Функциональный генератор

 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в гибридных вычислительных системах, а также в качестве генератора сигналов произвольной формы.

S известен функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, умножитель частоты, управляемый делитель частоты, блок вычитания, ревер-;. сивный счетчик, дешифратор нуля, блок памяти, счетчик и выходной цифроаналоговый преобразователь (1).

Недостатком этого генератора является ограниченность класса воспроизводимых функций, так как îí lloSBo

15 ляет воспроизводить только знакопостоянные функции. Известен также функциональный генератор, содержащий генератор импуль20 сов, управляемый делитель частоты, счетчик, дешифратор, блок памяти, блок выбора функций, переключающий блок, реверсивный счетчик, инвертиру-. ющий переключатель и выходной цифроаналоговый преобразователь 2 J

Недостатком этого Функционального генератора является сложность программирования функций, задаваемых узловыми значениями абсцисс и ординат.

Наиболее близким к предлагаемому является Функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, подключенный выходом к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом обнуления блока вычитания, счетным входом счетчика импульсов и с входом стробирования управляемого делителя частоты, подключенного сигнальным входом к выходу элемента И, управляющими. входами - к кодовым выходам блока вычитания, а выходом - к счетному входу реверсивного счетчика, вход обнуления которого соединен с выходом переполнения счетчика импульсов, а выходы разрядов « с циФровыми входами выхщрюго цифроанало9020

22 4 гового преобразователя и с первой группой кодовых входов блока вычитания, подключенного второй группой кодовых входов к кодовым выходам блока памяти, адресные входы которого соединены с выходами разрядов счетчика импульсов, а знаковый выход блока вычитания подключен к входу управления реверсом реверсивного счетчика (3) °

>о

Недостатком известного генератора является ограниченность класса воспроизводимых функций, так как он позволяет воспроизводить только знакопостоянные функции. 15

Цель изобретения — расширение клас са воспроизводимых функций за счет воспроизведения знакопеременных функций °

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, подключенный выходом к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом обнуления блока вычитания, счетным входом счетчика импульсов и с входом стробирования управляемого делителя частоты, гюдключенного сигнальным входом к выходу элемента И, управляющими входами - к информационным выходам блока вычитания, а выходомк счетному входу реверсивного счетчика, вход обнуления которого соединен с выходом переполнения счетчика импульсоа, а выходы разрядов - с циф-З роеыми входами выходного цифроаналогового преобразователя и с первой группой информационных входов блока вычитания, гюдключенного второй группой информационных еходое к информационным выходам блока памяти, адресные входы которого соединены с выходами разрядоа счетчика импульсов, ponosнительно введены блок управления, ключ и дешифратор нуля, подключенный входами к выходам разрядов реверсивного счетчика, а выходом - к первому входу блока управления, соединенного вторым входом со знаковым выходом блока памяти, третьим входомсо знаковым выходом блока вычитания, первым выходом - с управляющим входом блока вычитания, вторым выходомс входом управления реверсом реверсивного счетчика, а третьим и четвер-ы тым выходами - с управляющими входами ключа, подключенного сигнальными входами - к шинам разнополярных опорных напряжений, а выходом — к аналоговому входу выходного цифроаналогового преобразователя.

При этом блок управления содержит элементы И, ИЛИ, НЕ и И-НЕ, триггеры и формирователь, блокирующий вход которого является первым входом блока управления и соединен с первыми входами первого и второго элементов И-НЕ и с входом обнуления первого триггера, а сигнальный вход формирователя соединен с выходом второго триггера, первый установочный вход котороro является вторым входом блока управления и гюдключен к второму входу первого элемента И-НЕ и к входу первого элемента НЕ, соединенного выходом со вторым установочным входом второго триггера и со вторым входом второго элемента И-НЕ, а выходы weментов И-НЕ подключены к установочным входам третьего триггера, причем выход формирователя соединен со счетным входом первого триггера, подключенного первым выходом к первому входу элемента ИЛИ, а еторым выходомк первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом второго элемента НЕ, вход которого является третьим входом блока управления и подключен к второму входу элемента ИЛИ, соединенного выходом с первым установочным входом четвертого триггера, подключенного вторым установочным входом к выходу элемента И, причем выход формирователя и выход четвертого триггера являются соответственно первым и вторым выходами блока управления, а выходы третьего триггератретьим и четвертым выходами блока управления.

На чертеже изображена блок-схема функционального генератора.

Генератор содержит генератор 1 импульсов, гюдключенный выходом к первому входу элемента И 2, соединенного вторым входом и выходом обнуления блока 3 вычитания, счетным входом счетчика 4 импульсов и с входом стробирования управляеьюго делителя 5 частоты.

