Функциональный генератор

) С,06 С 7/2 3652734/17,10,8323,02.85И.В.Лит ов, Куз на- иака а. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ордена Трудового Красного 3мени институт сверхтвердых матерлов АН Украинской ССР(54) (57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий генератор тактовых импульсов, подключенный выходом к сигнальному входу блока выбора частотного поддиапазона,соединенного устайовочными входами с шиной ввода, кода частотного поддиапазона функциональ. ного генератора, и счетчик, подклю-ченный установочными входами к шине ввода кода начальной фазы функционального генератора, а выходами -.к ;первой группе входов дешифратора, ,соединенного выходами с адреснымн :входами блока памяти, выходы которого подключены к входам цифроаналагового преобразователя, о т л и ч а - . ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона генерируемых функций,в него введены интегратор, формирователь приращений ординат и группаблоков задания шага аппроксимации,каждый из которых содержит два элемента И и делитеЛь частоты, подключенный входом к выходу первого элемента И того же блока задания шагааппроксимации, установочными входами - к шине ввода кода начальнойфазы функционального генератора,выходами - к соответствующей группевходов дешифратора, а выходом старшего разряда - к выходу второго элемента И этого же блока задания шагааппроксимации и к первым входамэлементов И последующего блока задания шага аппроксимации, причем первые входы элементов И первого блоказадания шага аппроксимации соединеныс выходом блока выбора частотногоподдиапазона, выход делителя частоты поспеднего блока задания шагааппроксимации подключен к счетномувходу счетчика, а вторые входы элементов И всех блоков задания шагааппроксимации соединены с шинойввода кода частотного поддиапаэонафункционапьного генератора, причемвыходы дешифратора подключены к входам формирователя приращений ординат,соединенного выходами с входамиуправления постоянной времени интегратора, подключенного сигнальнымвходом к выходу цифроаналоговогопреобразователя, а выходом - к выходу функционального генератор1141427 тор 2,30 Изобретение относится к автомати. ке и вычислительной технике и может найти применение при воспроизведении различных функциональных зависи- мостей. 5Известен функциональный генератор, содержащий генератор тактовых импульсов, блок делителей частоты, блоки аналоговых ключей, цифроаналоговые преобразователи, блок разделения 1 О импульсов, счетчик, инвертор, блок умножения, генератор Аункцнй Уолша и выходной интегратор Ц .Известен также Аункциональный генератор, содержащий генератор так товых импульсов, управляемый делитель частоты, блок памяти, элементы И, реверсивный счетчик, распределитель импульсов, блок сравнения кодов, дешифратор, циАроаналоговый 2 О йреобразователь и, выходной интеграОбщими недостатками Аункциональных генераторов являются сложность технологической, реализации при повышенных требованиях к точности воспроизведения Аункций и ограниченньп частотный диапазон воспроизводимых функций,Наиболее близким к изобретениюявляется Аункциональный генератор,содержащий генератор тактовых импульсов, подключенный выходом к сигнальному входу блока выбора частот 35ного поддиапаэона, соединенногоуправляющими входами с шиной вводакода частотного поддиапазона, исчетчик, подключенный установочнымивходами к шине ввода начальной Ааэы,4 Оа выходами:- к первой группе входовдешифратора, соединенного выходамис адресными входами блока памяти(дешифратор совместно с блоком памяти образуют запоминающее устрой 45ство ординат воспроизводимой Аункции), выходы которого подключены квходам цифроаналогового преобразователя, соединенного выходом с выход-,ной шиной функционального генератора,причем счетный вход счетчика подключен к выходу блока выбора частотногоподдиапазона 3,Недостатками известного генератора,являются пониженная точность и огра ниченный