Генератор сигналов сложной формы

(7 ) Заявите НЕРАТОР СИГНАЛОВ СЛОЖНОЙ ФОР Известен фу содержащий про ры, блок форм рий импульсов цеских ключей сумматор, циф реверсивный с аналоговый пре етц обр нер выхчик ли, .гис вый ных точ 1Изобретение относится к автоматик и вычислительной технике, в цастност к эадатцикам поверочных и управляющи сигналов сложной формы. нкциональныи генератор, граммный блок, регистрования комбинаций сесцетцики, блоки логи.- блоки выборки серий, овой сглаживающий фильтрик и выходной цифроазователь1. эвестен также функциональный гетор, содержащий генератор тактоимпульсов, блок управления, счетблок памяти, сумматоры-накопите вентили, матричный умножитель, ре р памяти и выходной цифро-аналого преобразователь2;едостатками известных функциональ генераторов являются пониженная ость воспроизведения сигналов сложной формы и сложность перенаст-.ройки. Наиболее близким к изобретению яв"ляется генератор сигналов сЛожной формы, содержащий устройство управления, постоянное запоминающее устройство, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты, а цифро-аналоговый преобра" 10 зователь, подключенный выходом через ьпоследовательно соединенные аттенюатор и усилитель мощности к выходной шине генератора сигналов сложной формы, причем цифровой вход цифро-аналогового преобразователя соединен,с выходом постоянного запоминающего устройства, подключенного адресными входами к выходам делителя частоты, а управляющим входом -, к первому выходу устройства управления, соединенного входами с выходами делителя частоты, а вторым выходом - с управляющим входом цифро-аналогового преобразователя 3,.Бабинец Корректор Е. Рошк Сост Техр ктор А, Шишк/58 Зака 4/5 лиал ППП "Патент Ужгород,оектная Тираж 731 Подписное НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская набд,е983692 3Недостатками устройства являются пониженная точность воспроизведения сигналов сложной формы и сложность перенастройки, обусловленная необходимостью перепрограммирования постоянного запоминающего устройства.Цель изобретения - повышение точ.ности воспроизведения сигналов сложной Формы и упрощение перенастройки.16Поставленная цель достигается тем, что в генератор сигналов сложной Формы, содержащий устройство управления, постоянное запоминающее устройство, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делитепя частоты, и цифра-аналоговый преобразователь, подключенный выходом через последовательно соединенные аттенюатор и усилитель мощности к выходной шине генератора сигналов сложной формы, дополнительно введены второй делитель частоты, И счетчиков адреса (где И+1 - количество членов ряда, аппроксимирующего воспроизводимый сигнал), 5 И узлов установки начального фазового сдвига, коммутаторы, И регистров сдвига, сумматор и регистр памяти, подключенный выходами к входам цифроаналогового преобразователя, а входами - к выходам сумматора, соединенного управляющим входом с первым выходом устройства управления, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к входу второго делителя частоты, соединенного выходами с вхддами дешифратора, каждый выход которого подключен к соответствующему управляющему входу первого и второго коммутаторов и к входу управ 40 леИия записью соответствующего регистра сдвига, соединенного входом управления сдвигом с соответствующим выходом первой группы выходов устройства управления, выходами - с соответствующей группой информационных входов второго коммутатора, а установочными входами - с выходами постоянного запоминающего устройства, подключенного адресными входами к выходам первого коммутатора, каждая группа информаци О онных входов которого соединена с выходами соответствующего счетчика адреса,. подключенного счетным входом к соответствующему выходу первого делителя частоты, а установочными входами - к выходам соответствующего узла установки начального фазового сдвига, соединенного входом с соответствующим выходом второй группы выходов устройства управления, подключенного третьей группой выходов к управляющим входам аттенюатора, а четвертой группой выходов - к первой группе информационных входов сумматора, соединенного второй группой информационных входов с выходами второго коммутатора. Кроме этого, устройство управления содержит двв делителя частоты, переключатель, формирователь периода, два дешифратора, три коммутатора, группу из (8+1) дифференцирующих элементов, элемент ИЛИ, элемент задержки, элемент И, два регистра сдвига, триггер, блок сравнения кодов, блок управления аттенюатором, группу из (и+1) узлов установки множителей и узел установки частоты, подключенный выходами к входам первого дешифратора, соединенного выходами с управляющими входами переклюцателя и с управляющими входами.