Функциональный генератор

Изобретение отно ке и вычислительной быть использовано в лительных системах, ве генератора сигна ится к техник гибрид а такж ов про в качествольной формы.5Известен функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, умножитель частоты, управляемый делитель частоты, блок вычитания, ревер-;. сивный счетчик, дешифратор нуля, блок памяти, счетчик и выходной цифроаналоговый преобразователь 1.Недостатком этого генератора является ограниченность класса воспроизводимых функций, так как он позво 15 ляет воспроизводить только знакопостоянные Функции.Известен также Функциональный ге" нератор, содержащий генератор импуль 30 сов, управляемый делитель частоты, счетчик, дешиФратор, блок памяти, блок выбора функций, переключающий блок, реверсивный счетчик, инвертиру".и выходной цифро ователь 2 .о функциональногосложность проий, задаваемых абсцисс и ордиаций переаналоговыНедостгенераторграммировузловыминат.Наибол тель обоа это яетс функ ниямиЙ пратков явлания ч является содержащ ключенны элемента дом с вы тания, с сов и с яе го сиг нт овым вы ходом- счетчик динен с ка импул цифровым ее близким к предлагаемому функциональный генератор, й генератор импульсов, подВыходом к первому ВхОду И, соединенного вторым вхоодом обнуления блока вычуетным входом счетчика импульходом стробирования управелителя частоты, подключенальным входом к выходу элеуправляющигв. входами - к коодам блока вычитания, а высчетному входу реверсивного вход обнуления которого соеыходом переполнения счетчи"сов, а выходы разрядов свходами выходного цифроанало 9020 22 4управления. гового преобразователя и с первой группой кодовых входов блока вычитания, подключенного второй группой кодовых входов к кодовым выходам блока памяти, адресные входы которого соединены с выходами разрядов счетчика импульсов, а знаковый выход блока вычитания подключен к входу управления реверсом реверсивного счетчика 3оНедостатком известного генератора является ограниченность класса воспроизводимых Функций, так как он позволяет воспроизводить только знакопостояннце функции. 1Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых Функций за счет воспроизведения знакопеременных Функций е26Поставленная цель достигается тем,что в функциональный генератор, содер. жащий генератор импульсов, подключенный выходом к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом обнуления блока вычитания, счетным входом счетчика импульсов и с входом стробирования управляемого дели" теля частоты, подключенного сигнальным входом к выходу элемента И, управ. ляющими входами - к информационным выходам блока вычитания, а выходомк счетному входу реверсивного счетчика, вход обнуления которого соединен с выходом переполнения счетчика импульсов, а выходы разрядов - с циф-зф ровыми входами выходногоцифроаналогового преобразователя и с первой группой информационных входов блока вычитания, подключенного второй группой информационных входов к инФормационным выходам блока памяти, адресные входы которого соединены с выходами разрядов счетчика импульсов, дополнительно введены блок управления, ключ и дешифратор нуля, подключенный входами к выходам разрядов реверсивного счетчика, а выходом - к первому входу блока управления, соединенного вторым входом со знаковым выходом блока памяти, третьим входом - о со знаковым выходом блока вычитания, первым выходом - с управляющим входом блока вычитания, вторым выходомс входом управления реверсом реверсивного счетчика, а третьим и четвертым выходами - с управляющими входами ключа, подключенного сигнальными входами - к шинам разнополярных опорных напряжений, а выходом - к аналоговому входу выходного цифроаналогового преобразователя,При этом блок управления содержит элементы И, ИЛИ, НЕ и И-НЕ, триггеры и формирователь, блокирующий вход которого является первым входом блока управления и соединен с первыми входами первого и второго элементов И-НЕ и с входом обнуления первого триггера, а сигнальный вход Формирователя соединен с выходом второго триггера, первый установочный вход которого является вторым входом блока управления и подключен к второму входу первого элемента И-НЕ и к входу первого элемента НЕ, соединенного выходом со вторым установочным входомвторого триггера и со вторым входомвторого элемента И-НЕ, а выходы элементов И-НЕ подключены к установочным входам третьего триггера, причемвыход Формирователя соединен со счетнцм входом первого триггера, подключенного первым выходом к первому входу элемента ИЛИ, а вторым вцходомк первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом второгоэлемента НЕ, вход которого являетсятретьим входом блока управления иподключен к второму входу элемента ИЛИ,соединенного выходом с первым установочным входом четвертого триггера,подключенного вторым установочным входом к выходу элемента И, причемвыход Формирователя и выход четвертого триггера являются соответственно первым и вторым выходами блока управления, а выходы третьего триггератретьим и четвертым выходами блока На чертеже изображена блок-схема функционального генератора.