Функциональный генератор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 300680 (21) 29504.27/18-24 ($1) М. КП. с присоединением заявки 14о

G 06 G 7/26

G 06 J 3/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070582. Бюллетень (4о 17

Дата опубликования описания 07. 05. 82 (53) УДК 681. 3 (088. 8) 1

Ю.N.Åðåìååâ,Ñ.A.Îðåõîâ,Á.Ï.Ïîäáîðoíoâ..è А.Я.Стерлин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение как программно-задающее устройство при автоматизации производственных процессов, в частности процессов испытания на прочность и выносливость объектов авиационной техники.

Известен функциональный генератор, содержащий генератор опорной частоты, управляемый делитель частоты, счетчик, дешифратор, блок памяти функций, элементов И и ИЛИ, переключающий блок, инвертор, триггер реверса, реверсивный счетчик и выходной цифро- 15 аналоговый (1) .

Недостатком функционального генератора, позволяющего воспроизводить функции различной формы, является сложность технической реализации, определяемая необходимостью использования большого количества многовходовых элементов И и ИЛИ.

Известен также функциональный генератор, содержащий генератор опорной частоты, счетчик, дешифратор, блок памяти, преобразователь кодчастота, блок совпадения кодов, элементы И, реверсивный счетчик, элемент задержки, выходные регистры,цифроаналоговые множительные блоки (2). данный функциональный генератор позволяет воспроизводить различные функции произвольной формы, однако также отличается сложностью технической реализации, обусловленной равномерным характером разбиения функций на участки аппроксимации, а также постоянством формы сигнала на каждом из участков аппроксимации.

Наиболее близким к изобретению является генератор, содержащий два рабочих регистра амплитуды, подключенных выходами к входам первого и второго цифроаналоговых линейных преобразователей соответственно, причем выход первого цифроаналогового линейного преобразователя соединен с первым опорным входом основного цифроаналогового функционального преобразователя,подключенного выходом к выходной шине функционального генератора, а цифровыми входами . — к выходам разрядов счетчика, соединенного счетным входом с выходом генератора импульсов, а выходом переполнения — с сигнальным входом блока уп. равления и с управляющим входом второго рабочего регистра амплитуды, 92бб79 подключенного информационным входом к .выходу первого рабочего регистра амплитуды, а выходом — к информационному входу блока управления, соединенного информационным и управляющим выходами соответственно с инфор- 5 мационным и управляющим входами первого рабочего регистра амплитуды, причем выход второго цифроаналогового линейного преобразователя подключен ко второму опорному входу основного цифроаналогового функционального преобразователя. Блок управления выполнен на узле запоминания, счетчике и элементах задержки (3).

Недостатком этого генератора является сложность реализации гене— рирования произвольных функций сложной формы при обеспечении заданной точности воспроизведения функций, что обусловлено равномерным характером разбиения функций на участке аппроксимации, а также постоянством формы на каждом из участков аппроксимации.

Цель изобретения — упрощение функционального генератора при сохранении заданной точности воспроизведения функций.

Указанная цель достигается тем, что функциональный генератор, содержащий два рабочих регистра амплиту ды, подключенных выходами к входам первого и второго цифроаналоговых линейных преобразователей соответственно, причем выход первого цифроаналогового линейного преобразователя35 соединен с первым опорным входом основного цифроаналогового функционального преобразователя, подключенного выходом к выходной шине функционального генератора, а цифровыми входа- 40 ми — к выходам разрядов счетчика, соединенного счетным входом с выходом генератора импульсов, а выходом йереполнения — с сигнальным входом блока управления, дополнительно со- 45 держит переключатели, буферный и рабочий регистры формы, буферный и рабочий регистры длительности, буферный регистр амплитуды, регистр цикла, коммутатоР фоРмы участка

