Функциональный генератор

(51)4 С 0 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СС 980(54) Ф (57) И льно лью из ретения явля- генерируемых й генератор 1, интегратоляемым знаком релейный эле становк тся расширение класс кциональн ключатель 3 с управ усиления,гналов содержит пер2, усилитель коэффициента УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н А ВТОРСКОМ.Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельстВ 726542, кл, С 06 С 7/26,Ноткин Л.Р, Функциональраторы и их применение,и связь, 1983, с, 11, рис,ИОНАЛЬНЫИ ГЕНЕРАТОРетение относится к вычислиизмерительной технике,радиоэлектронике, приборостроениюи может быть использовано в АИС, АСи в автоматизированных испытательны мент 4, преобразователь 5 треугольного сигнала в синусоидальный, согласующий элемент 6, цифроаналоговыепреобразователи 7-10, блок 11 управления, состоящий из генератора синхроимпульсов 12, блока 13 обработкиданных, ОЗУ 14, ПЗУ 15, блока 16 задания параметров функции и режимовработы, интерфейсов ввода-вывода 1722, шины 23 адреса, шины 24 данных,входов 25 признаков выдачи информации, входов 26 разрешения приема информации, входа 27 "Захват", входа28 "Запрос прерывания", входа 29"Готовность", входов 30 и 3 1 синхронизации и входа сброса блока обработки данных, Поставленная цель достигнута благодаря возможности генерирования кусочно-аппроксимируемых сигналов произвольной формы за счет введения в функциональный генератор усилителя с управляемым знаком коэффициента усиления согласующего элемента, четырех ЦАП и цифрового перепрограммируемого блока управления, 3 ил.Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике иможет быть использовано в приборостроении, радиоэлектронике, в авто,)матизированных измерительных системах(АИС), автоматизированных системахконтроля (АСК) и в автоматизированных испытательных установках,Цель изобретения - расширение клас са генерируемых сигналов,На фиг, 1 приведена структурнаясхема функционального генератора, нафиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу при генерировании 15сигналов произвольной формы;на фиг 3 -алгоритм программного обеспечения(а - базовый режим, б, в - режим генерирования сигналов произвольнойформы).20Функциональный генератор (фиг.1)содержит переключатель 1, интегра- етор 2, усилитель 3 с управляемымзнаком коэффициента усиления, релейный элемент 4, преобразователь 5 треугольного сигнала в синусоидальный,согласующий элемент 6, первый-четвертый цифроаналоговые преобразователи(ЦАП) 7-10 соответственно, блок 11управления, ЗОБлок 11 управления содержит генератор 12 синхроимпульсов, блок 13 обработки данных, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 14, постоянноезапоминающее устройство (ПЗУ) 15, блок16 задания параметров функции и режимов, первый-шестой интерфейсы ввода-вывода 17-22 соответственно, шину23 адреса, шину 24 данных, входы 25признаков выдачи информации, входы 26 Оразрешения приема информации, вход27 "Захват" блока 13, вход 28 "Запроспрерывания" блока 13, вход 29 "Готовность", входы 30 и 31 синхронизациии вход сброса 32 блока обработки данных,Перечисленные блоки и элементысоединены по приведенной схеме,Функциональный генератор имеетвыход 33 сигнала синусоидальной формы, выход 34 сигнала прямоугольнойформы и выход 35 сигнала треугольнойили произвольной формы.Функциональный генератор работаетследующим образом.55После включения генератора устанавливается нулевой потенциал (начальные условия) на выходах 35 и 33.Для этого ло программе, записанной в ПЗУ 15, блок 13 устанавливает нули в интерфейсах 18, 20 и 2 1 вводавывода и анализирует состояние старшего разряда интерфейса 22 ввода -вывода, Наличие там "0" свидетельствует о том, что релейный элемент 4находится в положении, когда рабочими являются напряжения ЦАП 7 и 9. Наличие "1" свидетельствует о том, чторелейный элемент 4 находится в положении, когда рабочими являются напряжения ЦАП 8 и 10,В первом случае на интерфейсе 18ввода-вывода выставляется нуль, ана интерфейсе 17 ввода-вывода максимальное число, Во втором случае наоборот. После этого блок 13 переходит кпрограммному опросу старшего разрядаинтерфейса 22 ввода-вывода, , а напряжения О, и 0, приближаются к порогу, Релейный элемент 4 срабатываетпри достижении нуля, к входу интегра-.тора 2 подключается нулевое напряжение, блок 13,обнаруживает факт срабатывания релейного элемента 4 по изменению информации в старшем разрядеинтерфейса 22 ввода-вывода. Послеэтого блок 13 переходит к циклическому опросу состояния клавиатуры блока16 с целью обнаружения факта нажатиякакой-,либо клавиши, Нажатие недопустимых в данный момент клавиш игнорируется. Допустимым в начале работыявляется нажатие одной из клавиш выбора режимов - базового режима илирежима генерирования сигналов произвольной формы,Если выбран базовый режим (фиг.3 а),в котором сигналы выходов 33, 34 и35 имеют соответственно синусоидальную, прямоугольную и треугольную формы, то блок 13 выдает на интерфейсы20 и 2 1 ввода - вывода максимальныечисла разных знаков, а на интерфейсы17 и 18 ввода-вывода - одинаковыечисла разных знаков, соответствующиеначальной частоте, После этого начинается генерирование треугольного, прямоугольного и .