первого коммутатора, выходы которогоявляются второй группой выходов уст.ройства управления, а информационныевходы подключены к выходу формирователя периода, соединенного входом свыходом переключателя, подключенногосигнальными входами к выходам первогоделителя частоты, вход которого является входом устройства управления исоединен с первым входом элемента Ии с входом второго делителя частоты,подключенного выходами к входам второго дешифратора, каждый выход кото"рого соединен с соответствующим управляющим входом второго коммутатора,входом соответствующего дифференцирующего элемента и с соответствующимуправляющим входом третьего коммутатора, первый выход которого подключенк входу первого регистра сдвига, аостальные выходы являются первой группой выходов устройства управления,причем выходы дифференцирующих элементов соединены с входами элемента ИЛИ,подключенного выходом через элементзадержки к первому входу триггера, соединенного выходом с вторым входомэлемента И и с первым входом цторогорегистра сдвига, подключенного вторымвходом к выходу элемента И и к информационным входам третьего коммутатора, а выходами - к первой гоуппе входов блока сравнения коаов, соеаиненного выходом с первым выхоаом устоойства управления и с вторым вхоаомтоиггеоа, а втооой гоуппой входов -5 983с выходами второго коммутатора, каждая группа информационных входов которого подключена к выходам соответствующего узла. установки множителя,причем выходы блока управления атте-,нюатора и Рыходы первого регистра.сдвига являются соответственно третьей и четвертой группами выходов устройства управления,При этом каждый узел установки начального фазового сдвига содержитгруппу элементов И-НЕ, два дешифратора, переключатель установки фазовогосдвига и переклюцатель квадрантов,подключенный выходами к входам первого дешифратора, причем выходы переключателя установки фазового сдвига соединены с входами второго дешифратора,а выходы дешифраторов подключены кпервым входам соответствующих элементов -НЕ группы, вторые входы и выходы которых являются соответственновходом и выходами узла установки начального фазового сдвига.На фиг. 1 изображена блок-схема ге 25нератора сигналов сложной формы; нафиг, 2 - блок-схема устройства управления; на фиг. 3 - схема узла установки начального фазового сдвига,Генератор сигналов сложной формысодержит ( фиг; 1) генератор 1 тактовых импульсов, первый и .второй делители 2 и 3 частоты, и счетчиков 4 адреса где И +1 - количество членов ряда,аппроксимирующего воспроизводимыйсигнал), р узлов 5 установки начального фазового сдвига, дешифратор 6,первый и второй коммутаторы .7 и 8, постоянное запоминающее устройство 9,И регистров 10 сдвига, усилитель 1140мощности, аттенюатор 12, сумматор 13,регистр 14 памяти, цифро-аналоговыйпреобразователь 15 и устройство 16 уп, равления. Выход генератора 1 соединен45, с входом делителя 2 частоты. Преобразователь 15 подключен выходом черезпоследовательно соединенные аттенюатор 12 и усилитель 11 мощности к выходной шине генератора сигналов слож 50ной формы. Регистр 14 подключен выходами к входам преобразователя 15, авходами - к выходам сумматора 13, соединенного управляющим входом с первым вь 1 ходом 17 устройства 16 управления, Вход устройства 16 управленияподключен к выходу генератора 1 и квходу делителя 3 частоты, соединенного выходами с входами дешифратора б. 692 6 Каждый:выход дешифратора 6 подключенк соответствующему управляющему входу коммутаторов 7 и 8 и к входу управления записью соответствующего регист"ра 10 сдвига, соединенного входом управления сдвигом с соответствующим выходом первой группы 18 выходов устройства 16 управления, выходами - с соответствующей группой информационныхвходов коммутатора 8, а установочнымивходами - с выходами постоянного запоминающего устройства 9. Запоминающее устройство 9 подключено адресными входами к входам коммутатора 7,каждая группа информационных входовкоторого соединена с выходами соответствующего счетчика 4 адреса, подклю"ченного счетным входом к соответствующему выходу делителя 2 частоты, аустановочными входами - к выходам соответствующего узла 5 установки начального фазового сдвига, соединенно-.