n — 1 дополнительных цифроаналоговых функциональных преобразователей (где

n — количество различных форм участков аппроксимации), подключенных первыми опорными входами к выходу первого цифроаналогового линейного пре- 55 обраэователя, выходами — к выходной шине функционального генератора, а цифровыми входами — к выходам разрядов счетчика, соединенного выходом переполнения с сигнальным входом 60 первого переключателя, подключенного управляющим входом к выходу регистра цикла, а выходом --.к управляющим входам рабочих регистров формы и длительности и к входу второго переключателя, выходы которого соединены с управляющими входами рабочих регистров амплитуды, подключенных информационными входами к выходу буферного регистра амплитуды, причем выход буферного регистра длительности соединен с информационным входом рабочего регистра длительности, подключенного выходом к управляющему входу генератора импульсов, а выход буферного регистра формы соединен с информационным входом рабочего регистра формы, подключенного выходом к управляющему входу коммутатора формы участков, соединенного сигнальным входом с выходом второго цифроаналогового линейного преобразователя, а выходами — с вторыми опорными входами основного и дополнительных цифроаналоговых функциональных преобразователей, причем информационные входы буферных регистров формы, длительности и амплитуды подключены к цифровым выходам блока управления, первый и второй управляющие выходы которого соединены соответственно с входом обнуления и с установочным входом регистра циклов.

Кроме того, блок управления содержит счетчик адреса, узел запоминания, регистр полуциклов, узел сравнения кодов и счетчик полуциклов, счетный вход которого соединен с шиной запуска и является сигнальным входом блока управления, а кодовый выход подключен к первому входу узла сравнения кодов, соединенного вторым входом с выходом регистра полуциклов, а первым выходом — с входом обнуления счетчика полуциклов и счетным входом счетчика адреса, подключенного кодовым выходом к входу узла запоминания, выходы разрядов которого являются цифровыми выходами блока управления и соединены с информационным входом регистра полуциклов, причем первый и второй выходы узла сравнения кодов являются соответственно первым и вторым управляющими выходами блока управления. . Кроме этого, каждый из цифроаналоговых функциональных преобразователей содержит дешифратор, группу из m — - 1 последовательно соединенных резисторов (где m — количество выходов дешифратора) и группу из m ключей, выходы .которых объединены и являются выходом цифроаналогового функционального преобразователя, а управляющие входы подключены к выходам дешифратора, входы которого являются цифровыми входами цифроаналогового функционального преобразователя, а сигнальный вход каждого

i-го .(1 Ф 1 m- 1) ключа соединен с входом i-ro резистора, причем сигнальный вход в-го ключа подключен к

926679 выходу(ы-1)-го резистора,а вход первого резистора и выход (m — 1)-го резистора являются соответственно первым и вторым опорным входами цифроаналогового функционального преобразователя.

На фиг. 1 изображена блок-схема. функционального генератора; на фиг.2 функциональная схема цифроаналогового функционального преобразователя; на фиг. 3 — примерный график воспроизводимой функции.

Функциональный генератор содержит два рабочих регистра 1 и 2 амплитуды,подключенных выходами к входам первого и второго цифроаналоговых линейных преобразователей 3 и 4 соответственно. Выход первого преобразователя 3 соединен с первыми опорными входами основного и (n — 1)-го дополнительных цифроаналоговых преобразователей

5 и 6 (где n — количество различных форм участков аппроксимации), подключенных выходами к выходной шине функционального генератора, а цифровыми входами — к выходам разрядов счетчика 7. Счетчик 7 соединен счетным входом с выходом Генератора 8 импульсов, а .выходом переполнения с сигнальным входом блока 9 управления и сигнальным входом первого переключателя 10. Переключатель 10- подключен управляющим входом к выходу регистра il цикла, а выходомк управляющим входам рабочих регистров 12 и 13 формы и длительности и к входу второго переключателя 14.