частотный диапазон генерируемых Аункций,Целью изобретения является повышение точцости и расширение частот-ного диапазона генерируемых функций.3 114142Устройство содержит генератор 11 тактовых импульсов, блок 2 выборачастотного поддиапазона, группу блоков 3 задания шага аппроксимации, каждый из которых содержит два элемента И 4 и И и делитель 6 частоты. Кроме этого, функциональный генератор содержит счетчик 7, шину 8 ввода кода частотного поддиапазона, шину 9 ввода кода начальной фазы, деши . фратор 10, блок 11 памяти, формирователь 12 приращений ординат, цифроаналоговый преобразователь 13 и интегратор 14. Генератор 1 может представлять собой схему с плавным изме нением частоты с перекрытием выбран-. ного диапазона или одного диапазона; либо схему генерации семейства частот, обеспечивающую дискретное перекрытие выбранного диапазона (под диапазона). Блок 2 выбора частотного поддиапазона в зависимости от исполнения генератора 1 может представлять собой делитель частоты с переключаемым коэффициентом пересчета 25 в выбранной системе счисления; либо только коммутатор, обеспечивающий выбор частоты из дискретного ряда; либо сочетание коммутатора и делителей частоты, Элементы И 4 и И обес-З 0 печивают коммутацию импульсов либо на вход делителя 6, либо на вход ,следующего блока 3 задания шага аппроксимации, счетчик 7 опреляет минимальное число шагов аппроксимации. Шина 8 обеспечивает управление блоком 2 выбора частотного поддиапазона, а также коммутацию элементов И 4 и И блоков 3. задания шага аппроксимации, обеспечивая соответствие шага аппроксимации выбранному поддиапазону, Шина 9 обеспечивает начальную установку триггеров делителей 6 и счетчика 7. Дешифратор 10 обеспе- .чивает выбор цифрового кода ординат функции из блока 11 памяти и прира. - щений функции иэ формирователя 12.Формирователь 1.2 представляетсобой запоминающее устройство, количество разрядов которого определяется максимальным приращением аппроксимирующих функций. Возможно также выполнение формирователя 12 в виде сумматора, обеспечивающего вычислениеприращения функции путем вычитания 55двух соседних ординат. Блок 11 памяти представляет собой запоминающее устройство, разрядность которого определяется дискретностью представления функций и максимальной ординатой. В другом варианте исполнениявозможна замена блока 11 памяти суммирующим устройством, которое обеспечивает получение ординат функции путем последовательного сложения приращений ординат с формирователя 12приращений ординат.Цифроаналоговый преобразователь13 обеспечивает преобразование цифрового кода ординат функций и ступенчатое напряжение. Интегратор 14 представляет собой набор интегрирующихцепей, постоянные времени которыхотносятся между собои как степеньоснования системы счисления (например, степень 2 для двоичной системы),Такая схема может быть построена,например, на базе операционного усилителя, охваченного обратной связью иимеющего набор входных сопротивлений,Эимеющих соответствующие соотношенияноминалов. Коммутация интегрирующихцепей интегратора осуществляетсяформирователем 12.Функциональный генератор работаетследующим образом,Предполагается, что до включенияфункционального генератора в блок 11памяти и формирователь 12 записаннабор соответствующих цифровых кодов,определяющих выбранную функцию,До поступления сигнала на клемму "Пуск" с помощью шины 8 обеспечивается коммутация соответствующих цепей блока 2 выбора частотного поддиапазона, а также коммутация блоков 3 задания шага аппроксимаций с помощью входящих в них элементов И 4 иИ, а с помощью шины 9 триггеры делителей 6 и счетчика 7 устанавливаются в положение, которое определяет начальную фазу генерируемой функции.