Цифровой синтезатор функций

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(5 иисоединением за сударственный комитетавета Министров СССРпо делам изооретенийи открытий Пр ритет -ликовано 0) ЦИФР ОВО ЦИИ ТЕ ЗАТО уровн анало Олнаценное ч требет срелств, му сигна логовых точности ко известное устр исло выхолных не затраты значит позволяет получ а, а применение элементов прель и стабильности оитво имеет огранизавцсимых сцпалов, ельных аппаратных ть только олну форбольшого числа ацаяВляет трбова цц 51 к работыт ойтва. В, П, Зотов, Б, А. Царев,Изобретечце относится к области автоматики, а именно к электронным устройствам, предназначенным для работы в контуре управления прочностными испытательными установками, в частности установками для испытаний объектов авиационной техники на прочность и выносливость.Известно задающее многоканальное устройство, работающее в контуре управления прочностными испытательными установками, программно управляемое от ЭВМ и состоящее из основного функционального генератора и формирователей выходных аналоговых сигналов 1 .Основной функциональный генератор содержит делитель частоты, постоянное запоминающее устройство на 4096 бит, счетчик адреса, два десятиразрядных реверсивных счетчика, цифро-аналоговый преобразователь, узел связи с ЭВМ и предназначен для выработки сигнала одной (синусоидальной) формы постоянной амплитуды, формирователь выходного аналогового сигнала состоит из трех десятиразрядных регистров, сумматора, умножающего цифро-аналогового преобразователя, операционных усилителей, узла связи с ЭВМ и служит для изменения амплитуды сигнала основного функционального генератора и задания еберда и В. В, Беклемыше постоянной составляюцей выходногового сигнала. р О Наиболее близким техническим решениемк данному изобретению является синтезатор функций. который, как и данный синтезатор, содержит формирователь серий импульсов, вход которого является входом задающей частоты синтезатора, а выходы последовательно- тей импульсов формирователя серий импульсов через блок формирования комбинаций серий импульсов соединены с соответствующими одно.именными входамц блока выборки серий импульсов, управляющие входы которого пол- О кл 10 чень к соответствующим упраВляюп 1 им Выходам программного блока, первый управляющий вхол которого подключен к одноимснномх Выход формирователя серий импульОВ, и функциональные каналы, входы реверса которых объединены и подключены к одноименному выходу программного блока, а выходы3являются функциональными Выхлами синте- затора 2. Однако этот синтезатор вырабатывает аналоговые сигналы только однгй (синусоидальной) формы с постоянной амплитудой по жест ко заданной схемной программе, что не позволяет получать сложнофункциональные сигналы для каждого независимого канала управления по программам от внешнего источника цифровой информации.Целью настоящего изобретения является повышение функциональных возможностей ситезатора за счет расширения класса генерируемьх функций.Поставленная цель лостигается тем, что синтезатор содержит дополнитсльгЫЙ форми ронатель серий импульсов, регистр режима, блок выработки синхроимпульсов и элемент И, Вклоченный между выходом блока ВыООр е 1 се р 11 Й н х ит ьсОВ н ВОдом лопог 1- нительного формирователя серий импульсов, выхоаы которого соединены с соответствуопн 20 ми входами последовгтсгьностей импульсов фУНКЦ 1 Опс 1,1 ЬНЫХ КаНВЛОВ, ВХОЛЫ ЗалеНИ 51 аМ - плитулы, фазы н щмера канала которых сос;1 инены с сотвегств ОцНх 1 олпгимснпы Вхо,ами сигтсзатгра, Вхо 1 ы за,.1 апяя сжимс 25 которого сое;1 инены с соответствукИими вхолами рсистра режима, выход паузы которого соединен с одноименным вхолом элемента И, а выход режима - со вторым управлякН 1 им входом программного блока, соответствх юций управляюций выход которого соединен со Вх- дом блока выработки синхроимпульсов, выходы которого соединены с выходами синхроимпульсов синтезатора, а также тем, что какдый функциональный канал содержит репстр записи н хранения ахплитуды, блок выбора серий импульсов, сумматор серий импульсов, цифровой сглаживающий фильтр, реверсивный счетчик и цифро-аналоговый преобразователь, выход которого является выходом функционального канала, входы залания амплитудь фазы и номера канала которого соединены с соот ветствуощими входами регистра записи и хранения амплитуды, выходы котрого соединены с управ,1 яющими входами блока выборки серий импульсов, входы последовательностей импульсов которого подключены к одноименным входам фупкг 1 иНальнго канала, а выходы через последовательно соединенные сумматор серий импульсов и цифровой сглаживаощий фильтр соединень со счетным входом реверсивюго счетчика, вход реверса которого подключен к одноименному входу функционального канала, а вьход соединен со входом цифро-аналогового преобразователя.