Выходы переключателя 14 соединены с управляющими входами рабочих регистров l и 2 амплитуды. Регистры

1 и 2 подключены информационными входами к выходу буферного .регистра

15 амплитуды. Выход буферного регистра 16 длительности соединен с информационным входом рабочего регистра 13 длительности, подключенного выходом к управляющему входу генератора 8 импульсов..Выход буферного регистра

17 формы соединен с информационным входом рабочего регистра 12 формы, подключенного выходом к управляющему входу коммутатора 18 формы участков, который соединен сигнальным входом с выходом второго цифроаналогового линейного преобразователя 4, а выходами — с вторыми опорными входами основного и дополнительных цифроаналоговых функциональных преобразователей 5 и 6. Информационные входы буферных регистров 15 — 17 подключены к цифровым выходам блока 9 управления, первый и второй управляющие выходы которого соединены соответственно с входом обнуления и установочным входом регистра 11 цикла.

Блок 9 управления может быть выполнен содержащим счетчик 19 адреса, узел 20 запоминания, регистр 21 полуциклов, узел 22 сравнения кодов и счетчик 23 полуциклов, счетный вход которого соединен с шиной 24 запуска и является сигнальным входом блока 9. Кодовый выход счетчика 23 подключен к первому входу узла 22 сравнения кодов, соединенного вторым входом с выходом регистра 21, а первым выходом — со входом обнуления

О счетчика 23 и счетным входом счетчика 19 адреса. Счетчик 19 подключен кодовым выходом к входу узла 20 запоминания, выходы разрядов которого являются цифровыми выходами. блока

5 9 управления и соединены с информационным входом регистра 21, причем первый и второй выходы узла 22 сравнения кодов являются соответственно первым и вторым управляющими выходами блока 9 управления.

Каждый цифроаналоговый функциональный преобразователь 5 или 6 может быть выполнен, например, на дешифраторе 25, группе из (m — 1) -ro

25 последовательно соединенных резисторов 26 (где m — количество выходов дешифратора 25) и группе из m ключей 27, выходы которых объединены и являются выходом цифроаналогового функционального преобразовате ля, а управляющие входы подключены к выходам дешифратора 25, входы которого являются цифровыми входами цифроаналогового функционального преобразователя. Сигнальный вход каждоЗ5 го < -ro (1 4 i

26, а сигнальный вход m-ro ключа 27 подключен к выходу (m — 1)-ro резистора 26. Вход первого и выход (m-.l)—

40 го резисторов являются соответственно первым.и вторым опорными входами цифроаналогового функционального преобразователя.

Функциональный генератор работает следующим образом.

На подготовительном этапе по команде Исходное положение из узла

20 . запоминания засылаются в регистр

17 код формы первого участка аппрок50 симации в регистр 16 код длительР ности первого участка, в регистр 15 код ординаты конечной точки первого участка, а в регистр 21 число полуциклов (если участок не циклический, то число полуциклов равно единице) .

Регистры 1,2,12 и 13 обнулены. Таким образом, в исходном положении на выходах преобразователей 3 и 4 находятся нулевые потенциалы, которые и поступают на выходную шину функционального генератора. Следует от- метить, что длина разрядной сетки узла 20 запоминания блока 9 управления такова, что одновременно информация может быть записана в регист65 ры 15, 16, 17 и 21 (цепь управле926679 ния записью в эти регистры на блоксхеме не изображены).

По команде Пуск с шины 24 информация с буферных регистров 15

17 переписывается в соответствующие рабочие регистры 7, 12 и 13. В ре- 5 зультате этого на коммутатор 18 формы участка приходит код, обеспечивающий (посредством этого коммутатора) соединение требуемого преобразователя 5 или 6 с выходом цифроаналого- 10 вого линейного преобразователя 4, на выходе которого установлен потенциал конечной точки первого участка аппроксимации согласно информации, . записанной на регистре 2.