Делитель 5 подключен сигнальным входом к выходу элемента И 2, управляющими входами - к кодовым выходам блока 4 вычитания, а выходом - к счетному входу реверсивного счетчика 6. Счетчик 6 соединен входом об- . нуления с выходом переполнения счетS 9020 чика 4, а выходами разрядов — с цифровыми входами выходного цифроаналогового преобразователя 7 и с первой группой информационных входов блока 3 вычитания. Блок 3 подключен второй группой и формационных входов к информационным выходам блока 8 памяти, адресные входы которого соединены с выходами разрядов счетчика 4. Дешифратор 9 нуля подключен входами к выходам разрядов счетчика 6, а выходом - к первому входу 10 блока 11 управления, соединенного вторым входом 12 со знаковым выходом блока 8 памяти, третьим входом 13 " со знаковым выходом блока 3 вычитания, первым выходом 14 - с управляющим входом блока 3 вычитания, вторым выходом 15с входом управления реверсом счетчика 6, а третьим и четвертым выхода- 20 ии 16 и 17 - с управляющими входами ключа 18. Ключ 18 подключен сигнальными входами к шинам разнополярных опорных напряжений ТОо, а выходом к аналоговому входу (шине питания) 2з преобразователя 7, Блок 11 управления содержит элемент И 19, элемент ИЛИ 20, первый и второй элементы НЕ 2 1 и 22, первый и второй элементы И-HE 23 и 24, триггеры 25 - 28 и формирователь 29. Блокирующий вход формирователя 29 является первым входом 10 блока 11 и соединен с первыми входами элементов ИНЕ 23 и 24 и с входом обнуления перво. го триггера 25, а сигнальный вход формирователя 29 соединен с выходом второго триггера 26, Первый установочный вход триггера 26 является вто40 рым входом 12 блока управления и подключен к второму входу элемента И-НЕ 23 и к входу элемента НЕ 2 1.

Элемент HE 2 1 соединен выходом с вторым установочным входом триггера 26 и с вторым входом элемен45 та И-НЕ 24. Выходы элементов И-НЕ подключены к установочным входам третьего триггера 27, а выход формирователя 29 соединен со счетным входом триггера 25. Триггер 25 подключен пер о вым выходом к первому входу элемента ИЛИ 20, а вторым выходом - к первому входу элемента И 19, соединенного вторым входом с выходом элемента НЕ 22. Вход элемента НЕ 22 является третьим входом 13 блока управления и подключен к второму входу элемента ИЛИ 20. Выход элемента ИЛИ 20

22 6 соединен с первым установочным входом четвертого триггера 28, подключенного вторым установочным входомк выходу элемента И 19. Выход формирователя 29 и выход триггера 28 являются соответственно первым и вторым выходами I4 и 15 блока управления, а выходы триггера 27 - третьим и четвертым выходами 16 и 17 блока управления. Дешифратор 9 нуля может быть выполнен, например, на группе элементов НЕ, входы которых являются входами дешифратора, и элементе И, выход которого является выходом дешифратора, а входы подключены к выходам элементов HE.

Функциональный генератор работает . следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 4 и 6 установлены в нуль, блок 3 вычитания установлен в режим вычитания, а в блок 8 памяти записаны коды ор" динат узловых точек генерируемой функ-! ции, причем в нулевую ячейку записан нулевой код начальной ординаты функции (хо ) поступающий на вход блока 3. Блок 3 выдает разность модулей двух соседних ординат функции. При возрастании по модулю функции на участке аппроксимации со знакового выхода блоха 3 выдается нулевой код, при убывании - единичный. В случае изменения знака функции на участке аппроксимации блок 3 переводится в режим суммирования и со знакового вы" хода блока 3 выдается нулевой код.

Импульсным сигналом с выхода обнуления блока 3, длительность которого определяется временем необходимым для установки кода очередной ординаты функции в блоке 3 и коэффициента деления в делителе 5 частоты, закрывается элемент И 2, счетчик 4 переводится в следующее состояние, а на вход стробирования делителя 5 частоты подается разрешение на запись управляющего кода коэффициента деления.

Таким образом, из блока 8 памяти в блок 3 вычитания выдается код f (х1 ) ординаты узловой точки первого участка аппроксимации генерируемой функции, при этом импульсы с выхода генератора I не поступают на счетный вход сметчика 6. С информационных выходов блока 3 разность кодов (х,1) и f.(õo) устанавливает коэффициент передачи делителя 5 частоты. Задним

7 9020 фронтом импульса с выхода обнуления блока 3 элемент И 2 открывается и импульсы с выхода генератора 1 через делитель 5 начинают поступать на счетчик 6. Выходной код счетчика 6 преобразуется преобразователем 7 B выходной сигнал.

