Цифровой синтезатор функций

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и)879609 (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 596977 (22) Заявлено28.03.80 (21) 2901559/18-24 (51)М. Кл.

5 06J 1/00

Ст 06 F 11/26 с присоединением заявки №вЂ”

)осудерстеснный комитет (23) Приоритет— о делом изобретений и отхрытнй

Опубликовано 07.11.81. Бюллетень №41 (53) УДК 681. .325(088.8) Дата опубли,озания описания 10.11.81 (72) Авторы изобретения

В. В. Бекче:;ыщев, Б. A. Царев и Г. П. Чеберда (71) Заявитель (54) !: ),:! PÎÐOÉ СИНТЕЗАТОР ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к области автоматики, а именно, к электронным устройствам, предназначенным для работы в контуре управления прочностными испытательными установками.

В основном изобретении по авт. св.

Л" 596977 описан цифровой синтезатор функций, используемый для работы в контуре управления прочностными испытательными установками. Этот цифровой синтезатор вырабатывает аналоговые управляю10 щие сигналы синусоидальной, тпслообразной и трапецеидальной формы а также сложнофункциональные аналоговые сигналы, изменяющиеся по программе от электронной вычислительной машины ЭВМ. Кро15 ме того, данный синтезатор функции позволяет изменять амплитуду, форму и фазу выходных аиалоговых управляющих сигналор для каждого независимого функцио2Î нального канала управления.

Данный синтезатор функций содержит формирователь серий импульсов, вход которого является входом задающей частоты,синтезатора, а выходы через блок формирования комбинаций серий импульсов сое-) динены с соответствующими одноименными входами блока выборки серий импульсов, управляющие входы которого подключены к соответствующим управляющим вы-. ходам программного блока, первый управляющий вход которого подключен к одноименному выходу формирователя серий импульсов, а второй — к выходу режима регистра режима.

Выход блока выборки серии импульсов через схему И, к второму входу которой подключен выход "Пауза" регистра режима, соединен со вторым формирователем серий импульсов, служащим для изменения амплитуды выходных аналоговых сигналов. Выходы второго формирователя серий импульсов соединены с одноименными входами всех функциональных каналов, входы реверса которых объединены и подключены к одноименному выходу программного блока, а выходы являются функциональными выходами синтезатора.

8796

Каждый функциональный канал имеет свой блок выбора серий импульсов, сум-. матор серий импульсов, сглаживающйй фильтр, реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, а также регистр записи и хранения амплитуды, входы эа« дания амплитуды фазы и номера канала которого являются соответствующими входами функционального какала, а выхоцы соединены с управляющими вхоцами блока 1о выборки серий. импульсов, входы последовательностей импульсов которого подкдюче ны к одноименным входам функционального канала, а выходы — к одноименным входам сумматора, серий импульсов, выход ко-,5 торого через сглаживающий фильтр соецинен со счетным входом реверсивного счетчика, вход реверса которого подключен к одноименному входу функционального канала, а выход соединен со входом цифро-ана- 2р логового преобразователя, выход которого является выходом функционального канала.

Недостатком данного синтезатора является то, что при неправильном задании кода амплитуды илифаэы могут произойти резкие скачки амплитуды выходных аналоговых сигналов, которые могут привести к аварии при проведении испытаний.

Так, например, при задании кода амп литуды больше 100%, при котором реверсивпый счет п|к заполнится раньше, чем придет сигнал реверса, переключа ощий режим сложения на режим вычитания, произойдет сброс счетчика в нулевое состояние. При этом произойдет скачок амплиту1

35 ды ВыходнОГО аналоГОВОГО сигнала иэ максимума в минимум, что может привести к аварии при проведении прочностных испытаний.

Если же при нулевом коде на ныходах 40 реверсивного счетчика на регистр записи и хранения амплитуды подать код Ф О,а сигнал фазы М =1, что соответствует режиму вычитания, то при отсутствии защиты произойдет скачок амплитуды выходного аналогового сигнала из минимума в максимум, что также может привести к аварии при испытаниях.