Е 1 а фиг. 1 изображена структурная схема цифрового синтезатора функций; на фиг. 2 и фиг. 3 - примеры сигналов, получаемых на выхолах синтезатора.Цифровой синтезатор содержит формирователи серий импульсов 1 и 2, блок формирования комбинаций серий импульсов 3, блок выборки серий импульсов 4, программный блок 5, блок выработки синхроимпульсов 6, 60 эчсент И 7, регистр режима 8 и функциональные каналы 9 -9.Формирователи серий импульсов 1 и 2 содержат двоичный счетчик 10 и блок логических клочей 1.Программный блок 5 содержит реверсивный счетчик 12, дешифратор 13 и логически й кл юч 14.Функциональный канал 9 содержит блок выбора серий импульсов 15, регистр записи и хранения амплитуды 16, сумматор серий импульсов 17, цифровой сглаживающий фильтр8, реверсивный счетчик 19 и цифроаналоговый преобразователь 20.Синтезатор работает следующим образом.;1 ля получ ния аналоговых сигналов синусоилальной формы (фиг. 2,а) в данном синтезаторе используется кусочно-линейная аппроксимация синусоиды, лля чего 1/4 периода синусоиды Т,4 при помощи счетчика 12 и дешифратора 13 программного блока 5 делится на несть равньх по длительности диапазонов, каждому из которых соответствует линейный отрезок с определенным наклоном. Для получения аппроксимирующих отрезков синусоиды на реверсивный счетчик 19 в течение каждого диапазона подается требуемая последовательность импульсов, Причем для получения восходящей части синусоиды реверсивный счетчик 19 работает в режиме сложения, а для получения нисходя 1 цей части синусоиды - в режиме вычитания. Переключение режимов пронсхолит по сигналу реверса, вырабатываемому дешифратором 3 программного блока 5 в момент, соответствуоший максимальной амплитуде синусоиды.Для получения последовательностей импульсов, поступающих на вход реверсивного счетчика9, используется формирователь серий импульсов 1, который выдает серии импульсов со сл едук ц 1 и 5 и ч а стота ми: 1/2; 1/4; 1/8;1/16; 132; /64; /128.Из этих серий импульсов блок 3 формирует последовательности импульсов, соответствующие аппроксимирующим участкам синусоиды:91 24 391 41 51 601128128 28 28 128 128 2По сигналам дешифратора 13 программного блока 5 блок 4 через элемент И 7 выдает требуемые последовательности импульсов на вход второго формирователя серий импульсов 2, На выходе этого формирователя получаются серии импульсов со следующими частотами: 1 п/4; и/8;1 п/16; и/32; 1 п/64; 1 п,128; и/256, где п - частота послеаовательностей импульсов, полученных на выходе блока выборки 4. Эти серии импульсов поступают на блоки выбора серий импульсов 15 для всех функциональных каналов 9. Работой блоков управляют выходы регистра записи и хранения амплитуды 16. На эти регистры поступает двоичнь 1 й код А, соответствующий требуемой амплитуде выходного аналогового сигнала. Причем этот код поступает на регистр 16 только того5канала 9, номер которого соответствует коду номера канала хк.На сумматор серии импульсов 17 выбрани го канала 9 поступают серии импульсов. Выбранные в соответствии с кодом ампли гуды на регистре записи и хранения амплитуды 16. С выхода сумматора 17 полученная последовательность импульсов через сглаживаюший фильтр 18 поступает на реверсивный счетчик 19 выходы которого заведены на цифро-аналоговый преобразователь 20. Реверсивный счетчик 19, как указывалось выше, управляется сигналами реверса от программного блока 5 и через интервалы времени Т/2 переключается поочередно то в режим сложения, то в режим вычитания. Число импульсов, которое поступает на вход реверсивного счетчика 19 за время Т/2, а следовательно, и амплитуда аналоговых сигналов на выходе цифро-аналогового преобразователя 20 зависит от того, какие последовательности импульсов подавались на вход реверсивного счетчика 19 в течение данного полупериода, то есть зависит от кода, записанного на регистре 16. Частоты серий импульсов, поступаюших на блок выбора 15, выбраны таким образом, что, подавая на регистр 16 соответствую 1 цие коды, можно изменять амплитуду выходного аналогового сигнала от 1 до 1005 номинала с дискретностью в 1 о/В.Для изменения фазы выходного аналогоВого сигнала на 180 на 1-ый разряд регистра 16 заводится управляющий сигнал Р, по которому режим слОжения реверсивного счетчика 19 изменяется на режим вычитания, и наоборот.Для получения выходных аналоговых сигналов пилообразной формы (фиг. 2,б) на интервале Т/2 требуется получить только один линейный участок с постоянным наклоном, то есть на вход реверсивного счетчика 19 должна поступать одна и та же последовательность импульсов. Для этого дешифратор 13 должен выдавать на блок выборки серий импульсов 4 одни и те же управляющие сигналы, по которым выбирается последовательность импульсов с частотой 1 в. Дешифратор 13 начинает4 Гвыдавать управляюшие сигналы для выбора данной последовательности импульсов по сигналу с первого разряда регистра режима 8, в который при формировании выходных аналоговых сигналов пилообразной формы заносится единица.