Цифровой функциональный генератор

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоциапистическикРеспублик и 840853 г(22) Заявлено 10,04.78 (2 ) 2602030/18-24с присоединением заявки РЙпо делам изебретеннй и открытий(54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР 1Изобретение относится к вычислитель"ной технике и может быть использованов цифровой измерительной аппаратуре инфранизких частот, в системах автоматического управления,Известны цифровые генераторы функцийкоторые используют ступенчатую аппроксимацию при воспроизведении функций исодержат опорный генератор тактовой частоты, преобразователь код-частота, формирователь периода функций, блок упрввлетония, формирователь неравномерной импульсной последовательности, реверсивныйсчетчик, триггер реверса, дешифратор считывания информации счетчика, квантова 15тель функций,программный аттенюа-тор воспроизводимой функции МОднако известные устройства не позволяют реализовать параллельный выходсинусоидвльного и косинусоидального сигналов,Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому является цифровойфункциональный генератор, который содер 2жит опорный генератор тактовой частоты, подключенный к входу преобразователя кода в частоту, формирователь периода функций, блок управления, выходы которого соединены с соответствующими входами опорного генератора тактовой частоты, преобразователя кода в частоту, формирователя периода функций 12.Однако известный генератор не позволяет получать в качестве выходных сигналов косинусоидальные и синусоидвльные колебания одновременно, кроме того он не позволяет получать мгновенные значения функций косинуса : ;инуса.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора, заключающегося в возможности одновременного формирования функций синуса и коси-, нусаи получения мгновенных значений этих функций.Указанная цель достигается тем, что цифровой функциональный генератор, содержвший опорный генератор тактовой частоты, преобразователь кода в четоту, 3 84085формирователь периода, блок управления,причем выход опорного генератора тактовойчастоты подключен к частотному входупреобразователя кода в частоту, кодовыйвход которого подключен к первому выхо 5ду кода управления блока управления, первый выход запуска которого подключен куправляющему входу опорного генераторатактовой частоты, кодовый вход формирователя периода подключен ко второму выходу кода управления блока управления,он содержит генератор одиночных импульсов, элемент ИЛИ, распределитель, блок. памяти, регистр октантов, коммутатор идва цифроаналоговых преобразователя,причем выходы преобразователя кода вчастоту и генератора одиночных импульсов соединены со входами элемента ИЛИ,выход которого подключен к частотнымвходам формирователя периода и распреде рлителя, выход формирователя периода подключен к установочным входам распределителя и регистра октантов, выходы ре гистра октантов соединены с управляющимивходами коммутатора и цифроаналоговых,дпреобразователей, выход распределителяподключен ко входу олока памяти выходыукоторого соединены со входами коммутатора, последний выход распредел.ели соединен со входом первого разряда регист- Кра октантов, выходы коммутатора доецинены со входами цифроаналогозьх преобразователей, вход генератора одиночных импульсов соединен со вторым выходом загуска блока управления. .5На чертеже представлена схема цифрового функционального генератора,Нифровой ф лкциональный генератор со-:держит опорный генератор 1 тактовой частоты, преобразователь 2 кода в частоту,блок 3 управления, генератор 4 одиночныхимпульсов, элемент ИЛИ 5, Формирователь 6 периода (функций), распределитель 7, блок 8 памяти, регистр 9 октантов, коммутатор 10 кодов, цифроаналоговые преобразователи 11 и 12.