходной код, несущий информацию о значении сигнала в данный момент времени преобразователя 4 и регули 50 руемый усилитель 5 соответственно преобразовывают госледовательность кодовых комбинаций в аналоговый сигнал и усиливают его с изменением постоянной составляющеи до нужного

55 значения. С помощью блока 7 памяти максимального адреса, блока 8 дешифрации совпадения кодов и первого

92 6 элемента ИЛИ 10 организуется периодическое считывание информации из устройства 3. Блок 9 формирования адреса необходим для формирования адреса ячейки ОЗУ3 в процессе записи и генерации. Первый и второй элементы 11 и

13, инвертор .12, второй элемент

ИЛИ 14 выполняют функцию коммутатора тактовых импульсов, который управляется сигналом режима работы генератора. Перестраиваемый генератор 15 тактовых импулвсов является источником тактовьж импульсов с регулируемой частотой следования и необходим для работы программируемого генера тора в режиме генерации.

Генератор имеет два режима работы3 ввод информации — программирование таблицы истинности устройства 3 и генерация — периодическое считывание записанной в устройстве 3 информации с преобразованием ее в аналоговый сигнал.

В режиме ввода информации генератор работает следующим образом.

В исходном состоянии па втором выходе блока 6 управления устанавли-. вается логическая "1", что соответствует разрешению прохождения импульсов через первый элемент И 11 и запрета через второй элемент И 13.

На выходе разрешения записи блока информации 2 установлен логический

"0", что соответствует запрету считывания информации с носителя информации. Код адреса на выходе блока

9 формирования адреса может быть произвольным. При воздействии короткого импульса — логической "1" с перного выхода блока 6 управления блок формирования адреса 9 через первь1й элемент ИЛИ 10 устанавливается в состояние адреса первой ячейки устрой-. ства 3 блок 2 ввода информации переходит в состояние готовности считы". вания информации, а в блок 7 памяти максимального адреса записывае ся адрес (2 +1)-ro состояния. т.е. на и

"1" больше, чем количество ячеек в устройстве 3 (и — число двоичных разрядов в коде адреса устройства 3).

При этом кодовая комбинация, воздействующая на информационный вход блока

2 ввода информации записывается в устройство 3, а записанная с выхода его подается на контрольный вход блока 2 ввода информации. Если кодовая комбинация, заносимая в устрой860292

7 ство 3 не совпадает с записанной, то происходит повторная запись до тех пор, пока не произойдет совпадения. Если совпадение произошло, то с выхода разрешения записи блока 2 ввода информации на вход блока носителя информации 1 и второй вход первого элемента И ll воздействует импульс, который разрешает считывание следующего информационного слова в блоке 1 информации через первый элемент И 11 и второй элемент ИЛИ 14 подается на вход блока 9 формирования адреса, вызывая тем самым .установку адреса следующей ячейки устройства 3. 15

При считывании кода начала массива данных в блоке 2 ввода информации происходит дешифрация этой кодовой комбинации и формирование импульса установки адреса первой ячейки устрой-20 ства 3 блока 9 формирования адреса, который подается на второй вход первого элемента ИЛИ 10, и пройдя через него, у станавливает блок 9 формирования адреса в этот адрес . После считы- 25 вания кода начала массива данных на входах текущего адреса устройства 3 блока 7 памяти максимального адреса и блока 8 дешифрации совпадения кодов устанавливается адрес первой 30 ячейки устройства 3, в которую и заносится первое слово массива данных.

1(аждая ячейка устройства 3 является

m-разрядной. Информация, записываемая в устройство 3, представляет собой последовательность m-разрядных двоичных чисел, слов, значения которых пропорциональны соответствующим значениям исходного сигнала. После проверки правильности записи первого слова 40 по команде с блока 2 ввода информации через элементы И 11 и ИЛИ 14 в устройство 3 происходит установка адреса второй ячейки и разрешения считывания следующего, второго слова 45 массива в блоке 1 носителя информации, которое заноситcsr во вторую ячейку и т.д. Последнее и-ое слово массива заносится в n"þ ячейку устройства 3. После считывания и-го сло- 50 ва массива данных блоком 2 ввода информации, вырабатывается сигнал, разрешающий ввод следующего слова, и устанавливается адрес (и+1)-ой ячейки, (и+1)-ым словом является код кон- 55 ца массива данных,дешифрируемый в блоке 2 ввода информации, и вырабатывается сигнал записи максимального адреса, который подается с блока

2 ввода информации на вход разрешения записи максимального адреса блока 7 памяти максимального адреса, и по которому адрес (n+1)-ой ячейки ! находящейся на адресном входе запоми) кается блоком 7 памяти и с ее выхода подается на вход максимального адреса блока 8 дешифрации совпадения кодов.