синусоидального сигналов, а блок 13 производит циклический опрос состояние младших разрядов интерфейса 22 ввода-вывода. , По командам с клавиатуры блока 16 можно либо изменить значение частоты путем нажатия клавиш цифр, т,е, поменяв модуль чисел на интерФейсах 17 и 18 ввода-вывода, либо вернуться в состояние выбора режима, когда блок 13циклически оправшивает младшие разряды интерфейса 22 ввода-вывода,Режим произвольной формы состоит из двух этапов: этапа ввода данных и этапа генерирования сигналовПри вводе данных сигнала произвольной формы при помощи блока 16 в ОЗУ 14 последовательно вводятся значения абсцисс и ординат х , у , х у,10 ху для точек излома линейно-ломаной аппроксимации сигнала произвольной формы, При этом вводятся значения длительности сигнала ь , длительности периода повторения Т и максимальный размах сигнала Е. Окончание ввода отмечается блоком 13 по обнаружению. Факта нажатия клавиш "Конец ввода , после чего по программе, записанной в ПЗУ 15, производится преобразование массива координат х , у в массив значений крутизны Б, и порогов е каждого из участков аппроксимации (кривая 0, на Аиг, 2), При этом принимается, что Б, = 0 и е= у после 25 чего вычисляются значения лЬс И;у;,- номер участка;- коэААициент, равный "+1" или"-1" в зависимости от совпаи е;где дб30 дения или несовпадения знаков крутизны на соседних участках, 35Каждый раэ, когда эти знаки совпадают (без учета горизонтальных участков). значение Ы, меняется на противоположное,Если на одном из участков крутиэ на нулевая (Б. = О), то вслед за записью нуля в преобразованный массив вносится сначала значение порога е на следующем участке (после горизонтального), а затем длительность го ризонтального участка: х;. - х;,с. 1Макскрутизна следующего участка и очередные значения крутизны и порогов,Например, для сигнала вида П,(Аиг, 2) последовательность элементовпреобразованного массива имеет вид:еоф е 1 Б 1Ба е 2 Бз ез БФ 0 55ех Ф Б Б 6 0 еу г э Бт ф Б 8 эе, Б, еЭтап ввода данных заканчиваетсявычислением и занесением в массив крутизны и порогов значения паузы= Т - "., и установки заданногоначального значения у, = ео, котораяпроизводится пересылкой значения е,на один из интерАейсов 20 или 2 1 ввода-вывода и максимальной крутизнына один из интерАейсов 17 или 18 ввода-вывода Выбор требуемой парыинтерфейсов 17, 20 или 18, 2 1 вводавывода производится исходя из состояния старшего разряда интерфейса22 ввода-вывода, которое сигнализирует о положении релейного элемента4, Окончание процесса установки уофиксируется блоком 13 по изменениюсостояния старшего разряда интерфейса 22 ввода-вывода, которое наступает по достижении напряжением Упорога срабатывания, что приводит кпереключению. релейного элемента 4.Кроме того, в младший разряд интерфейса 19 ввода-вывода блока 13 .выдает нуль, а в интерфейс 21 вводавывода - значение е, (первый порог).Программно номер участка 1 устанавливается равным единице, а блок13 переходит к циклическому опросусостояния клавиатуры блока 16 помладшим разрядам интерАейса 22 ввода-вывода,Таким образом, функциональный генератор готов к началу генерированиясигнала произвольной формы, Если блок13 обнаруживает нажатие клавиши"Пуск", то и на интерфейс 17 вводавывода выдается значение Б, (Аиг.3 в),после чего начинается изменение выходного напряжения П В этом времяблок 13 выдает очередные значениякрутизны и порога из подготовленногомассива на интерфейсы 18 и 2 1 вводавывода и переходит к программному опросу старшего разряда интерАейса 22ввода-вывода для обнаружения фактасрабатывания релейного элемента 4по изменению напряжения У на выходесогласующего элемента 6,Когда напряжение О, достигает порога, релейный элемент 4 переключается, что приводит к изменению значения П, на следующем участке аппроксимации, а блок 13 после изменения состояния старшего разряда интерфейса 22ввода-вывода переходит к пересылкеочередных значений крутизны и порогав свободные интерфейсы 17 и 20 вводавывода. На каждом участке аппроксимации, кроме того, блок 13 анализируетмладшие разряды интерфейса 22 ввода -вывода, чтобы прервать работу генератора, если поступает запрос от блока16. Если знак очередного значения5крутизны совпадает со знаком предыдущего значения, то признак этого запоминается и после очередного переброса релейного элемента 4 производитсяинвертирование состояния младшегоразряда интерфейса 19 ввода-вывода,что приводит к инвертированию напряжения Б.Затем устанавливаются очередныекрутизна и порог в свободные интерфейсы. Усилитель 3 представляет собойзвено, коэффициент передачи которогоменяет знак в зависимости от управляющего напряжения, поступающего смладшего разряда интерфейса 19 ввода - 20вывода.