Генератор содержит генератор 1 импульсов, подключенный выходом к первому входу элемента И 2, соединенного вторым входом и выходом обнуления блока 3 вычитания, счетным входомсчетчика 4 импульсов и с входом стробирования управляемого делителя 5частоты.Делитель 5 подключен сигнальнымвходом к выходу элемента И 2, управляющими входами - к кодовым выходамблока 1 вычитания, а выходом - ксчетному входу реверсивного счетчика 6. Счетчик 6 соединен входом обнуления с выходом переполнения счет5 9020чика 4, а выходами разрядов - с цифровыми входами выходного цифроаналогового преобразователя 7 и с первойгруппой информационных входов блока 3вычитания. Блок 3 подключен второйгруппой иформационных входов к информационным выходам блока 8 памяти,адресные входы которого соединеныс выходами разрядов счетчика 4. Дешифратор 9 нуля подключен входами к 10выходам разрядов счетчика 6, а выходом - к первому входу 10 блока 11управления, соединенного вторым входом 12 со знаковым выходом блока 8памяти, третьим входом 13 " со эна-ковым выходом блока 3 вычитания, первым выходом 14 -с управляющим входомблока 3 вычитания, вторым выходом 15"с входом управления реверсом счетчика 6, а третьим и четвертым выхода- юии 16 и 17 - с управляющими входамиключа 18. Ключ 18 подключен сигнальными входами к винам разнополярныхопорных напряжений 10 о, а выходомк аналоговому входу (аине питания) 25преобразователя 7,Блок 11 управления содержит элемент И 19, элемент ИЛИ 20, первый и второй элементы НЕ 2 1 и 22, первый и второй элементы И-НЕ 23 и 24, триггеры 25 - 28 и формирователь 29, Блокирующий вход Формирователя 29 является первым входом 10 блока 11 и соединен с первыми входами элементов ИНЕ 23 и 24 и с входом обнуления перво го триггера 25, а сигнальный вход формирователя 29 соединен с выходом второго триггера 26, Первый установочный вход триггера 26 является вто 40 рым входом 12 блока управления и подключен к второму входу элемента И-НЕ 23 и к входу элемента НЕ 2 1,Элемент НЕ 2 1 соединен выходом с вторым установочным входом триггера 26 и с вторым входом элемен 45 та И-НЕ 24. Выходы элементов И-НЕ подключены к установочным входам третьего триггера 27, а выход формирователя 29 соединен со счетным входом триггера 25. Триггер 25 подключен перо вым выходом к первому входу элемента ИЛИ 20, а вторым выходом - к первому входу элемента И 19, соединенного вторым входом с выходом элемента НЕ 22. Вход элемента НЕ 22 является третьим входом 13 блока управления и подключен к второму входу элемента ИЛИ 20. Выход элемента ИЛИ 20 22 6соединен с первым установочным входом четвертого триггера 28, подключенного вторым установочным входом к выходу элемента И 19. Выход формирователя 29 и выход триггера 28 являются соответственно первым и вторым выходами 14 и 15 блока управления, а выходы триггера 27 - третьим и четвертым выходами 16 и 17 блока управления. Девифратор 9 нуля может быть выполнен, например, на группе элементов НЕ, входы которых являются входами дещифратора, и элементе И, выход которого является выходом деаифратора, а входы подключены к выходам элементов НЕ.Функциональный генератор работает . следующим образом.В исходном состоянии счетчики 4 и 6 установлены в нуль, блок 3 вычитания установлен в режим вычитания, а в блок 8 памяти записаны коды ор"динат узловых точек генерируемой функ" ции, причем в нулевую ячейку записаннулевой код начальной ординаты Функции т(хо ) поступающий на вход блока 3. Блок 3 выдает разность модулейдвух соседних ординат функции. Привозрастании по модулю функции научастке аппроксимации со знаковоговыхода блока 3 выдается нулевой код,при убывании - единичный. В случаеизменения знака функции на участкеаппроксимации блок 3 переводится врежим суммирования и со знакового вы" хода блока 3 выдается нулевой код.Импульсным сигналом с выхода обнуления блока 3, длительность которого определяется временем необходи" мым для установки кода очередной ординаты функции в блоке 3 и коэффици" ента деления в делителе 5 частоты, закрывается элемент И 2, счетчик 4 переводится в следующее состояние, а на вход стробирования делителя 5 частоты подается разрешение на запись управляющего кода коэффициента деления.Таким образом, из блока 8 памятив блок 3 вычитания выдается код (х 1) ординаты узловой точки первого участка аппроксимации генерируемой Функции, при этом импульсы с выхода генератора 1 не поступают на счетный вход сметчика 6, С информационных выходов блока 3 разность кодов (х 1) и т.