Выход опорного генератора 1 тактовой частоты подключен к входу преобразователя 2 кода в частоту. Выходы блока 3 управления соединень с соответствующими входами опорного генера гора 1тактовой частоты, преобразователя 2, формирователя 6 периода функций, распределителя 7, генератора 4 одиночных импульсов, Выход преобразователя 2 код-частота и выход генератора 4 одиночных импульсов подключены через элементИЛИ 5 к счетным входам Формирователя6 периода Функций и распределителя 7,3 фВыход формирователя 6 соединен с установочнымивходами распределителя 7 и регистра 9 октантов, Входы каждого из преобразователей 11 и 12 соединены через последовательно соединенные блок 8 памяти и коммутатор 10 кодов с одним из выходов распределителя 7, другой выход которого подключен к входу регистра 9 октантов, Выходы регистра октантов соединены с соответствующими входами коммутатора 10 кодов и преобразователей 11 и 12.Цифровой генератор работает следующим образом,Предусмотрено два режима работы: автоколебательный и режим однократного запуска, В случае автоколебательного ре жима с блока 3 управления подается включающий потенциал на генератор 1 тактовой частоты, с выхода которого равномерная последовательность кварцованных импульсов поступает на вход преобразователя 2 , На выходе преобразователя 2 имеет место равномерная импульсная последовательность с частотой, пропорциональной коду управления, установленному в блоке 3 управления, которая через элемент ИЛИ 5 поступает на счетные входы формирователя 6 периода функций и распределителя 7, формироват.,ль 6 представляет собой цифровой управляемый делитель частоты, коэффициент деления которого пропорционален коду ;-равления и равен числу квантов на период воспроизводимой функции. При поступ. пении в Формирователь 6 количества им ульсов, равного количеству квантов на =:риод функции, а следовательно, равного :. коэффициенту деления частоты формирователя 6, на выходе последнего сформируется импульс, который произведет начальную установку распределителя 7 и регистра 9 октантов, Распределитель 7 представляет собой управляемый реверсивный сдвигающий регистр, Шаг сдвига зависит от шага квантования аргументаФункций и задается кодом с блока 3управления. На счетный вход распределителя 7 поступает равномерная импульсная последовательность. Импульсы, представляющие 0-1 переходы разрядов распределителя 7, поступают на адресные шины блока 8 памяти, Импульсы, длительностькоторых равна длительности одного октанта, с выхода кольцевого регистра 9о;".актов объединяются схемами дизьюнкцни, сигналы с которых управляют работой коммутатора 10 колов и преобразозначение определяется количеством им(8): О . Ви (Ц ) пульсовпоступивших нв счетный вход О (6)= О м И В распределителя 7 после прихода импульО = О сов (й 9) и з о б р ет е н и я Форм ула Йифровой функциональный генератор, содержащий опорный генератор тактовой частоты, преобразователь коде в частоту, формирователь периода, блок управления, причем выход опорного генерато-, ра тактовой частоты подключен к частот 5 8408 вателей 11 и 12. Блок 8 памяти представляет собой постоянное запоминающее устройство, на одном выходе которого формируются двоичные параллельные коды синуса в пределах одного октанта, на другом выходе - двоичные параллельные коды косинуса. Коды синуса и косинуса углов формируются одновременно и их са начальной установки, За один цикл (сдвиг вправо и влево) управляемого реверсивного сдвигаюшего регистра происходит. формирование кодов в пределах15 .квадранта, С выходов блока 8 памяти двоичные коды поступают нв коммутатор 10 кодов. Соотношения ви (45 -6 ) = сов (45 + 8 ) соя(45 9 )= ви(45 + + 8 ) позволяют сформировать коды синуса и косинуса, коммутируя исходные отрезки, Так коммута ция кодов при .формйровании в пределах углов от 0 до 90 осуществляется при переходе через угол 45, В этот же момент 25 происходит реверс распределителя. Коммутатор 10 кодов управляется сигналами с регистра 9 октантов. Один сигнал осуществляет коммутацию при формировании кодов в пределах первого, четвертого, 50 пятого, восьмого октантов, второй в пределах второго, третьего, шестого, седьмого октантов. Таким образом, на одном выходе коммутатора 10 кодов формируются параллель 15 ные двоичные коды, соответствующие абсолютным значениям функции синуса, а на другом;выходе - коды, соответствующие абсолютным значениям функции коси- . нуса. Преобразователи 11 и 12 осуществляют преобразование параллельных двоичных кодов, соответствующих абсолютным значениям.