При поступлении разрешающего сигнала на клемму "Пуск" импульсы генератора 1 тактовых импульсов подаютсяна вход блока 2 выбора частотного поддиапазона, который обеспечиваетделение и выбор необходимой частотыдискретизации. Импульсы выбранной частоты поступают на вход первого блока 3 задания шага аппроксимации, где с помощью элементов И 4 и И и в зависимости от информации, подаваемой с шины 8 выбора кода частотного поддиапазона, импульсы подаются либо через элемент И И непосредствен"но на вход следующего блока 3 задания шагааппроксимации, либо через элемент И 4 на вход делителя 6, с выхода которого импульсы с частотой, поделенной на коэффициент делителя 6, 5 также поступают на вход следующего блока 3.Таким же образом осуществляется коммутация и работа остальныХ блоков задания шага аппроксимации. С выхода 1 О последнего блока задания шага аппроксимации импульсы поступают на вход счетчика 2. Таким образом, коэффициент деления К тракта, состоящего из блоков 3, выбирается в соответст вии с выбранным поддиапазоном согласно равенствам Кма= ф Ки или ЬК = К , если К = К = К ( 1 2 в Кр 1, )где К,К- коэффициенты деле-ния делителей 625соответствующихблоков 3;и - количество делителей частоты.На выходах делителей 6 блоков 3 и О выходах счетчика 7 образуется двоичный код выбора адреса, который подается на входы дешифратора 10, обеспечивающего последовательное во времени считывание ординатфи со- Э 5 ответствующих им приращений функций. При этом на нижней частоте диапазо-, на последовательно включены все делители 6 и с блока 11 памяти последовательно считываются все значения 40 ординат функции, т.е. функция аппроксимируется ступенчатой кривой с минимальной для данного устройства дискретизацией, При достижении . частоты следующего поддиапазона с 4 З Выбранным коэффициентом перекрытия производится отключение первого делителя 6. При этом с блока 11 памяти считываются значения ординат, адреса которых отличаются на коэффициент Ж перекрытия.В поддиапазоне, в которой генери руется максимальная частота, выключаются все делители 6, функция аппроксимируется минимальньаа дЛя дан ного конкретного исполнения устройства количеством ступенек аппроксимации.При этом выполняется равенство- КК Кв или 13И- К " К при К = К==Кч 1 К й Г(й) юане ТИ) где Т - длительность одной ступеньки. В рассмотренном устройстве оптимальная фильтрация для частот отноР шение которых равно К , осуществляется благодаря формирователю 12 приращений, который обеспечивает выдачу приращения функции двоичным кодом, количество разрядов которого определяется диапазоном изменения крутизны аппроксимируемых функций с учетом изменения частоты генерации, а также допустимым коэффициентом высших гармоник для выбранного множества функций. Количество интегрирующих ячеек в интеграторе равно количеству разрядов формирователя 12. Таким образом, осуществляется повышение точ-. ности и расширения частотного диапагде И - максимальное число ступефцкнек аппроксимации, соответствующее нижнему поддиапазону частоты;И , - минимальное число ступе 3 ч 1 Пнек аппроксимации, соответствующее верхнему поддиапазону частоты.Поскольку отношение частот двух соседних поддиапазонов также равно .К, то длительность ступени аппроксимации изменяется только внутри поддиапазона, но является постоянной для любой частоты из семейства час.тот диапазона. Разность двух соседних ординат функции ьР и изменяется в соответствии с аппроксимируемой кривойи возрастает при повышении частоты выбранного поддиапазона.Как известно, для оптимальной фильтрации необходимо, чтобы для производной Аункции во времени выполнялось во всем диапазоне следующее соотношение141427 8шагов по всему выбранному частотномудиапазону, благодаря чему ближайшаявысшая гармоника всегда находитсявне диапазона генерируемых час 5 Тоте 7 1 зона за счет оптимальной фильтрации во всем диапазоне генерируемых частот при ограниченном количестве интегрируняцих цепочек и аппроксимации функции оптимальным количеством дуск Составитель С. Редактор А.Шандор Техред Л.Микеш"Пат Ужгород, ул,Проектная,4 Фили 37 Тираж ВНИИПИ Госуда по делам из 13035, Москва, Подписиета СССРытийаб., д.4/5