Кроме того, сигнал Пуск приходит на счетный вход счетчика 23 полуциклов, который воспринимает его как сигнал окончания одного участка и устанавливается в единицу. Если участок одноразовый, то узел 22 сравнения, сравнив единицу на счетчике

23 с единицей на регистре 21, выдает на первом выходе сигнал на четный вход счетчика 19 адреса и сбрасывает счетчик 23. Код на выходе счетчика 19 изменяется и из следую щей ячейки памяти узла 20 запоминания на регистры 15, 16, 17 и 21 записывается информация о следующем участке. Если участок циклически повторяется, то узел 22 сравнения на втором выходе выдает сигнал Цикл приходящий на регистр 11 и запрещающий посредством переключателя 10 передачу сигнала переполнения от З5 счетчика 7 на регистры 12 и 13 и переключатель 14, вследствие этого запрещается обмен между всеми буферными и рабочими резисторами, т.е. информация на рабочих резисторах не 40 изменяется, что приводит к генерации циклического участка до тех пор, пока в счетчике 23 получиклов не йакопится число, равное заданному числу полуциклов в регистре 21.

В этом случае узел 22 сравнения на первом выходе выдает сигнал на счетчик 19 адреса 18. Циклограмма следования импульсов окончания участков команд Цикл приведена на фиг,3.

Одновременно с этим сигнал Пуск включает генератор 8. Частота следования импульсов, вырабатываемых генератором, соответствует коду на выходе регистра 13. Счетчик 7 подсчитывает приходящие импульсы и формирует на выходе двоичный код, соответствующий числу пришедших импульсов, который поступает на де— шифратор 25, входящий в состав выбранного цифроаналогового функциональ- 60 ного преобразователя 5 и 6 (фиг.2), и последовательно замыкает ключи 27, в результате чего,на выходе преобразователя напряжение изменяется ступенчато от нуля до напряжения П) соответствующего конечной точке первого участка. Величина ступенек изменения напряжения и их количество определяются числом резисторов 26 и соотношением их номиналов. Соотношение номиналов резисторов в каждом преобразователе определяет форму участка аппроксимации (вид аппроксимирующей функции).

При замыкании щ-ro ключа 27 счетчик 7 включается на реверс и выдает сигнал переполнения, являющийся сигналом окончания участка. Если первый участок не повторяется, то по сигналу переполнения уже готовая информация о втором участке аппроксима. ции из буферных регистров 15 — 17 переписывается в регистры 1, 13 и 12.

Следовательно, на выходе цифроаналогового линейного преобразователя 3 устанавливается потенциал конечной ! точки второго участка аппроксимации, и при реверсивном порядке включения ключей выбранного цифроаналогового функционального преобразователя на его выходе изменяется потенциал от

Uq до Ug, где U — потенциал конечной точки второго участка аппроксимации или второго экстремума при генерации циклического участка. Кроме того, сигнал окончания участка инициирует работу блока 9 управления, который записывает на буферные регистры 15 — 17 параметры следующего(третьего) участка, В качестве блока управления принципиально может быть использована ЦВМ, которая по определенному алгоритму записывает на буферные регистры информацию аналогично блоку 9 управления. На фиг. 3 отрезок.OA - первый участок аппроксимации, AB — второй, ВС вЂ третий и т. д.

Если первый (или -любой) участок функции циклический, то, как указывалось выше, потенциалы на выходах преобразователей 3 и 4 не изменяются и при прямом и обратном порядке включения ключей 27 организуется циклическое изменение сигнала на выходе функционального генератора.

Таким образом, за счет варьирования.формы и длительности участков аппроксимации и приравнивании циклических участков функции к одному участку аппроксимации (что позволяет значительно сохранить общее число участков аппроксимации и потребный объем памяти), предлагаемый функциональный генератор по сравнению с известным обладает более простой технической реализацией при сохранении заданной точности воспроизведения функций сложной формы. Указанные обстоятельства обусловливают возможную технико-экономическую эффективность настоящего изобретения в частности, Э использование данного функционально10

926679

ro генератора позволяет проводить широкий класс наземных испытаний. объекта авиационной техники на базе микровычислительной техники с небольшим объемом памяти.

Формула изобретения

10 новочным входом регистра циклов.