При совпадении кода счетчика 6 и кода 1(х ) на выходе обнуления блока 3 формируется очередной импульс- о ный сигнал, по которому элемент И 2 закрывается и счетчик 4 переводится в следующее состояние, по которому иэ блока 8 памяти выдается ордината следующей узловой точки f(x ). Раз- >s нОсть кОдОв f (хг ) и f (х4 ) в сООтвет» ствии с наличием сигнала на входе . стробирования делителя 5 частоты устанавливает коэффициент передачи на очередном участке аппроксимации. Зад- 2в ним фронтом импульса с выхода обнуле- ния блока 3 элемент И 2 открывается, и начинается воспроизведение второго участка генерируемой функции. На гюследующих участках аппроксимации функ-25 цыональный генератор работает аналогично..

Блох 11 управления осуществляет управление работой функционального

30 генератора при изменении знака функции и знака ее крутизны. В исходном состоянии по нулевому ходу счетчика 6, фиксируемому деиифратором 9 триггер 25 устанавливается в нуль. По нулевому значению знака кода разности со знакового выхода блока 3 и нулевому состоянию триггера 25 триггер 28 управления реверсом счетчика 6 устанав" ливавтся в нулевое состояние, что соответствует работе счетчика 6 в режи4О ме суммирования.

При поступпении иэ блока 8 памяти знака ординаты узловой точки первого участка аппроксимации триггер 27 устанавливает ключ 18 в состояние, соответствующее знаку функции. При этом нулевой код знака функции соответствует подключению к вине питания преобразователя 7 вины опорного напряжения положительной полярности, а едино ничный - отрицательной.

Рассмотрим работу функционального генератора при воспроизведении различных вариантов изменения функции на участках аппроксимации. 55

Возрастание положительной функции.

В данном случае при поступлении из блока 8 кода (i + 1 )-ой ординаты

22 8 узловой точки и из счетчика 6 кода

1-ой ординаты узловой точки в блоке 3 вычисляется разность кодов

)f(x < ) (и Jf(х1)I по которой осуществляется установка коэффициента деления делителя 5. Нулевой код знакового выхода блока 8 подтверждает нулевое состояние триггера 27, не изменяя состояния ключа 18. Со знакового выхода блока 3 нулевой код подтверждает нулевое состояние триг« гера 28, обеспечивая работу счетчика 6 с режиме суммирования. Таким образом осуществляется воспроизведение функции при возрастании положи.тельной функции.

При возрастании по модулю отрицательной функции работа происходит аналогично, эа исключением того, что со знакового блока 8 памяти единичный код устанавливает Триггер 27 в единичное состояние, обеспечивая подключение в аналоговому входу преобразователя 7 вины опорного напряжения.отрицательной полярности.

Убывание положительной функции.

При поступлении в блок 3 кода 1+2 ординаты узловой точки из блока 8 и кода 1+1 ординаты из счетчика 6 единичный код с знакового выхода блока 3 станавливает триггер 28 в единичное состояние, обеспечивая работу счетчика 6 в режиме вычитания.

При убывании по модулю отрицательной функции генератор работает аналогично, за исключением того, что к аналоговому входу преобразователя 7 подключается вина опорного напряжения отрицательной полярности.

Убывание функции с переходом через нуль.

При поступлении из блока 8 памяти кода ордиматы узловой точки, по единичному коду знакового выхода триггер 26 переводится в следующее состояние. Сигналом переключения триггера 26 формирователь 29 вырабатывает импульс, переводящий блок 3 в режим суммирования и триггер 25 в единичное состояние. При нулевом коде счетчика 6 формирователь 29 блокируется, чем обеспечивается работа счетчика 6 в режиме суммирования на первом участке аппроксимации.

Единичное состояние триггера 25 блокирует изменение состояния триггера 28, сохраняя режим вычитания счетчика 6. При достижении функцией

9 9020 нулевого значения с выхода дешифратора 9 триггер 25 устанавливается в нулевое состояние, по которому триггер 28 такие устанавливается в нулевое состояние и переводит счетчик б в режим суммирования.

При переходе через нуль функции триггер 27 изменяет свое состояние, обеспечивая подключение к аналоговому входу преобразователя 7, опорное 10 напряжение отрицательной полярности.

При завершении воспроизведения функ" ции на данном участке аппроксимации передним фронтом сигнала обнуления с выхода обнуления блок 3 переводит- 1% ся в режим вычитания.

