Генератор гармонических функций

 

Изобретение относится к аналого-цифровой вычислительной технике, позволяет синтезировать гармонические колебания в широком диапазоне частот. Цель изобретения - уменьшение аппаратурных затрат за счет экономии памяти генератора. Генератор гармонических функций содержит генератор импульсов (ГИ) 1, вычитающий 2 и суммирующий 3 счетчики, переключатель полярности (ПП) 4, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5, блок 6 памяти ординат гармонической функции (БП), группа N элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7. Изменение величины двоичного кода N<SB POS="POST">1</SB>, N<SB POS="POST">2</SB>...N<SB POS="POST">R</SB> интервалов разбиения влечет за собой изменение частоты генерируемого напряжения, при этом число интервалов разбиения на периоде не меняется. Данная структура генератора позволяет формировать периодическую функцию, симметричную относительно оси абсцисс, а также относительно осей, параллельных оси ординат и проходящих через точки с абсциссами, кратными четверти периода. Такой подход к формированию гармонических функций позволяет в четыре раза экономить объем блока 6 памяти, что приводит при прочих равных условиях к уменьшению аппаратурных затрат. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1674169 А1 (я)ю G 06 G 7/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4141307/24 (22) 28,10.86 (46) 30,08.91 . Бюл, ¹ 32 (71) Ростовский государственный университет им. M,А.Суслова (72) M.В.Лысенко, B.В.Павлов, Г,А.Пустовалов и Е.И,Ребрин (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 881966, кл. Н 03 В 5/00, 1980, Авторское свидетельство СССР

¹ 729824, кл. Н 03 К 4/02, 1978. (54) ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ ФУНКЦИй (57) Изобретение относится к аналого-цифровой вычислительной технике, позволяет синтезировать гармонические колебания в широком диапазоне частот. Цель изобретения — уменьшение аппаратурных затрат за счет экономии памяти генератора. ГенераИзобретение относится к аналого-цифровой вычислительной технике, позволяет синтезировать гармонические колебания в широком диапазоне частот, Цель изобретения — уменьшение аппаратурных затрат за счет зкономии памяти генератора, На фиг.1 представлена блок-схема генеpampa; на фиг.2, 3 и 4 — эпюры напряженийгенератора.

Генератор гармонических функций содержит генератор 1 импульсов, вычитающий 2 и суммирующий 3 счетчики, переключатель 4 полярности опорного натор гармонических функций содержит генератор импульсов (ГИ) 1, вычитающий 2 и суммирующий 3 счетчики, переключатель полярности(ПП) 4, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5, блок 6 памяти ординат гармонической функции (БП) группу и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7. Изменение величины двоичного кода N<, М2,...йг .интервалов разбиения влечет за собой изменение частоты генерируемого напряжения, при этом число интервалов разбиения на периоде не меняется. Данная структура генератора позволяет формировать периодическую функцию, симметричную относительно оси абсцисс, а также относительно осей, параллельных оси ординат и проходящих через точки с абсциссами, кратными четверти периода. Такой подход к формированию гармонических функций позволяет в четыре раза экономить объем блока 6 памяти, что приводит при прочих равных условиях к уменьшению аппаратурных затрат. 4 ил. пряжения, цифроаналоговый преобразоваease@ тель (ЦАП) 5, блок 6 памяти ординат гармо- О нической функции, выход данных которого Q подключен к цифровым входам вычитающего счетчика 2, тактовый вход которого подключен к выходу генератора 1 ил1пульсов, а д выход переноса соединен с тактовым входом суммирующего счетчика 3, и группу из и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7. Входы переключателя 4 соединены соответственно с источниками положительного +00п и отрицательного — Uo опорных напряжений, выход переключателя 4 соединен с аналоговым входом ЦАП%, цифровые входы которо1674169

ro подключены к выходам соответствующих и элементов группы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

7 и соединены с адресными входами блока

6, Первые входы и элементов группы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ Е ИЛИ 7 подключены к выходам соответствующих и младших разрядов счетчика 3, выход (и+1)-го разряда счетчика 2 соединен с вторыми входами и элементов группы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, а выход . (и+2)-ro разряда счетчика 3 подключен к уп, ;равляющему входу переключателя 4. Выход

ЦАП 5 является выходом генератора гармонических функций.

Генератор работает следующим образом, Предварительно в ячейки памяти блока

6 записывается и-разрядное двоичное слово, в k старших разрядах которого записан код номера точки разбиения периода генерируемого напряжения, в остальных и — k разрядах записан код разности фазы двух соседних точек разбиения, Количество точек разбиения r задается исходя из требуемой точности аппроксимации, таким необходимым частотным диапазоном генератора.

Для удобства примем, что запись была остановлена в нулевой точке, в этот момент на выходе счетчика 3 установился нулевой код, этот код через ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

7 подается на цифровые входы ЦАП 5, формируя на выходе ЦАП 5 нулевое напряжение. На выходе блока 6 появляется код, соответствующий интервалу разбиения (О;

x<) (фиг.Зв), записанный в нулевой ячейке.