2. Генератор по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок управления содержит счетчик адреса, узел запоминания, регистр полуциклов, узел сравнения кодов и счетчик полуциклов, счетный вход которого соединен с шиной запуска и является сигнальным входом блока управления, а кодовый выход подключен к первому зходу узла сравнения кодов, соединенного вторым входом с выходом регистра полуциклов, а первым выходом вЂ,с входом обнуления счетчика полуциклов и счетным входом счетчика адреса, подключенного кодовым выходом к входу узла запоминания, выходы разрядов которого являются цифровыми выходами блока управления и соединены с .информационным входом регистра полуциклов, причем первый и второй выходы узла сравнения кодов являются соответственно первым и вторым управляющими выходами блока управления.

3. Генератор по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что каждый из

35 цифроаналоговых функциональных преобразователей содержит дешифратор, группу из m — 1 последовательно соединенных резисторов (где m — количество выходов дешифратора) и группу из

40 m ключей, выходы которых объединены и являются выходом цифроаналогового функционального преобразователя, а управляющие входы подключены к выходам дешифратора, входы которого яв45 ляются цифровьйлй входами цифроаналогового функционального преобразователя, а сигнальный вход каждого i-го (1 i «(m — 1) ключа соединен с входом i-ro резистора, причем сигнальный вход m-ro ключа подключен к выходу (m — 1)-го резистора, а вход первого резистора и выход (m-.l)—

ro резистора являются соответственно первым и вторым опорными входами цифроаналогового функционального преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2723786/18-24, 60 кл. и 06 С 7/26, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2904437/18-24, кл. G 06 G 7/26, 04.04.80.

3. Авторское свидетельство СССР

65 М 385298,кл.G 06 С 7/26,С 06 J3/00,1970.

1. Функциональный генератор, содержащий два рабочих регистра амплитуды, подключенных выходами к входам первого и второго цифроаналоговых линейных преобразователей соответственно, причем выход первого цифроаналогового линейного преобразователя соединен с первым опорным входом основного цифроаналогового функционального преобразователя,подключенного выходом к выходной шине функционального генератора, а цифровыми входами — к выходам разрядов счетчика, соединенного счетным входом с выходом переполнения — с сигнальным входом блока управления, отличающийся тем, что, с целью упрощения функционального генератора при сохранении заданной точности воспроизведения функций, он содержит переключатели, буферный и рабочий регистры формы, буферный и рабочий регистры длительности, буферный регистр амплиту-. ды, регистр цикла, коммутатор формы участков и и — 1 дополнительных цифроаналоговых функциональных преобразователей (где n — количество различных форм участков аппроксимации), подключенных первыми опорными входами к выходу первого цифроана, логового линейного преобразователя, выходами — к выходной шине функцио-! нального генератора, а цифровыми вхо

1 дами — к выходам разрядов счетчика, соединенного выходом переполнения с сигнальным входом первого переключателя, подключенного управляющим входом к выходу регистра цикла, а выходом — к управляющим входам Рабочих регистров формы и длительности и к входу второго переключателя, выходы которого соединены с управляющими входами рабочих регистров амплитуды, подключенных информационными входами к выходу буферного регистра амплитуды, причем выход буферного регистра длительности соединен с информационным входом рабочего регистра длительности, подключенного выходом к управляющему входу генера тора импульсов, а выход буферного регистра формы соединен с информационным входом рабочего регистра формы, подключенного выходом к управляющему входу коммутатора формы участка, соединенного сигнальным входом с выходом второго цифроаналогового линейного преобразователя, а выходами — co вторыми опорными входами основного и дополнительных цифроаналоговых функциональных преобразователей, причем информационные входы буферных регистров формы, длительности и амплитуды подключены к цифровым выходам блока управления, первый и второй управляющий выходы которого соединены соответственно с входом обнуления и с уста926679

Ач 7

Фю, с

Уипуяьсы еи

СбУМЮбЛЯУ

Aude Chwn У

Утульсы на

Air. rrepem rrumesz f6, ВНИИПИ Заказ 2983/42 Тираж 732 Подписное

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