Для получения выходных аналоговых сигналов с горизонтальным участком, в частности для получения трапецеидальной формы (фиг. 2,в) на элемент И 7 с регистра режима 8 заносится сигнал пауза, по которому прекрашается выдача импульсов на формирователь серий импульсов 2, а следовательно, прекрашается подача импульсов на реверсивный счетчик 19. При этом получается горизонтальный участок выходного аналогового сигнала, длительность которого определяется длительностью сигнала пауза.Для управления работой цифрового синтезатора от ЭВМ (на чертеже не показана), для организации измерений и некоторых других6ВС 11011 огсТ.51 Ь 11 ЫХ 011 С 11 дц 11 й 11 С 11 ОГ 1 ЬЗМЕТС 51 б (К выработки схроимпмльсов 6, вырдбдтцваО- ший синхроимпульсы СИ 1 - :СИ 6 по си.5 гд дснифратора 13. 1 ричсм синхроимпульц С 111 и СИ 2 Вырдбатыва 1 отся постоянно, и Остальные выдаются комндми сгг ЭВМ, поступдюпими на регистр режима 8.Используя все Возможности изменения дмплитудь 1, формы и фдзь Выходных аналоговых СИ 11 аЛОВ НЯ ВЦХОДаХ Ц 11 фРОВОГО С 1 НТЕЗЯТОРс для каждоО нсздвс 1 хОго фмнкц 1 Он 15 ьО 15 канала 9, можно получить сложнофункцОнд,ь ные аналоговые сигналы, изменяюциеся по ро грамме от ЭВМ. Н фиг. 3 (д, б 1 показаны сложнофункциондльные сигналы для рдзньх каналов управления. 5 10фоГх 11 цяп идобр 1: тен 1 ьс 1 1 иф рОВОИ си нтсзст 01 ф 11 кц 111,Одс 11 ж д .ший формирователь серий импл 1,сов, Вход ко- тОРОГО ЯВЛЯЕТСЯ ВХ 1,;ОЧ ЗсДД 1 ОЬЦЕй ЧДСтОТЬ С 1 Н- тЕЗатОРа, а ВЫХОДЦ ПОСЛСДОВсзтЕГЬОстой М- пульсов формирователя серий импульсов через блок формирования комбинацй серий имульсов соединены с соответствуюгцхи Одноименными входами блока выборки серий импульсов.управляюшие входы которого подклк 1 ченц к соответствуош м управляоцм выходам рограммного блока, первыйправляюший Вход которого подключен к одноименному Выходу формирователя серий импульсов, и функциональные каналы, входы реверса которых огтьЗО единены и подключены к одноименному выходу программного блека, а выходы являются функциональными выходами синтезаторд, от- .ЦСс 1 аЮиССйгЯ тЕМ, ЧтО, С ЦЕЛЫО ПОЗЫШЕ 1 Я фУН- кциональных возможностей ситездторд зд счет З 5 расиирения класс генерируеих фугксодержит дополнительный формиров Тегь серий импульсов, регистр режима, Олокд Вцр 1- оотки синхроимпульсов и элементы 1, включенный между выходом блока выборки сер импульсов и входом дополнительного форми рователя серий импульсов, выходы которогосоединены с соответствующими входами посгедовательностей импульсов функциональных к;1- налов, входы задания амплитуды, фазы и номера канала которых соединены с соотвстствуОшими одноименными входами синтездто 45 ра, входы задания режима которого соединеныс соответствующими входами регистра режима, выход паузы которого соединен с одноименным входом элемента 1 Л, а выход режима - со вторым управляющим входом программного блока, соответствующий управля 1 ошпй выход которого соединен со входом блока ни- работки синхроимпульсов, выходы которого соединены с выходами синхроимпульсов синтезатора.2. СИНтЕЗатОр ПО П. 1, От.гис 1 ПЮитс.с ТЕМ, 55 что каждый функциональный канал содержитрегистр записи и хранения амплитуды, блск выбора серий импульсов, сумматор серий импульсов, цифровой сглаживающий фильтр, реверсивный счетчик и цифро-аналоговый преобразователь, выход которого является выхо О,дом функционального канала, входы заданияамплитуды, фазы и номера канала которого соединены с соответствующими входами регистра записи и хранения амплитуды, выходы которого соединены с управляющими входами блока выборки серий импульсов, входы последовательностей импульсов которого подключены к одноименным входам функционального канала, а выходы через последовате,анно соединенные сумматор серий импульсов и цифровой сглаживающий фильтр соединены со счетным входом реверсивного счетчика, вход реверса которого подключен к одноименному входу функционального канала, а выход соединен со входом цифро-аналогового преобразователя.Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе: 1. Рге 1 гп 1 пагу ге 1 егепсе папца 1 ап 1 огпа 1 ед гпа 1 ег 1 аз 1 ез 1 пд зуз 1 егп, ч(о гпазЬрпЬог 1 п 1 огд, Мозсотч, РиЫа, 19752. Патент США3529138, кл, 235-150.53, 1969.5969 Составитель Г. СорокинРедактор Р. Киселева Техред О. Луговая КорректоЗаказ 114348 Тираж 826 Годнисноенина 1,11 И И ПР оларс вен03;ь .1 искцн. 11 - 1 ат,та Совета нь, строкй и открытион ия нао