(хо) устанавливает коэффициент передачи делителя 5 частоты. Задним7 9020 фронтом импульса с выхода обнуления блока 3 элемент И 2 открывается и импульсы с выхода генератора 1 через делитель 5 начинают поступать на счетчик 6. Выходной код счетчика 6 преобразуется преобразователем 7 в выходной сигнал.При совпадении кода счетчика 6 и кода Г(х ) на выходе обнуления блока 3 Формируется очередной импульсно ный сигнал, по которому элемент И 2 закрывается и счетчик 4 переводится в следующее состояние, по которому иэ блока 8 памяти выдается ордината следующей узловой точки Ф(х ). Раз ность кодов К(х) и 1(х,1.) в соответствии с наличием сигнала на входе стробирования делителя 5 частоты устанавливает коэффициент передачи на очередном участке аппроксимации. Зад- ув ним Фронтом импульса с выхода обнуле- ния блока 3 элемент И 2 открывается, и начинается воспроизведение второго участка генерируемой Функции. На гюследующих участках аппроксимации функцоональный генератор работает аналогичноБлок 11 управления осуществляет управление работой Функционального30 генератора при изменении знака Функции и знака ее крутизны. В исходном состоянии по нулевому коду счетчика 6, Фиксируемому деииФратором 9, триггер 25 устанавливается в нуль. По нулевому значению знака кода разности со З 5 знакового выхода блока 3 и нулевому состоянию триггера 25 триггер 28 управления реверсом счетчика 6 устанаа" ливавтся в нулевое состояние, что соответствует работе счетчика 6 в режи 4 О ме суммирования.При поступлении иэ блока 8 памяти знака ординаты узловой точки первого участка аппроксимации триггер 27 устанавливает ключ 18 в состояние, соот ветствующее знаку Функции. При этом нулевой код знака функции соответствует подключению к щине питания преобразователя 7 вины опорного напряжения положительной полярности, а едиф ничный - отрицательной.Рассмотрим работу функционального генератора при воспроизведении различных вариантов изменения Функции на участках аппроксимации. 55Возрастание положительной Функции, В данном случае при поступлении из блока 8 кода (1 + 1 )-ой ординаты 22 8узловой точки и из счетчика 6 кода1-ой ординаты узловой точки в блоке 3 вычисляется разность кодовГ(х) и Г(х 1) , по которойосуществляется установка коэффициента деления делителя 5. Нулевой кодзнакового выхода блока 8 подтверждает нулевое состояние триггера 27, неизменяя состояния ключа 18, Со знакового выхода блока 3 нулевой кодподтверждает нулевое состояние триггера 28, обеспечивая работу счетчика 6 с режиме суммирования. Такимобразом осуществляется воспроизведение Функции при возрастании положи.тельной Функции.При возрастании по модулю отрицательной Функции работа происходитаналогично, эа исключением того, чтосо знакового блока 8 памяти единичныйкод устанавливает триггер 27 в еди"ничное состояние, обеспечивая подключение в аналоговому входу преобразователя 7 вины опорного напряжения отрицательной полярности.Убывание положительной Функции.При поступлении в блок 3 кода 1+2ординаты узловой точки из блока 8 икода 1+1 ординаты из счетчика 6 еди"ничный код с знакового выхода блока 3станавливает триггер 28 в единичноесостояние, обеспечивая работу счетчика 6 в режиме вычитания,При убывании по модулю отрицательной Функции генератор работает аналогично, за исключением того, что каналоговому входу преобразователя 7подключается вина опорного напряженияотрицательной полярности.Убывание Функции с переходом черезнуль,При поступлении из блока 8 памятикода ордиматы узловой точки, по единичному коду знакового выхода триггер 26 переводится в следующее состояние, Сигналом переключения триггера 26 формирователь 29 вырабатывает импульс, переводящий блок 3 в режим суммирования и триггер 25 в единичное состояние. При нулевом кодесчетчика 6 Формирователь 29 блокируется, чем обеспечивается работа счетчика 6 в режиме суммирования на первсм участке аппроксимации.единичное состояние триггера 25блокирует изменение состояния триггера 28, сохраняя режим вычитаниясчетчика 6. При достижении функцией9 9020нулевого значения с выхода дешифратора 9 триггер 25 устанавливается е нулевое состояние, по которому триггер 28 такие устанавливается е нулевое состояние и переводит счетчик 6 5 е режим суммирования.При переходе через нуль Функциитриггер 27 изменяет свое состояние, обеспечивая подключение к аналоговому входу преобразователя 7, опорное 10 напряжение отрицательной полярности.При завершении воспроизведения функ" ции на данном участке аппроксимации передним фронтом сигнала обнуления с выхода обнуления блок 3 переводит ся в режим вычитания.8 оэрастание Функции с переходомчерез нуль, Данному участку воспро" изведения предшествует работа счетчика 6 е режиме суммирования. При 20 поступлении иэ блока 8 памяти кода ординаты узловой точки Функции по нулевому коду знакового выхода блока 8 триггер 26 переводится в следующее состояние. Сигналом переключения 2 триггера 26 Формирователь 29 выраба" тывает импульс, переводящий блок 3 в режим суммирования и триггер 25 в единичное состояние.