функций синуса и косинуса в синусоидальное и косинусоидвльное напря 45 жения. С целью получения биполярного напряжения преобразователи 11 и 12 управляются сигналами знака функций с регистра 9 октантов. С выхода преобразователей 11 и 12 снимаются вналоговьк сигналы функций синуса и косинуса.В случае работы цифрового генератора в режиме однократного запуска с блока 3 управления подается включающий потенциал на генератор 4 одиночных импульсов и потенциал; запрещающий прохождение импульсов, с опорного генератора 1 тактовой частоты. С выхода генератора 4 импульсы через элемент ИЛИ 5 посту 53пают на счетные входы распределителя 7и формирователя 6 периода функций. Дальнейшая работа цифрового синусо-косцнусного генератора происходит также как ив автоколебательном режтгте, Мгновенныезначения функций (нв Ь -й ступени) нвыходе генератора определяются по формуле где Ц, - амплитуда напряженияфункций;Й - число однократных запусков (количество импульсов), поступивших насчетный вход распределителя 7 после импульса начальной установкиЬ 8 - значение угла, соответствующее одному дискретуфункций;ИЬВ - текущее значение угла,Таким образом, йредлвгаемый цифровой генератор позволяет получать одновременно синусоидвльное и косинусоицальное напряжение, а также напряжения,соответствующие мгновенным значениямэтих функций. Сформированные функциижестко связаны по фазе, что очень существенно, Цифровой генератор позволяетполучать также гармонические колебанияразличной частоты и .с различным шагомквантования.Использование изобретения в измерительной аппаратуре позволяет значительно увеличить точность измерения параметров сигналов объекта исследования. Кроме того, цифровой генератор позволяет параллельно с аналогЬвыми сигналами снять с выходов коммутатора 10 кодов параллельные двоичные коды ортогонвльных функций, а также сигналы знака функций с регистра 9 октантов.Все перечисленные достоинства значительно расширяют функцнонвльные возможности и сферу применения цифрового синусно-косинусного генератора.4 О 853 . 8периода подключен к установочным входамраспределителя и регистра октантов, вы-ходы регистра октантов соединены с управляющими входами коммута Фора ицифроаналоговых преобразователей, вы - .ход распределителя подключен ко входублока памяти, выходы которого соединенысо, входами коммутатора, последний выходраспределителя соединен со входом пер вого разряда регистра октантов, выходыкоммутатора соединены со входами цв 3- роаналоговых преобразователей, вход генератора одиночных импульсов соединенсо вторым выходом запуска блока управй ленин,. 7 8 ному входу преобразователя кода в частоту, кодовый вход которого подключен к первому выходу кода управления блока управления, первый выход запуска которого подключен к управляющему входу опдрного генератора тактовой частоты, кодовый вход формирователя периода подключен ко второму выходукода управления блока управления, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора, заключающегося в возмовности одновременного, формирования функций синуса и косинуса и получении мгновенных значений этих функций, он содержг гене-. ратор одиночных импульсов, элемент ИЛИ,сраспределитель, блок памяти, регистр оптантов, коммутатор и два цифроаналоговых преобразователя, причем выходы преобразователя кода в частоту и генератора оди= ночных импульсов соедянень со входами элеМента ИЛИ выход ковер то подключен к частотным вх дам формя.летели перце" да и распределителя, выход формирователя Источники информации,"%4.-".лы.; во,внимание при экспертизеСмеляков И. В; Цифровая измепи:.: - :ль,.я аппаратура инфранизких часЯ,., "вязь", 1.97 бс. 312.У Авареков свидетельство СССР ьь-";(зб:".; .", кл, 6 О 6 Г 1/02, 1972 ( прототип.ВНИИПИ 3 аказ 4765/7 С Тираж 745 Подписное Филиал ЛПП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4