Возрастание функции с переходом через нуль. Данному участку воспро" изведения предшествует работа счетчика б в режиме суммирования. При 20 поступлении иэ блока 8 памяти кода ординаты узловой точки функции по нулевому коду знакового выхода блока 8 триггер 26 переводится в следующее состояние. Сигналом переключения 2$ триггера 26 формирователь 29 вырабатывает импульс, переводящий блок 3 в режим суммирования и триггер 25 в единичное состояние.

Единичный уровень с первого выхо- З0 да триггера 25 устанавливает триггер 28 в единичное состояние, обеспе" чивая перевод счетчика б в режим вычит ания.

При достижении функцией нулевого значения с выхода дешифратора 9 триггер 25 устанавливается в нулевое состояние, по которму триггер 28 также устанавливается в нулевое состояние и переводит счетчик б в режим

40 суммирования. При переходе функции через нуль триггер 27 изменяет свое состояние, обеспечивая подключение к аналоговому входу преобразователя 7 опорного напряжения положительной полярности. При завершении воспроизведения функции на данном участке аппроксимации передним фронтом сиг" нала обнуления с выхода обнуления блок 3 переводится в режим вычитания. 0

После окончания воспроизведения последнего участка аппроксимации функции импульс переполнения счетчика 4 устанавливает счетчик б в исходное

° состояние. 55

Таким образом, рассмотренный функциональный генератор позволяет воспроизводить более широкий класс функ22 10 ций, чем известный, так как осуществ" ляет воспроизведение функций обоих знаков.

Формула изобретения

1. Функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, подключенный выходом к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом обнуления блока вычитания, счетным входом счетчика импульсов и с входом стробирования управляемого делителя частоты, подключенного сигнальным входом к выходу эле" мента И, управляющими входами - к информационным выходам блока вычитания, а выходом - к счетному входу реверсивного счетчика, вход обнуления которого соединен с выходом переполнения счетчика импульсов, а выходы разрядов - с цифровыми входами выходного цифроаналогового преобразователя и с. первой группой,.информационных: входов блока вычитания, подключенного второй группой информационных входов к информационным выходам блока памяти, адресные входы которого соединены с выходами разрядов счетчи" ка импульсов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций за счет воспроизведения энакопеременных функций, в него дополнительно введены блок управления, ключ и дешифратор нуля, подключенный входами к вы ходам разрядов реверсивного счетчика, а выходом - к первому входу блока yn"" равлвния, соединенного вторым входом со знаковым выходом блока памяти, третьим входом - са знаковым выходом блока вычитания, первым выходом - с управляющим входом блока вычитания, вторым выходом - с -входом управления реверсом реверсивного счетчика, а третьим и четвертым выходами - с управляющими входами ключа, подключенного сигнальными входами - к шинам разнополярных опорных напряжений, а выходом " к аналоговому входу выходного цифроаналогового преобразователя ° »

2. Функциональный генератор по и. 1; отличающийся тем, что блок управления содержит элементы И, ИЛИ, HE. и И-НЕ, триггеры и формирователь, блокирующий вход кото2

12 блока управления и подключен к второму входу элемента ИЛИ, соединенного выходом с первым установочным входом четвертого триггера, подключенного вторым установочным входом к выходу элемента И, причем выход формирователя и выход четвертого триггера являются соответственно первым и вторым выходами блока управления, а выходы

У третьего триггера — третьим и четвер" тым выходами блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по заявке И 2736733/18-24, кл, G 06 G 7/26, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР ро заявке М 2723786/18-24, kn. 6 06 G 7/26 1979

3. Авторское свидетельство СССР гю заявке Й 2707087/18-24, кл. G 06 6 7/26, 1979 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 12385/59 Тираж 731 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4

11

90202 рого является первым входом блока управления и соединен с первыми входами первого и второго элементов И-, НЕ и с входом обнуления первого триггера, а сигнальный вход формирователя соединен с выходом второго триггера, первый установочный вход которого является вторым входом блока управле" ния и подключен к второму входу первого элемента И-НЕ и к входу первого в элемента НК, соединенного выходом со вторым установочным входом второго триггера и со вторым входом второго элемента И-ИЕ, а выходы элементов И-НЕ гюдклвчены к установочным входам тре- 15 тьего триггера, причем выход формирователя соединен со счетным входом . первого триггера, подключенного первым выходом к первому входу элемента ИЛИ, а вторым выходом - к первому О входу элемента й, соединенного вторым входом с выходом-второго элемента НЕ, ° вход которого является третьим входом

1

I (I

1 !

I !

t