Блок 8 дешифрации совпадения кодов дешифрирует совпадение кодов и вырабатывает сигнал, который, пройдя через первый элемент ИЛИ 10 устанавливает адрес первой ячейки устройства

3 на выходе блока 9 формирования адреса. Одновременно код конца массива данных устанавливает блок 2 ввода информации в состояние запрета дальнейшего ввода данных и процесс ввода информации в генератор заканчивается.

Максимально возможное число слов в массиве определяется емкостью устройства 3.

После окончания процесса записи устройство переводится в режим генерации записанного сигнала. Для этого на втором выходе блока 6 управления логическая "1" заменяется на логический "О", что соответствует запрету прохождения сигнала через первый элемент И 11 и разрешению через второй элемент И 13. Сигнал, снимаемый с выхода генератора 15 тактовых импульсов, представляющий собой периодическую последовательноть импульсов со скважностью порядка два, пройдя через второй элемент И 13 и второй элемент И%4 14 подается на счетный вход блока 9 формирования адреса и на вход синхронизации преобразователя 4. Для того, чтобы информация с выхода устройства 3 в буферную память преобразователя 4 записывалась без искажений, момент записи должен находиться внутри интервала установления информации на выходе устройства 3 для чего процессы установления нового адреса на выходе блока 9 формирования адреса и записи новой информации в буферную память преобразователя 4 начинают протекать по раэличньм фронтам импульсного сигнала с выхода второго элемента ИЛИ 14. Периодическая последовательность импульсов на счет.ном входе блока 9 формирования адреса вызывает изменение адреса на ее входе, что в свою очередь приводит к последовательному опросу ячеек уст9 860292 10 ройства 3. Цифровая информация о зна- Далее иэ этого сигнала берутся чениях сигнала, считываемая с последа- выборки с интервалом t (величина P t вательно перебираемых ячеек заносит- определяется необходимой точностью ся в буферную память преобразователя воспроизведения сигнала f(t) на выс помощью которого и.преобразует- 5 ходе генератора) . При этом должно выся в аналоговый сигнал. Выходной сиг- полняться условие: (n где n— и нал преобразователя 4 подается на число ячеек в устройстве 3. Значевход регулируемого усилителя, с помо- ния выборок представляются в виде щью которого выставляются необходимые U(ipt), где i=0,1,2,3,...,п-1 ° Теперь максимальное и минимальное значения 10 полученные значения выборок U (iht) выходного сигнала генератора. Теку- представляются в коде генератора, щий адрес с выхода блока 9 формирова- учитывая размерность матрицы устройния адреса подаетгя также на вход те- ства 3, с целью эффективного исполькущего адреса блока 8 дешифрации сов- зования объема памяти. Для этого полупадения кодов, на вход максимального 15 ченные значения 11 (1М) нормируют на адреса которого подается код макси- Ц +10щ1Д умножают на 2 †и берут мального адреса с выхода блока 7 на- среднее значение от полученного чисмяти максимального адреса. При сав- ла: падении кода текущего адреса с кодом максимального адреса на выходе блока 20,б п(ьЮ(-.1)

8 дешифрации совпадения кодов форми/ п1с11 п1 1п руется импульс, который через первый элемент ИЛИ 10 устанавливает блок 9 где m — количество аэ я ов в слоне

2 -1 — максимальное ьозможное чисформирования адреса в состояние адреса первой ячейки. Таким образом, 25 ло, которое может быть заесли в устройстве 3 занять под сигнал писано в устройстве 3 скобу р е 3 скоб и ячеек, то в блок 7 памяти максики (...) означают операцию усреднения. мального адреса заносится адрес n+l

Полученная совокупность выборок ячейки и при формировании блоком 9 из одного периода сигнала f(t), переформирования адреса в режиме генера- 30 веденная в двоичный m-разрядный код ции адреса n+1 ячейки происходит скачгенератора, приведена на фиг. 2в. Эта кообраэный переход от и-ой выбираесовокупность выборок и является масмай ячейки к первой. Далее процесс счисивом данных, который вводится в усттывания информации иэ устройства 3 ройство 3 генератора. В режиме генера и преобразования ее в аналоговый сиг- з5 ции производится выборка слов из устнал повторяется — происходит периоройства 3 и их преобразование с помодическое повторение сигнала. Частоту щью преобразователя 4 в аналоговый выборки слов из устройства 3 можно сигнал. Период повторений сигнала менять путем изменения тактовой чатеперь будет зависеть только от частоты генератора 15 тактовых импуль- 40 стоты следования тактовых импульсрв. сов.

