Цифровой генератор сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСАБЛИН Н 03 К 3/ ТЕНИЯ ЕЛЬСТВ о СССР1979.СССР1979. а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ Св(54)(57) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ, содержащий счетчик тактов, дешифратор, блок синхронизации, блоксравнения, счетчик импульсов,группу К элементов И, элемент ИЛИ,сумматор по модулю два, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены преобразователь напряжение -частота, регистр сдвига, регистрконстант, счетчик частоты, переключатель, три элемента И, три сумматора, вычитатель, блок дешифраторов, блок счетчиков, группа Ктриггеров, коммутатор, причем первый выход блока синхронизации сое-.динен с первыми входами первого ивторого элементов И, вторые входыкоторых соединены с соответствующими выходами регистра сдвига, выходпервого элемента И соединен сосчетным входом счетчика тактов, выходы которого соединены с соответствующими входами блока дешифраторов, выходы которого соединеныс соответствующими 5-входамигруппы триггеров, выходы которыхсоединены с первыми входами группы 80176442 А элементов И, а выход последнего триггера соединен, кроме того, с первым входом элемента ИЛИ и первым входом третьего элемента И, вторые входы группы элементовИ объединены и соединены с первым выходом преобразователя напряжение - частота, выходы группы элементов И соединены с соответствующими счетными входами блока счетчиков, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами коммутатора, выходы которого являют-. ся выходом генератора, знаковый вход коммутатора соединен с выходом сумматора помодулю два, а управляющий вход соединен .с выходом дешифратора, выход второго элемента И соединен со счетным входом счетчика импульсов, управляющим входом первого сумматора, Й -вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, К -входом блока счетчиков, К- входами второго и третьего сумматоров,-входами счетчика тактов и счетчика импульсов ис вторым входом элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации, первым входом преобразователя напряжение - частота первым вхоцом сумматора по модулю два, первым входом переключателя, 3 -входом регистра сдвига и Я,-входами группы триггеров, первый выход регистра констант соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров, второй выход регистра констант через второй вход третьего элемен та И соединен с вторым входом второ го сумматора, выход первого суммато, ра соединен с первым входом блок1176442 сравнения, с собственным первым входом и первым входом вычитателя, второй вход которого подключен к выходуи второму входу третьего сумматора,при этом второй вход блока сравнениясоединен с выходом и третьим входомвторого сумматора, выход блока сравнения соединен с вторым входом сумматора по модулю два и входами синхронизации второго и третьего сумматоров, выход вычитателя подключен квходу дешифратора, С-вход регистра Изобретение относится к импульсной технике и может быть использоват но в автоматизированных системах кон,троля и управления, а также для ана" лизаторов сигналов в радиофизике, 5 океанологии.Целью изобретения является расши" рение функциональных возможностей генератора за счет обеспечения автоматического регулирования параметров выходного сигнала.На чертеже представлена структурная сйема цифрового генератора сигналов.Цифровой генератор сигналов содер жит преобразователь 1,напряжение-частота,последовательно соединенныесчетчик 2 тактов,блок Здешифраторов,группу К триггеров 4, группу К элементов И 5, блок 6 счетчиков икоммутатор 7.Первый 20 выход блока 8 синхронизации соединен с входами первого и второго элементов И 9 и 10, второй и третий выходы блока 8 синхронизации соединены с входами переключателя 11, вы ход которого подключен к входу счетчика 12 частоты. Выход счетчика 13 :аргумента подключен через первый вход элемента ИЛИ 14 к управляющему входу двухразрядного регистра 15. 30 Выходы сумматоров 16, 17 и 18 соединены со своими первыми входами, регистр 19 констант подключен к второму и третьему входам соответственно второго сумматора 17 и третьего сумматора 18, к второму входу которого подключен выход элемента И 20, а выходы первого сумматора 16 и сдвига подключен к выходу элементаИЛИ, третий выход блока синхронизациичерез второй вход переключателя под-ключен к счетному входу счетчикачастоты, выход которого соединенс вторым входом первого сумматора, авыход переноса подключен к собственному Й-входу, второй вход преобразователя напряжение-частота являетсявходом заданияамплитуды выходного сиг"нала, входы регистра констант подклю"чены к шинеконстант генератора. третьего сумматора 1 ф соединены ссоответствующими первым и вторымвходами вычитателя 21, Входы блока 22сравнения соединены с выходами первого сумматора 16 и второго сумматора17, а выход через сумматор 23 по модулю два - со знаковым входом коммутатора 7, управляющий вход которого подключен к выходу дешифратора 24.