го входом с соответствующим выходомвторой группы 19 выходов устройства16 управления. Устройство 16 подключено третьей группой 20 выходов к управляющим входам аттенюатора 12, ачетвертой группой 21 выходов - к первой группе информационных входов сумматора 13, соединенного второй группой информационных входов с выходамикоммутатора 8. Устройство 16 управления (фиг. 2) содержит первый и второй делители 22 и 23 частоты, переключатель 24, формирователь 25 периода, первый и второй дешифраторы 26 и 27, первый, второй, третий коммутаторы 28-30, группу из (И +1) дифференцирующих элементов ,31, элемент ИЛИ 32, элемент 33 задерж,ки, элемент И 34, первый и второй регйстры 35 и 36 сдвига, триггер 37, блок 38 сравнения кодов, блок 39 управления аттенюатором, группу иэ И+1) узлов 40 установки множителей и узел 41 с выходом 42 установки частоты, подключенный выходами к входам .дешифратора 26. Дешифратор 26 соединен выходами с управляющими входами переключателя 24 и с управляющими вхо" дами коммутатора 28, выходы которого являются второй группой 19 выходов устройства управления. Информационные входы коммутатора 28 подключены к выходу Формирователя 25 периода, соединенного входом с выходом переключателя 24, подключенного сигнальными входами к выходам делителя 22 частоты,7 9836Вход делителя 22 является входом устройства управления и соединен с первым входом элемента И 34 и с. входом делителя 23 частоты, подключенно- ,го выходами к входам дешифратора 27. ь Каждый выход дешифратора 27 соединен с соответствующим управляющим входом коммутатора 29, входом соответствующего дифференцирующего элемента 31 и с соответствующим управляющим входом коммутатора 30, Первый выход коммутатора 30 подключен к входу регистра 35 сдвига, а остальные выходы являются первой группой 18 выходов устройства управления. Выходы дифференцирующих элементов 31 соединены с входами элемента ИЛИ 32, подключенного выходом через элемент 33 задержки к первому входу триггера 37, соединенного,выходом с вторым входом элемента И 34 и 20 с первым входом регистра 36 сдвига. Регистр 36 подключен вторым входом к выходу элемента И 34 и к информационным входам коммутатора 30, а выходамик первой группе входов блока 38 срав нения кодов,Блок 38 соединен выходом с первым выходом устройства управления и с вторым входом триггера 37, а второй группой входов - с выходами коммутатора 2.0 каждая группа информационных входов которого подключена к выходам соответствующего узла 40 установки множителя. .Выходы блока 39 управления аттенюатором и выходы регистра 35 сдвига явля- З 5 ются соответственно третьей и четвертой группами 20 и 21 выходов устройства управления.Каждый узел 5 установки начального Фазового сдвига может быть выполнен, 40 например (Фиг. 3), содержащим группу 43 элементов И-НЕ, первый и второй дешифраторы 44 и 45, переключатель 46 установки фазового сдвига и.переключатель 47 квадрантов. Переключатель 47 подключен выходами к входам дешифратора 44, а переключатель 46 подключен выходами к входам дешифратора 45. Выходы дешифраторов 44 и 45 подключены к первым входам соответствующих элементов И-НЕ группы 43, вторые входы и выходы которых являются соответственно входом и выходами узла установки начального Фазового сдвига. Генератор сигналов сложной формы работает следующим образом.