Если блок 13 обнаруживает нулевоезначение очередной крутизны Б. = О,то,передав Я, и е, на очередные интер 1 1фейсы, он воспринимает следующее число как требуемую величину задержкии после обнаружения факта достижения порога е;, по изменению состояния старшего разряда интерфейса 22ввода - вывода выходит на подпрограмму на время с По окончании задержки на действующий интерфейс вместонулевой крутизны пересылается крутизна Я и продолжается генерирование сигнала произвольной формы, Окончание генерирования всего сигналапроизвольной формы фиксируется блоком 13 по достижению номером участкамаксимального значения.При необходимости повторения генерирования сигнала произвольной формы(т.е, его периодизации) блок 13 отсчитывает время паузы между окончанием предыдущего цикла генерированияи началом следующего (= Т "с)устанавливает 1 = 1 и переходит кначалу генерирования, как описано выше, Если от клавиатуры блока 16 поступает сигнал на изменение режима генерирования, то можно перейти либок этапу ввода данных, либо к базовому режиму,Таким образом, в схеме на фиг, 1можно получать как симметричные сигналы (с равными амплитудами и длительностями полуволн) треугольной (выход35), прямоугольной (выход 34) и синусоидальной (выход 33) форм при работе в базовом режиме (Пт = Оз = сопя, Б= 113= сопзС), так и сигналы произвольной формы (выход 33) в режиме генерирования сигналов произвольной формы.Формула и з о б р е т е н и яФункциональный генератор, содержащий последовательно соединенные переключатель, интегратор и преобразователь треугольного сигнала в синусоидальный, выход которого является выходом синусоидального сигнала генератора, и релейный элемент, выход которого подключен к управляющему входу переключателя и является выходом сигнала прямоугольной формы генератора, выход интегратора является выходом сигнала треугольной формы генератора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса генерируемых сигналов, он содержит усилитель с управляемым знаком коэффициента усиления, согласующий элемент, первый,второй, третий и четвертый цифроаналоговый преобразователи и блок управления, состоящий иэ генератора синхроимпульсов, блока обработки данжх, оперативного и постоянного запоминающих устройств, блока задания параметров функции и режи-. мов работы и с первого по шестой интерфейсов ввода-вывода, причем информационный вход и выход усилителя с управляемым знаком коэффициента усиления соединены соответственно с выходами интегратора и с информационным входом релейного элемента, выход которого подключен к входу согласующего элемента, выходы и входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей подключены соответственно к первому и второму информационным входам переключателя и к выходам первого и второго интерфейсов ввода-вывода блока управления, управляющий вход усилителя с управляемым знаком коэффициента усиления соединен с выходом младшего разряда третьего интерфейса ввода-вывода блока управления, выходы четвертого и пятого инетрфейсов ввода-вывода которого подключены к входам соответственно третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей, подсоединенных выходами соответственно к первому и второму входам задания порогов срабатывания релейного элемента, информационный вход старшего1341657 Фиг, 2 разряда шестого интерфейса ввода-вы -вода блока управления соединен с выходом согласующего элемента, а информационные входы и выходы остальныхего разрядов подключены соответственно к выходам и входам блока заданияпараметров Функции и режимов работы,адресные входы всех интерфейсов ввода в выво, оперативного и постоянногозапоминающих устройств и адресныевыходы блока обработки данных блокауправления соединены с шиной адреса,информационные входы первого - пятого инетрфейсов ввода-вывода, информационные входы и выходы блока обработки данных, оперативного запоминающего устройства, постоянного запоминающего устройства и шестого интерфейса ввода-вывода блока управленияподключены к общей шине данных, двавхода синхронизации, вход сброса блока обработки данных соединены с соответствующими выходами геиератора синх роимпульсов, входы разрешения приема информации оперативного и постоянного запоминающих устройств и шестого интерфейса ввода-вывода блока управления соединены с выходом разрешения приема информации блока обработки данных, выход признака выдачи информации которого подключен к входам признака выдачи информации всех интерфейсов ввода-вывода и оперативного запоминающего устройства, входын "Захват" и "Запрос прерывания блока обработки данных объединены и являются входом задания логического нуля11 н блока управления, а вход Готовность блока обработки данных является входом задания логичес - кой единицы блока управления.. Дылын Тираж б 72арственного кизобретений и яа, Ж, Рау одписное Заказ 443 ВНИИПИ по 13035л М едприятие, г. ужгород, ул,проектная,изводственно-полиграфическое итета СССРткрытийкая наб д.