Цифровой генератор работает слеДУющим образом,В исходном состоянии все счетчикии сумматоры обнулены, а в регистр19 констант записан код числа К=Я/4,где й - количество точек формируемого сигнала на периоде его представления. Блок 3 дешифраторов установлен на срабатывание при поступлениив счетчик 2 тактов таких тактов,номер 1 которых пропорционалензначению 1-й координаты синусоиды из первой четверти ее периода.Генератор работает в двух режимах.Первый режим: генерирование дискретных отсчетов одной гармоники спостоянным числом дискрет й напериод и постоянной амплитудой Ц(частота задается блоком 8 синхронизации). Второй режим: генерирование дис" кретных отсчетов ряда гармоник с переменным числом дискрет й, = М/щ и переменным значением амплитуд 0 щ,В первом режиме переключатель 11 установлен в положение 25. К входу преобразователя 1 напряжение - частота подключается напряжение 0задающее уровень максимального отсчета гармонического сигнала О созыв Одновременно включается блок 8 синхронизации, содержащий например, генератор импульсов (ГТИ),делитель частоты с переменным коэФФициентом деления (ДПКД) для задания ряда тактовых частот, интегрирующую Йс -цепь, подключенную к источнику питания через кнопку Пуск, причем выход ЯС О цепи через вторые контакты кнопки подключен к третьему выходу блока 8 синхронизации. С второго выхода блока 8 синхронизации подается импульс запуска на тактовый вход преобразователя 1 напряжение - частота (вследствие чего на его выход. поступает поток импульсов Р ), а через0, элемент ИЛИ 14 этот импульс поступает на управляющий вход двухразрядного регистра 15, записывая на первый разряд импульс "1", поступивший одновременно на его инФормационный вход. Этот же импульс поступает на первые входы группы К триггеров 4, уста навливая их в состояние, при котором группа К элементов И 5 открывается для прохождения потока импульсов .Р, в блок 6 счетчиков.Потенциал с первого разряда ре 30 гистра 15 открывает первый элемент И 9 для прохождения тактовых импульсов с первого выхода блока 8 синхронизации на вход счетчика 2 тактов, а элемент И.10 остается закрытым, Одновременно с третьего выхода блока35 8 синхрочизации импульс "1" через первый вход переключателя 11 поступает в счетчик 12 частоты, записывая в него е инид цуе40В этом состоянии циФровой генератор начинает Формировать ординаты соя-сигнала на интервале К =И/4. Через элемент И 9 на вход счетчика 2 тактов поступает поток тактовых 45 импульсов, и при достижении в счетчике 2 определенного кода происходит срабатывание первого из дешиФраторов в.блоке 3, который изменяет состояние первого триггера группы триггеров 4, потенциал которого, в свою очередь, закрывает первый элемент группы элементов И 5 для дальнейшего прохождения импульсов Г, при этом в счетчике на первом входе блока 6 счетчи-,55ков накапливается код С 1, пропорцио нальный произведению напряжения 0 наопервое значение ординаты косинуса. Счетчик 2 тактов, продолжая счет, через определенное количество А 1 тактовых импульсов, пропорциональное амплитуде ординат синусоиды, Формирует последовательно на 2-м, З-м, К-м выходах блока 3 дешиФраторов единичные импульсы, Последовательно срабатывают 2-й, К-й триггеры группы триггеров 4, прерывая поток импульсов Г 0 на соответствующие 2-й, З-й, К-й входы блока 6 счетчиков.Таким образом, в блоке 6 счетчиков накоплена последовательность про изведений ряда ординат синусоиды (косинусоиды) на интервале Р(2 на значение напряжения Цп. О;=О т/2 Е 1 й)=0,1,2(К),где 1 - номера выходов блока 6счетчиков или номера рядаинтервалов времени, в течение которых Формируютсясоответствующие ряды,К = Т(4После срабатывания последнеготриггера 4 импульс с его выхода закрывает последний элемент И 5 и через элемент ИЛИ 14 поступает на управляющий вход двухразрядного регистра 15 сдвига. Импульс "1" внем сдвигается с первого разряда вовторой, благодаря чему закрываетсяпрохождение тактовых импульсов черезэлемент И 9 и открывается через элемент И 1 О. Указанный импульс поступает также на управляющий вход элемента И 20. Из регистра 19 констант всумматор 17 считывается код И/4, а всумматоре 18 остается нулевой кодА=О.Формирование адреса для опросасоответствующего счетчика в блоке 6счетчиков и,вывода через коммутаторз 107 ординат -сигнала на интервале2 м производится при помощи сумматоров 16, 17 и 18 и блока 22 сравненияследующим образом.