Llew þ изобретения. является устранение аварийных ситуаций при прочностных испытаниях, выявляемых неправильным заданием кода амплитуды или фазы выходных аналоговых сигналов.

Для достижения поставленной цели в цифровой синтезатор в каждый функциональный канал цифрового синтезатора функций введен блок защиты, первый вход которого соединен с первым выходом пере09

4 носа реверсивного счетчика,. второй — со вторым выходом переноса реверсивного счетчика, третий — с выходом сглаживающего фильтра, четвертый - с выходом программного блока, первый выход блока защиты соединен со входом блокировки реверсивного счетчика, второй и третий выходы блока защиты являются выходами функционального канала. Кроме того, блок защиты содержит триггеры, элементы И, элемент НЕ и элемент ИЛИ, причем уотановочный вход первого триггера является первым. входом блока защиты, вход сброса первого триггера соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого является четвертым входом блока защиты, установочный вход второго триггера является вторым входом блока защиты, вход сброса второго триггера соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого является пятым входом блока защиты, информационные входы перВого и второго триггеров подключены к шине нулевого потенциала, тактовые входы первого и второго триггеров и вход второго элемента НЕ объединены и подключены к шине общего сброса, нулевые выходы первого и второго триггера подключены к соответствующему входу элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом блока защиты, единичный выход. Второго триггера соединен с информационным входом третьего триггера, тактовый вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, .вхоц которого соединен со вторыми входами элементов И и являются третьим входом блока защиты, вход сброса третьего триггера соединен с выходом второго элемента НЕ, единичные выходы первого и третьего триггеров являются вторым и третьим выходами блока защиты.

На фиг. 1 изображена структурная схема цифрового синтезатора функций; на фиг. 2 - блок. защиты.

Цифровой синтезатор функций содержит формирователь серий импульсов 1 и 2, блок формирования комбинаций серий импульсов 3, блок выборки серий импульсов 4, программный блок 5, блок выработки синхроимпульсов 6, элемент И 7, регистр. режима 8 и функциональные каналы Я -9,.

Формирователи серий импульсов 1 и 2 содержат двоичный счетчик 10 и блок логических ключей 11. Програья4ный блок 5 содержит реверсивный счетчик 12, дешифратор 13 и логический ключ 14.

879609

5

Функциональный канал 8 содержит блок выбора серий импульсов 15, регистр записи и хранения амплитуды 16, сумматор серий импульсов 1 7, цифровой сглаживающий фильтр 18, реверсивный счетчик 19, цифровой преобразователь 20 и схему защиты 21.

Схема защиты 21 содержит три триггера 22-24, две схемы совпадения 25, 26, два инвертора 27, 28 и элемент ИЛИ 29.

Синтезатор работает следующим образом.

Для получения аналоговых сигналов синусоидальной формы в данном синтезаторе используется кусочно-линейная аппроксимация синусоиды, для чего 1/4 периода синусоиды Т/4 при помощи счетчика 12 и дешифратора 13 программного блока 5 делится на шесть равных по длительности диапазонов, каждому из которых соответствует линейный отрезок с определенным наклоном. Дпя получения аппроксимирующих отрезков синусоиды на реверсивный счетчик 19 в течение каждого диапазона подается требуемая последовательность импульсов. Причем для получения восходящей части синусоиды реверсивный счетчик

19 работает в режиме сложения, а для получения нисходящей части синусоиды— в режиме вычитания. Переключение Режимов происходит по сигналу реверса, вырабатываемому дешифратором 13 программного блока 5 в момент, соответствук щий максимальной амплитуде синусоиды.

Для получения .последовательностей з5 импульсов, поступающих на вход реверсивного счетчика 19, используется формирователь серий импульсов 1, который выдает серии импульсов со следующими частотами: f/2; f/4; f /8; f /16; f/32; 40

9 /64; 1 /128.