Генератор 1,тактовых импульсов вырабатывает периодическую последовате 92 8/ льность импульсов, поступающих на входы делителей 2 и 3 частоты и вход уст ройства 16 управления. Делитель 2 частоты формирует на своих выходах периодические последовательности импульсов, частоты которых относятся к самой низкой из них как 1, 2, 3. . Этипоследовательности поступают на счетные входы соответствующих счетчиков 4адреса, формирующие на своих выходахадреса ячеек постоянного запоминающего устройства 9, в которых содержитсяинформация о мгновенных значениях синусоидального сигнала. Коммутатор 7,обеспечивающий одновременное подключение к адресным входам запоминающегоустройства 9 одного из счетчиков 4адреса, управляется с помощью дешифратора 6, связанного по входу с выходами делителя частоты, который определяет частоту опроса каждого из счетчиков 4 адреса, при этом последовательность их опроса задается дешифратооом 6. Код каждого мгновенного значения синусоидального сигнала, получаемый в результате подключения к адресным входам запоминающего устройства 2 следующих друг за другом счетчиков 4 адреса, заносится в свой соответствующий данному счетчику адреса, регистр 10. Такая синхронизация счетчиков 4 и регистров 10 обеспечивается с помощью дешифратора 6. В течение одного цикла информация об Р мгновенных значениях гармонических составляющих генерируемого сигнала заносится в 11 регистров 10, при этом в течение цикла переписи информация на адресных входах счетчиков адреса не меняется. ИнФормация с выходов регистров 10 последовательно, с помощью коммутатора 8, переписывается в сумматор 13, где определяется с учетом знака суммы всех мгновенных значений, поступивших с регистров 10 в течение одного цикла, Сложение кодов в сумматоре 13 осуществляется путем подачи в определенные моменты времени импулЪсов синхронизации с устройства 16 управления. По окончании цикла, полученная в сумматоре 13 сумма, переписывается в регистр 14 памяТи, что приводит к изменению напряжения (тока) на выходе цифро-аналогового преобразователя 15, мгновенные значения которого соответствуют выходному коду регистра 14 памяти. Это9836 напряжение через аТтенюатор 12, управляемый устройством 16 управления, и усилитель 11 мощности поступает на выход. генератора, оставаясь неизменным в течение следующего цикла форми рования мгновенного значения сигнала сложной формы. По окончании переписи из сумматора 13 в регистр 14 памяти, сумматор 13 сбрасывается в исходное состояние по команде с устройства 16 О управления.Таким образом, на выходе генератора формируется сигнал, определяемый выражением видаО(й)=О-Х О51 п(1 Ф ЙФ Ч), 15 где О - постояйная составляющая, кооторая вводится начальнои установкой сумматора 131О . - амплитудное значение 1-ойЯгармонической составляющей, 20устанавливаемое с помощью1-го регистра 10 сдвига;Ф - частота самой низкой гармоницеской составляющей выход-ного сигнала; 25- начальный фазовый сдвиг 1-оймгармонической составляющеи.Связанный с каждым счетчиком 4 адреса составляющий узел 5 служит для установки начального Фазового сдвига ЗО соответствующей гармонической составляющей выходного сигнала генератора. Формирование управляющих импульсов для узлов 5 осуществляется устройством 16 управления, а именно совокуп", ностью, образованной делителем 22 частоты, переключателем 24, Формирователем 25 периода, коммутатором 28, дешифратором 26 и узлом 41 установки частоты, и работающей следующим обра- о зом. Делитель 22 частоты формирует на своих выходах импульсные последовательности, периоды следования которыхравны периодам гармонических состав.ляющих выходного сигнала генератора. С помощью переключателя 24 узел 41 установки частоты через дешифратор 26 . обеспечивает подключение к входу формирователя 25 первой гармоники (низшей) из генерируемой делителем 22 последовательности. Формирователь 25 периода Формирует и повторяет на своем выходе периодическую последователь 55 ность, поступающую на его вход. Эта последовательность через все открытые ключи коммутатора 28 поступает на вхо.ды соответствующих узлов 5 установки 92 10начальНого Фазового сдвига, Поскольку установка начального фазового сдвига .синхронизирована с первой гармонической выходного сигнала, установка фазовых сдвигов всех высших гармонических составляющих осуществляется периодически через интервал времени равный периоду первой гармоники. В описанном примере коммутатор 28 не нужен и возможно было бы соединить выход формирователя 25 со входами всех узлов 5 установки начального фазового сдвига непосредственно, Однако, в тех случаях, когда гармонические составляющие выходного сйгнала генератора содержат составляющие, кратные степени 2 ф, где 1=0, 1, 2, 3;и при необходимости синхронизации от высшей гармоники (например, от 2, 4, 8 гармоники) необходимо с помощью узла 41 установить на выходе формирователя 25 не-. обходимую гармоническую составляющую и отключить с помощью коммутатора 28 входы установки начального фазового сдвига всех более низких гармоник по отношению к частоте на выходе формирователя 25. Эту операцию выполняет коммутатор 28 с помощью узла 41 через дешифратор 26.