На фиг. 2г изображен один период

На фиг ° 2 изображен один период сигнала на выходе преобразователя исходного сигнала f(t) на интервале

Г, 3.

О, 4 для наглядности с неотфильтрованТ1, где О к — максимальное энаным спектром тактовой ч;.стоты. Этот чение сигнала, а 0111, — минимальное. 45 сигнал представляет собой аппроксиСигнал (й) может быть задан как анамированный исходный сигнал с измененлитически, так и таблицей. В последным, в общем случае периодом повтонем случае он представляется соворения. После фильтрации спектра таккупностью точек на плоскости t, f(t) товой частоты сигнал подается на рея в случае необходимости, когда выгулируемый усилитель 5, где произвоборке не соответствует табличное дится усиление и восстанавливается значение, может быть апроксимирован постоянная составляющая. Сигнал на одним иэ известных способов. На интервале ГО, Т7 на выходе генерафиг. 2б изображен сигнал 7(й) на тара изображен на фиг 2д. интервале (О, Т), просуммированный с

Цифровой программируемый генераконстантой равной )U 1.Теперь знамии . р тор сигналов позволяет генерировать чения сигнала находятся в интервале сигнал любого заданного вида путем его

Ч сас "МИ Н программирования. Генератор целесообll 86029 разно использовать как универсальный источник сигналов заданной формы

8 различных областях народного хозяйства в частности, в области радиоснязи и радиолокации.

Формула изобретения

Цифровой программируемый генератор сигналов, содержащий цифроаналоговый преобразователь, блок формирования адреса, перестраиваемый генератор тактовых импульсов и блок управления, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей в части формирования сигналов любого заданного вида путем его программировалия, в него введены последова- 20 тельно соединенные по информационному каналу блок носителя информации, блок ввода информации и оперативное запоминающее устройство, выход которого соединен с контрольным нхо- д дам блока ввода информации и с информационным входом цифроаналогового преобразователя, блок памяти, вход стробирования которого соединен с выходом стробирования блока за ввода информации, блок дешифрации совпадения кодов, первый вход которого соединен с выходом блока памяти, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом. блока дешифрации совпадения кодов, второй с выходом синхронизации блока ввода информации, третий — с первым выходом блока управления, со входом "Старт" блока ввода информации 40 и входом предварительной записи

2 12 блока памяти, а выход соединен с входом "Сброс" блока формирования адреса, выход которого соединен с адресными входами оперативного запоминающего устройства, блока памяти и блока дешифрации совпадения кодов, а также вновь введены первый и второй элемент И, второй элемент ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом блока формирования адреса и со входом синхронизации цифроаналогового преобразователя, инвертор и регулируемый усилитель, причем второй выход блока управления соединен с первым входом первого элемента И и через инвертор — с первым входом второго элемента И, выход управления блока ввода информации соединен со входом управления блока носителя информации и со вторым входом первого элемента И,второй вход нторого элемента И соединен с выходом перестраива-. емого генератора тактовых импульсов, выходы первого и второго элемента И соединены со входами второго элемента ИЛИ, а выход цифроаналогового преобразователя соединен со входом дополнительно введенного регулируемого усилителя, выход которого является выходом генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 327467, кл. 0 06 F 1/02.

2. Маслов И.В.,и Ругаленко Ю. B.

0 цифровом синтезе гармонических сигналов. "Техника средств связи", сер. "Радиоизмерительная техника", 1977, вып. 6, с. 1-9, рис. 2.

8б0292 а) Жпж

D куй, М акс1

CLt г)

4 юаксцАп

О

Т

° О

Составитель В.Чижов

Редактор И.Ковальчук Техред М.Голинка Корректор, У.Пономаренко

Заказ 7572 85 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4