Иэ этих серий импульсов блок 3 формирует последовательности импульсов, соответствующие аппроксимирующим участкам синусоидь . 45

По сигналам дешифратора 13 програм1 много блока 5 блок 4 через элемент И 7, выдает требуемые последовательности импульсов на вход второго формирователя серий импульсов 2. На выходе этого фор50 мирователя получаются серии импульсов со следующими частотами: fn /4; fp /8;

45 /16: Ь< /32; у"„/64; ge/128;

/256, где 4> — частота последовательностей импульсов, полученных на выходе блока выборки 4.

Эти серии импульсов поступают на блоки выбора серий импульсов 16 для всех

6 функциональных каналов 9. Работой бл< ков управляют выходы регистра записи и хранения амллитуды 15. На эти регистры поступает двоичный код Л, соответствующий требуемой амплитуде выходного аналогового сигнала. Причем этот код поступает на регистр 16 только того канала 9, номер которого соответствует коду номера канала.

На сумматор серий импульсов 17 выбранного канала 9 поступают серии импульсов, выбранные в соответствии с кодом амплитуды на регистре записи и хранения амплитуды 16. С выхода сумматора 17 полученная последовательность импульсов через сглаживающий фильтр 18 поступает на реверсивный счетчик 19, выходы которого заведены на цифро-аналоговый преобразователь 20. Реверсивный счетчик

19 как указывалось выше, управляется сигналами реверса от программного блока

5 и через интервалы времени Т/2 переключаются поочередно то в режим сложения, то в режим вычитания. Число импульсов, которое поступает на вход реверсивного счетчика 19 за время Т/2, а следовательно, и амплитуда аналоговых сигналов на выходе цифро-аналогового преобразователя 20 зависит от того, какие последовательности импульсов подавались на вход реверсивного счетчика 19 в течение данного полупериода, т.е. зависит от кода, записанного на регистре 16. Частоты серий импульсов, поступающих на блок выБора 15, выбраны таким образом, что, подавая на регистр 16 соответствующие ко- ды, можно изменять амплитуду выходного аналогового сигнала от 1 до 1004 номинала с дискретностью в 1 .

Для изменения фазы выходного аналогового сигнала на 1800 на первый разряд регистра 16 заводится управляющий сигнал Q, по которому режим сложения реверсивного счетчика 19 изменяется на режим вычитания и наоборот.

Для получения выходных аналоговых сигналов пилообразной формы на интервале Т/2 требуется получить только один линейный участок с постоянным наклоном, т.е. на вход реверсивного счетчика 19 должна поступать одна и та же последовательность импульсов. Для этого дешифратор 13 по сигналу с первого разряда регистра режима 8, выдает на блок выборки серий импульсов 4 одни и те же управляющие сигналы.

Для получения выходных аналоговых сш налов с Горизонтальным участком, В

87960 частности, для получения трапецеидальной формы сигналов, на элемент И 7 с регистра режима 8 заносится сигнал "Пауза", по которому прекращается выдача импульсов на формирователь серий импульсов 2, а следовательно, прекращается подача импульсов на реверсивный счетчик

19. При этом получается горизонтальный участок выходного аналогового сигнала, длительность которого определяется длительностью сигнала "Пауза".

Для управления работой цифрового синтезатора от ЭВМ, для организации измерений и некоторых других вспомогательных операций используется блок выработ- !5 ки синхроимпульсов 6, вырабатывающий синхроимпульсы СИ1-СИ6 по сигналам дешифратора 13.

Если во время работы синтезатора на регистр 16 будет ошибочно выдан код амплитуды выходного аналогового сигнала, при котором реверсивный счетчик 19 заполнится раньше, чем придет сигнал реверса, или при нулевом коде на реверсивном счетчике 19 на регистр 16 будет выдан сигнал фазы 7 =1, что соответствует ре>киму вычитания, то для предотвращения резких скачков амплитуды выходных аиадоговых сигналов, которые могли бы возникнуть в данных ситуациях, служит блок эа- 30 щиты 21, который работает следующим образом.