Другая часть устройства 16 управле" ния обеспечивает формирование последовательности импульсов, которые поступают в соответствующие регистры 10 сдвига генератора и обеспечивают умножение кода мгновенных значений гармонических составляющих на коэффициенты, кратные 2, где 10, 1, 2, 3 Делитель 23 частоты совместно с дешифратором 27 формирует на его выходах такую последовательность состояний, которая обеспечивает последовательное отпирание элементов и коммутатора 30 и установку через дифферен-. цирующие элементы 31, элемент ИЛИ 32 и элемент 33 задержки триггера 37 Каждый элемент И коммутатора 30 открывается на интервал времени до изменения состояния на выходе дешифратора 27. Частота изменения состояний пос-. леднего равна частоте формирования кодов мгновенных значений гармонических составляющих сигнала на выходах запоминающего устройства 9. Триггер 37 устанавливается выходами дешифратора 27 в состояние логической "1", при этом регистр 36 сдвига устанавливается в исходное состояние, а элемент И 34 открывается для прохождения на вход11 98369регистра 35 и коммутатора 30 частотыПоскольку открыт только один из каналов коммутатора 30, частота 1 проходит на вход соответствующего регистра 10. Количество импульсов, прошедших на вход регистра 10, соответствует числу импульсов, прошедших на входрегистра 36. Выходы регистра 35, состояния которых характеризуют количество поступивших на вход регистра импульсов, соединены с первыми входамиблока 38 сравнения кодов, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами коммутатора 29. Коммутатор 29 имеет (0+1) группы узлов 40. 15Каждый узел 40 обеспечивает установкукоэффициента, на который умножаютсякоды мгновенных значений соответствующего регистра 10 Коммутация соответствующих выходов узлов 40 к вторым овходам блока 38 осуществляется с помощью дешифратора 27, причем подключение узлов 40 осуществляется последовательно и синхронно с подключени-.ем каналов коммутатора 30. При совпа-,25дении кодов на выходах блока 38, наего выходе формируется сигнал, возвращающий трйггер 37 в исходное состояние, и закрывается элемент И 34, причем этот же сигнал поступает на упра- зовляющий вход сумматора 13, сумМирующего код мгновенного значения подключенного к его входу соответствующегорегистра 10, в котором выполнялось. умножение кода мгновенного значенияна коэффициент, установленный соответствующим узлом 40, Умножение кода наустановленный коэффициент осуществляется путем подачи через коммутатор 30на вход управления сдвигом регистра10 соответствующего количества импульсов, которое фиксируется регистром 35.При смене состояния на выходе дешифратора 27,описанный процесс повторяется для следующего регистра 10 и 45т, д. После последовательного перебора состояний описанный процесс начинается сначала.Таким образом, рассмотренный гене-,ратор по сравнению с известным позво 50ляет повысить точность и упростить перенастройку, что и определяет техникоэкономическую эффективность его применения,Формула изобретения1. Генератор сигналов сложной формы, содержащий устройство управления,2 12постоянное запоминающее устройство, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты, и цифро-аналоговый преобразователь, подключенный выходом через последовательно соединенные аттенюатор и усилитель мощности к выходной шине генератора сигналов сложной формы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения сигналов сложной формы и упрощения перенастройки, в него дополнительно введены второй делитель частоты, и счетчиков адреса (где и +1 - количество членов ряда, аппроксимирующего воспроизводимыйсигнал), и узлов установки начального фазового сдвига, коммутаторы, и регистров сдвига, сумматор и регистр памяти, подключенный выходами к входам цифро-аналогового преобразователя, а входами - к выходам сумматора, соединенного управляющим входом с первым выходом устройства управления, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к входу