Величину этого кода условно можно изобразить некоторым вертикальным отрезком (фиг.Зб). Этот код подается на цифровой вход счетчика 2, на вычитающий вход котсрого поступают тактовые импульсы кварцеаого генератора 1 (фиг,За). Нулевое выходное напряжение ЦАП 5 сохраняется до отнуления счетчика 2 тактовыми импульсами, после чего на выходе счетчика 2 формируется импульс, который поступает на тактовый вход счетчика 3. При этом счетчик

2 обнуляется и готов к записи нового кода, а на выходе счетчика 3 устанавливается код единицы, который, поступая на цифровые входы ЦАП 5, формирует на выходе ЦАП 5 первую ступеньку выходного напряжения (начиная с точки х1, фиг.Зв). Тот же код единицы с выхода сче."чика 3 поступает через

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 на адресные входы блока 6, вызывая появление на выходе блока 6 двоичного кода Nz, соответствующего разнос и фаз (х2 — х1) (фиг,Зб, в), записанного в первой ячейке памяти блока 6 в этст же момент. Код переписывается в счетчик 2.

Далее под воздействивм тактовых импуль5

ЗО

55 сов снова обнуляется счетчик 2, на выходе счетчика 3 появляется код двойки, на выходе ЦАП 5 появляется вторая ступенька выходного напря>кения и т,д., весь цикл повторяется до г-й точки разбиения (точки с фазой хг). При этом на выходе ЦАП 5 формируется первая четверть периода ступенчатоаппроксимированной гармонической функции. На фиг.2 показана первая четверть функции у=sinx для случая r=15. После

r-й точки на выходе счетчика 3 устанавливается нулевой код, при этом на выходе (и+1)го разряда счетчика 3 устанавливается "1", Эта единица„ поданная на вторые входы группы п элементов ИСКЛ ЮЧАЮЩЕ Е ИЛ И

7, приводит к инверсии входного кода. Инверсия кода после г-й точки влечет за собой появление на выходе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 7 в следующем такте двоичного кода числа r, т.е. того же самого, что и было в предыдущем такте, затем устанавлиавется код r — 1 и т,д. до нуля, Эта последовательность кодов опрашивает ячейки памяти блока 6 в обратном порядке и формирует на выходе ЦАП 5 вторую четверть периода выходного напряжения. После двукратного отнуления первых и+1 разрядов счетчика 3 на выходе (и+2)-ro разряда счетчика 3 появляется импульс, переключающий переключатель 4, при этом на аналоговый вход ЦАП 5 подается отрицательное напряжение и на выходе ЦАП 5 формируется третья четверть выходного напряжения, четвертая четверть формируется аналогично второй, Из фиг.3 видно, что изменение величины двоичного кода N<, N2, Nr интервалов разбиения влечет за собой изменение частоты генерируемого напряжения, при этом число интервалов разбиения на периоде не меняется, Данная структура генератора позволяет формировать периодическую функцию, симметричную относительно оси абсцисс, а также относительно осей, параллельных оси ординат и проходящих через точки с абсциссами, кратными четверти периода, как показано на фиг.4.

Такой подход к формированию гармонических функций позволяет в четыре раза экономить обьем блока памяти, что приводит при прочих равных условиях к уменьшению аппаратурных затрат.

Формула изобретения

Генератор гармонических функций, содержащий генератор импульсов, вычитающий и суммирующий счетчики, цифроаналоговый преобразователь и блок памяти ординат гармонической функции, выход данных которого подключен к соответствунищему цифровому входу вычитающего счетчика, тактовый вход которого подключен к

1674169 выходу генератора импульсов, выход переноса вычитающего счетчика соединен с тактовым входом суммирующего счетчика, выход цифроаналогового преобразователя является аналоговым выходом генератора 5 гармонических функций, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения аппаратурных затрат за счет экономии памяти генератора, в него введены группа из о элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и пере- 10 ключатель полярности опорного напряжения, первый и второй входы которого соединены соответственно с входами задания соответственно положительного и 15 отрицательного опорных напряжений генератора гармонических функций, выход переключателя полярности опорного напряжения соединен с аналоговым входом цифроаналогового преобразователя, цифровые входы которого подключены к выходам соответствующих и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы и соединены с адресными входами блока памяти ординат гармонической функции, первые входы и элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы подключены к выходам соответствующих и младших разрядов суммирующего счетчика, соединенного выходом (n+1)-го разряда с вторыми входами и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы, а выходом (n+2)-го разряда подключенного к управляющему входу переключателя полярности опорного напряжения.

1674169

Slits

9 фк)

Фиг. Ф

Составитель Е.Телешинин

Редактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Заказ 2925 Тираж 369 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101