При заполнении реверсивного счетчика

19 на его выходе появляется сигнал переноса, при сложении Р (+), который ставит в "1" триггер 22, после чего на выходе элемента ИЛИ 29 появится сигнал блокировки, который поступает на реверсивный счетчик 19, прекращая поступление тактовых импульсов на его счетный вход. При этом амплитуда выходного аналогового сигнала будет равна максимальной величине, образуя горизонтальный участок; длительность которого определяется временем от заполнения счетчика до прихода сигнала реверса, С единичного выхода триггера 22 в это время снимается сигнал переполнения по максимуму П>>с, который является выходным сигналом цифрового синтезатора и поступает на вход

ЭВМ и индикации.

При нулевом коде на реверсивном счетчике 19 на его выходе появляется сигнал переноса при вычитании >> (-), который ставит в "1" триггер 23, после чего на выходе элемента ИЛИ 29 появляется сигНал блокировки, прекращающий поступдение импульсов на счетный вход реверсив, ного счетчика 19. При этом амплитуда

9 8 выходного аналогового сигнала будет равна нулю до прихода реверса, после чего начнет постепенно возрастать до величины, соответствующей коду амплитуды на регистре 16.

Для появления на выходе синтезатора сигнала переполнения по минимуму П д„ недостаточно единичного состояния триггера 23. Требуется, чтобы встал в единичное состояние триггер 24, который устанавпивается в"1" при единичном состоянии триггера 23 первым же импульсом с выхода сглаживающего фильтра 18, поступившим на тактовый вход 3 триггера

24. T. е., сигнал переполнения по минимуму П,>1 вырабатывается на выходе синтезатора функций, когда в режиме вычитания при нулевом коде на реверсивном счетчике 19 на его счетный вход поступает еще хотя бы один импульс.

Сброс всех триггеров блока защиты

21 производится сигналом общего сброса, поступающим на ЭБМ. Триггеры 22 и 23, кроме того, сбрасываются импульсами с выходов схем совпадения, поступающими на счетный вход реверсивного счетчика

19 в режиме сложения, а триггер 23— первым же к пульсом, поступившим на счетный вход реверсивного счетчика 19 в режиме вычитания.

Использование изобретения позводит избежать аварийных ситуаций при прочностных испытаниях, вызываемых неправильным заданием кода амплитуды или фазы выходных аналоговых сигналов, в частнооти, позволит избе>кать преждевременной поломки испытываемой конструкции.

Формуда изобретения

1 . Цифровой синтезатор функции по авт. св, М 596977, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью устранения аварийных ситуаций при прочностных испытаниях в каждый функциональный канал цифрового синтезатора функций введен блок защиты, первый вход которого соединен с первым выходом переноса реверсивного счетчика, второй — со вторым выходом переноса реверсивного счетчика, третий — с выходом сглаживающего фильтра, четвертый — с выходом программного блока, первый выход блока защиты соединен со входом блокировки реверсивного счетчика, второй и третий выходы блока защиты являются выходами функционального канала, 87М09

3. цифровой синтезатор функций по и. 1, отличающийся тем, что блок зашиты содержит триггеры, элементы И, элементы НЕ, и элемент ИЛИ причем гтановочный вход первого триггера является первым входом блока защиты, вход сброса первого триггера соединен с выходом первого элемента И, первый вход. которого является четвертым входом блока защиты, установочный вход второго триггера является вторым входом блока защиты, вход сброса второго триггера соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого является пятым входом блока защиты, информационные входы первого и второго триггеров подключены к шине нулевого потенциала, тактовые входы первого и второго триггеров и вход второго элемента НЕ объединены и подключены к шине общего сброса, нулевые выходы первого и второго триггеров подключены к соответствующему входу элемента ИЛИ, выход которого явпяется первым выходом блока защиты, единичный выход второго триггера соединен с информационным входом третьего триггера, тактовый вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, вход которого объединен со вторыми входами элементов

И, и являются третьим входом блока защиты, вход сброса третьего триггера соединен с выходом второго элемента НЕ, единичные выходы первого и третьего триггера являются вторым и третьим выходами блока защиты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No 596977, an. Я 06 F 1/00, 1976 . (прототип) .

879609

Составитель Н. Быкова

Редактор Н, Коляда Техред Ж.Кастелевич Корректор О. Билак

Заказ 9723/21 Тираж 748 Подлисное

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