второго делителя частоты, соединенного выходами с входами дешифратора, каждый выход которого подключен к соответствующему управляющему входу первого и второго коммутаторов и к входу управления записью соответствующего регистра сдвига, соединенного входом управления сдвигом с соответствующим выходом первой группы выходов устройства управления, выходами - с соответствующей группой информационных входов второго коммутатора, а установочными входами - с выходами постоянного запоминающего устройства, подклюценного адресными входами к выходам первого коммутатора, каждая группа информационных входов которого соединена с выходами соответствующего счетчика адреса, подключенного счетным входом к соответствующему вь 1 ходу первого делителя частоты, а установочными входами - к выходам соответствующего узла установки начального фазового сдвига, соединенного входом с соответствующим выходом второй группы выходов устройства управления, подключенного третьей группой выходов к управляющим входам аттенюатора, а четвертой группой выходов - к первой группе информационных входов сумматора, соединенного второй группой информационных входов с выходами второго коммутатора,2 14входом второго регистра сдвига, подключенного вторым входом к выходу элемента И и к информационным входам третьего коммутатора, а выходами - к первой группе входов блока сравнения кодов, соединенного выходом с первым выходом устройства управления и с вторым входом триггера, а второй группой входов - с выходами второго коммутатора, каждая группа информационных входов которого подключена к выходам соответствующего узла .установки множителя, причем выходы блока управления аттенюатора и выходы первого регистра сдвига являются соответственно третьей и четвертой группами выходов устройства управления.3. Генератор по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что каждый узел уста-, новки начального фазового сдвига содержит группу элементов И-НЕ, два де, шифратора, переключатель установки фазового сдвига и .переключатель квадрантов, подключенный выходами к входам первого дешифратора, причем выходы переключателя установки фазового сдвига. соединены с входами второго дешифратора, а выходы дешифраторов подключены к первым входам соответствующих элементов И-НЕ группы, вторые входы и выходы которых являются соответственно входом и выходами узла установки начального фазового сдвига. 13 983692. Генератор по и, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что устройство управления содержит два делителя частоты, переключатель, Формирователь периода, два дешифратора, три коммутатора, группу из (8+1) дифференцирующих элементов, элемент ИЛИ, элемент задержки, элемент И, два регистра сдвига, триггер, блок сравнения кодов, блок управления аттенюатором, группу из 1 О 1+1) узлов установки множителей и узел установки частоты, подключенный выходами к входам первого дешифратора, соединенного выходами с управляющими входами переключателя и с управляющи ми входами первого коммутатора, выходы которого являются второй группой выходов устройства управления, а информационные входы подключены к выходу формирователя периода, соединенно го входом с выходом переключателя, подключенного сигнальными входами к выходам первого делителя цастоты, вход которого является входом устройства управления и соединен с первым входом 5 элемента И и .с входом второго делителя частоты, подключенного выходами к входам второго дешифратора, каждый вы- ход которого соединен с соответствующим управляющим ВхОдом ВТОРОГО комму татара, входом соответствующего дифФеренцирующего элемента и с соответствующим управляющим входом третьего коммутатора, первый выход которого подключен к входу первого регистра сдвига, а остальные Выходы являются первой группой выходов устройства управления, причем выходы дифференцирующих:элементов соединены с входами элемента ИЛИ, подключенного выходом 40 .через элемент задержки к первому входу триггера, соединенного Выходом с вторым входом элемента И и с первым Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР й 596977, л. С 06,1 Уоо, 1976.2. Авторское свидетельство СССР У 466499, кл. О 06 Г 1/02, 19733. Техника средств связи. Сер. "Радиоизмерительная техника", вып. 6 (10) И.; 1977, с, 1-9 (прототип).