Единичный уровень с первого выхо- Зода триггера 25 устанавливает триггер 28 в единичное состояние, обеспе" чивая перевод счетчика 6 в режим вычитания.При достижении функцией нулевогозначения с выхода дешифратора 9триггер 25 устанавливается в нулевоесостояние, по которму триггер 28 так"же устанавливается в нулевое состояние и переводит счетчик 6 в режим40суммирования. При переходе Функции через нуль триггер 27 изменяет свое состояние, обеспечивая подключение к аналоговому входу преобразователя 7 опорного напряжения положительнойполярности. При завершении воспроизведения Функции на данном участкеаппроксимации передним фронтом сиг"нала обнуления с выхода обнуления блок 3 переводится в режим вычитания.50После окончания воспроизведения последнего участка аппроксимации функции импульс переполнения счетчика 4 устанавливает счетчик 6 е исходноесостояние. 55Таким образом, рассмотренный функциональный генератор позволяет воспроизводить более широкий класс функ 22 10ций, чем известный, так как осуществ"ляет воспроизведение функций обоихзнаков,Формула изобретения1. Функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, подключенный выходом к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом обнуления блока вычитания, счетным входом счетчика импульсов и с входом стробироеания управляемого делителя частоты, подключенного сигнальным входом к выходу эле" мента И, управляющими входами - к информационным выходам блока вычитания, а выходом - к счетному входу реверсивного счетчика, вход обнуления которого соединен с выходом переполнения счетчика ИмпуЛьсов, а выходы разрядов - с цифровыми входами выход" ного цифроаналогового преобразовате" ля и с. первой группой, информационных: входов блока вычитания, подключенного второй группой информационных входов к информационным выходам блока памяти, адресные входы которого соединены с выходами разрядов счетчи" ка импульсов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых Функций за счет воспроизведения энакопеременных функций, в него дополнительно введены блок управления, ключ и дешифратор нуля, подключенный входами к выходам разрядов реверсивного счетчика, а выходом - к первому входу блока уп" равлвния, соединенного вторым входом со знаковым выходом блока памяти, третьим входом - са знаковым выходом блока вычитания, первым выходом - с управляющим входом блока вычитания, вторым выходом - с -входом управления реверсом реверсивного счетчика, а третьим и четвертым выходами - с управляющими входами ключа, подключенного сигнальными входами - к шинам разнополярных опорных напряжений, а выходом " к аналоговому входу выходного цифроаналогового преобразователя2. Функциональный генератор по и. 1; о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок управления содержит элементы И, ИЛИ, НЕ и И-НЕ, триггеры и Формирователь, блокирующий вход кото,Проектная,4 тент", г. Ужгор илиал ППП1190202 рого является первым входом блока управления и соединен с первыми входами первого и второго элементов И-, НЕ и с входом обнуления первого триггера, а сигнальный вход Формировате ля соединен с выходом второго триггера, первый установочный вход которого является вторым входом блока управле" ния и подключен к второму входу первого элемента И-НЕ и к входу первого е элемента НЕ, соединенного выходом со вторым установочным входом второго триггера и со вторым входом второго элемента И-ИЕ, а вцходц элементов И-НЕ подключены к установочнцм входам тре тьего триггера, причем выход формирователя соединен со счетным входом . первого триггера, подключенного первым вцходом к первому входу элемента ИЛИ, а вторцм выходом - к первому 20 входуэлемента й, соединенного вторым входом с выходом-второго элемента НЕ,вход которого является третьим входом 212блока управления и подключен к второму входу элемента ИЛИ, соединенного выходом с первым установочным входом четвертого триггера, подключенного вторым установочным входом к выходу элемента И, причем выход формирователя и выход четвертого триггера являются соответственно первым и вторым выходами блока управления, а выходыУ третьего триггера - третьим и четвер" тым выходами блока управления. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Авторское свидетельство СССРго заявке И 2736733/18-2 М,кл. 6 06 6 7/26 19792.Авторское свидетельство СССРло заявке Ю 2723786/18-24,Ь. 6 06 6 7/26, 1 9193, Авторское свидетельство СССРпо заявке И 2707087/18-24,кл. 6 06 6 7/26, 1979 (прототип).