Для получения на выходе циФрового генератора, например, соз-сигна" ла первый тактовый импульс подается через элемент И 10 на вход счетчика.13 аргумента и на первый управляющий вход (вход считывания) сумматора 16, из которого нулевой код А=О считывается на входы блока 22 сравнения и вычитателя 21, при этом в сумматоре 16 также производится сложение кода из счетчика 12 ( АА=1)с предыдущим кодом А =О, Формируя но, вый код А,=дА+О=ВА=1, В блоке 22 сравнения код А сравнивается с кодом А 4=И/4 для управления знаком выМ5 ходной ординаты сигнала, а в вычитателе 21 формируется разность кодов с выходов сумматоров 16 и 18 А, =О, что в режиме генерирования косинусоиды соответствует номеру счетчика на 10 выходе "0" блока 6 счетчиков.Второй тактовый импульс, поступая на сумматор 16, считывает из него код А =1 в блок 22 сравнения и в вы 1читатель 21 и одновременно является тактом суммирования. Код А с первого входа сумматора 16 суммируется с кодом дА=1, подключенным к второму его входу, а сумма.их А =А+аА=2 запоминается в сумматоре 16 до следующего такта. При этом в блоке 22 сравнения вновь сравнивается код А с кодом Й/4, При условии А( А 1/4 блок 22 сравнения не Формирует управляющий импульс на изменение содержи мого сумматоров 17 и 18, а на выходе сумматора 23 по модулю два остается потенциал, соответствующий положительному знаку косинус-сигнала (здпсоз 03 =+1). На выходе вычитателяЗ 0 21 формируется модуль разности кодов Ас=(0-1).=1, который, поступая в дешифратор 24, Формирует импульс опроса счетчика на выходе "1" блока 6 счетчиков. Процедура формирования адресов опроса аналогичным образом продолжается до ( И/4+1)-го тактового импульса, При проверке условия Ар Я и(1 40 блок 22 сравнения формирует импульс несоответствия, который поступает на управляющие входы сумматоров 17 и 18, являясь командой сложения (суммируя код й /2, считанныйиз, регистра, 19 45 констант, с предыдущими содержимым этих сумматоров) и командой изменения знака для сумматора 23 по модулю два.Следующие тактовые импульсы считывают на вторые входы блока 22 сравнения и вычитателя 21 новые коды, ко" торые теперь сравниваются в блоке 22 сравнения на соответствие условию Ас;(Ац,.б, а в вычитателе 21 вычитае аются йз кода р й/2, где р - номер 55 перехода соз-сигнала через нулевой .уровень, что в общем виде описывается выражениями: ЮЯ Р ох, р)0,1 йГК11,предыдущий знак при п И (- фР -гз 8 пСГ 14 й 1измененный знак прип Х 1-РПричем в режиме 1 щ =1, а в режиме 2 в=1,2 й.Таким образом осуществляется приведение кода сигнала К первой четверти периода сигнала, записанной (накопленной) в соответствующих К = ИИсчетчиках блока 6 счетчиков.Во втором режиме генерирования ряда гармонических сигналов работаосуществляется аналогичным образом.Например, при синтезе ряда фурье,описывающего спектр входного сигнала, необходимо формировать ряд ссзсигналов кратных частот с амплитудами, равными выборкам О(тН ) входного сигнала,В этом случае переключатель 11установлен в положение 26, а на входгенератора поступает последовательность выборок 11 = О(вдй , задающая амплитуды генерируемых сигналов.При поступлении первой выборки Она управляющий вход преобразователя1 напряжение - частота подается .сигнал запуска. На выходе преобразователя 1 напряжение - частота Формируется последовательность импульсовпропорциональной частоты Г , а всчетчик 12 частоты через второй входпереключателя 11 записывается единица, задавая шаг изменения ординатвыходного сигнала (шаг опроса в=1)из блока 6 счетчиков.При поступлении второй выборки 0.в преобразователь 1 и в счетчик 12частоты от блока 8 синхронизацииподается второй импульс запуска,устанавливая в счетчике 12 частотычисло о=2, а на выходе преобразователя 1 формируется поток импульсовГ, Этот же импульс запуска устанавливает сумматор 23 по модулю двав положение, соответствующее положительному знаку выходного сигнала,По тактовым импульсам 1: 1,2Нс выхода элемента И 10 сумматор 16формирует последовательность кодовА = Юх;, имеющих шаг дА= а=2, т,е.в блоке 6 счетчиков опрашиваютсясчетчики с номерами А с,=0,2,4,поступая непрерывно на выход коммутатора 7, благодаря чему выходной,д.4 Заказ 5375/54 Тираж 872 ВНИИДИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб.о филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная сигнал имеет частоту, в 2 раза большую, чем при П 1=1. При этом изменение знака (полярности) сигнала осуществляется при помощи блока 22 сравнения и сумматора 23 по модулю два аналогично вышеописанному.При поступлении Я-го тактового импульса на выход элемента И 10 в счетчике 13 аргумента образуется импульс переполнения, который подается на управляющие входы блока 6 счетчиков и сумматоров 16,17 и 18 и через элемент ИЛИ 14 - на управляю,щий вход двухразрядного регистра 15сдвига, сдвигает "1" из второго раз ряда (обнуляет регистр 15), благодаря чему закрывается прохождениетактовых импульсов через элементИ 10,Этой микрооперацией генератор О подготовлен для генерирования следующего гармонического сигнала частоты (щ +1) при новом значения амплитуды Ьр+