Формирователь сложных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН К 4/ ЕНИ 16С. Просочки еГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(56 1 1. Авторское свидетельство СССР 1 г 729824 , кл. Н 03 К 4/02 29,06,78,2, Использование ЗУПВ и ЦАП в генераторе сложных .сигналов. - "Электроника", 1978, У 1, с. 11-78 (прототип),(54)(57) ФОРМИРОВАТЕЛЬ СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий первый элемент И,первый счетчик импульсов, запоминающий блок, цифроаналоговый преобразователь, причем первый вход первогоэлемента И соединен с первой входнойшиной устройства, выход первого счетчика импульсов соединен с входом запоминающего блока, выход цифроаналогового преобразователя соединен спервой выходной шиной устройства,от л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью снижения аппаратурных затратпутем экономии, уменьшения, объемапамяти, в него введены второй и тртий счетчики импульсов, цифровойэлемент сравнения, демультиплексор,первый и второй формирователи импульсов, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, элемент ИЛИ, причемвыход первого элемента И через первый формирователь импульсов соединенс первым входом первого счетчика импульсов, первый выход запоминающегоблока соединен с первым входом второ 801153391 го элемента И, второй выход соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента И,с первыми входами четвертого н пятого элементов И и с первой .входной шиной устройства, выход второго элемента И соединен с первым входом второго счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а выход четвертого элемента И соединен с первым входом третьего счетчика импульсов, второй вход которого соединен с вторым входом первого счетчика импульсов выходом элементаФ Ф ИЛИ и третьим входом второго счетчи- Е ка импульсов, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразо- %ФУ вателя, при этом второй вход пятого элемента. И соединен с третьим выходом запоминающего блока, четвертый выхрд Я которого соединен с первым входом циф рового элемента сравнения, первый выход которого соединен с третьим входом пятого элемента И, выход ко- ф торого через второй формирователь им- фф пульсов соединен с первым входомМ) демультиплексора, а второй входФ цифрового элемента сравнения соеди- ееф нен с выходом третьего счетчика импульсов, третий вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, при этом второй вход первого элемента И соединен с первым фв выходом цифрового элемента сравнения, второй выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, а первый вход элемента ИЛИ соединен с второй входной шиной устройства, третья входная шина соединена с вторым входом демультиплексора,1153391 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 первый выход которого соединен с второй выходной шиной устройства, а втоИзобретение относится к импульсной технике и может найти применение в аналого-цифровых системах иустройствах автоматики,Известен формирователь сложногосигнала, содержащий генератор тактовых импульсов, счетчики импульсов,запоминающий блок, сумматор, ЦАПи блок управления Г 1 3.Недостатком известного устройстваявляется сложность, связанная с большим объемом памяти запоминающегоблока,Наиболее близким к предлагаемомуявляется формирователь сложных сигналов, содержащий элемент И, счетчикимпульсов, запоминающий блок, цифроаналоговый преобразователь, причемпервый вход элемента И соединен спервой входной шиной устройства,выход цифроаналогового преобразователя соединен с выходной шиной устройства, выход счетчика соединен свходом запоминающего блока, выходзапоминающего блока соединен с входом цифроаналогового преобразователя,вторая входная шина устройства соединена с вторым входом элемента И, выход которого соединен с входом счетчика импульсов 23.Недостатком известного устройстваявляется его сложность, обусловленная большой информационной емкостьюзапоминающего блока, т,е. большимобъемом памяти,Цель изобретения - снижение аппаратурных затрат путем экономии,уменьшение объема памяти,Поставленная цель достигаетсятем, что в формирователь сложныхсигналов, содержащий первый элементИ, первый счетчик импульсов, запоминающий блок, цифроаналоговый преобразователь, причем первый вход первого элемента И соединен с первойвходной шиной устройства, выход первого счетчика импульсов соединен свходом запоминающего блока, выход рой выход соединен с вторым входомэлемента ИЛИ. цифроаналогового преобразователясоединен с первой выходной шинойустройства, дополнительно введенывторой и третий счетчики импульсов,цифровой элемент сравнения, демультиплексор, первый и второй формирователи импульсов, второй, третий,четвертый и пятый элементы И,элемент ИЛИ, причем выход первого элемента И через первый формирователь импульсовсоединен с первым входом первогосчетчика импульсов, первый выход эапоминающего блока соединен с первымвходом второго элемента И, второй выход соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которогосоединен с вторым входом второго элемента И, с первыми входами четвертого и пятого элементов И и с первойвходной шиной устройства, выход второго элемента И соединен с первымвходом второго счетчика импульсов,второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а выходчетвертого элемента И соединен спервым входом третьего счетчика импульсов, второй вход которого соединен с вторым входом первого счетчикаимпульсов, выходом элемента ИЛИ итретьим входом второго счетчика импульсов, выход которого соединенс входом цифроаналогового преобразователя, при этом второй вход пятогоэлемента И соединен с третьим выходом запоминающего блока, четвертыйвыход которого соединен с первымвходом цифрового элемента сравнения,первый выход которого соединен стретьим входом пятого элемента И,выход которого через второй формирователь импульсов соединен с первымвходом демультиплексора, а второйвход цифрового элемента сравнениясоединен с выходом третьего счетчикаимпульсов, третий вход которого соеди.нен с выходом первого формирователяимпульсов, при этом второй вход первого элемента И соединен с первымвыходом цифрового элемента сравнения,второй выход которого соединен свторым в: одом четвертого элемента И,а первый вход элемента ИЛИ соединенс второй входной шиной устройства,третья входная шина соединена с вторым входом демультиплексора, первыйвыход которого соединен с второй выходной шиной устройства, а второйвыход соединен с вторым входом элемента ИЛИ,10 В запоминающем блоке хранятсязначения приращений функций, а незначения самой функции, что сокращ;ет число разрядов запоминающегоблока и, следовательно, уменьшаетего информационную емкость,На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг, 2 -временные диаграммы, описывающиеего работу.Формирователь сложных сигналов,содержит первый элемент 1 И, первыйсчетчик 2 импульсов, запоминающийблок 3, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, причем первый входпервого элемента 1 И соединен с первой входной виной 5 устройства, выход первого счетчика 2 соединен свходом запоминающего блока 3, выход З 0ЦАП 4 соединен с первой выходнойшиной 6 устройства, второй и третийсчетчики 7 и 8 импульсов, цифровойэлемент сравнения 9, демультиплексор 10, первый и второй формирователи 11 и 12 импульсов, второй,третий, четвертый и пятый элементы13-16 И, элемент 17 ИЛИ, причем выход элемента 1 И через первый формирователь 11 сигнала соединен с 40первым входом первого счетчика 2,первый выход запоминающего блока 3соединен с первым входом второгоэлемента 13 И, второй выход запоминающего блока 3 соединен с первым 45входом третьего элемента 14 И, второй вход которого соединен с вторымвходом второго элемента 13 И и спервой входной шиной 5 устройства,выход второго элемента 13 И соединен 50с первым входом второго счетчика 7,второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И 14, выходчетвертого элемента 15 И соединенс первым входом третьего счетчика 8, 55второй вход которого соединен с вто, рым входом первого счетчика 2, выходомэлемента ИЛИ. 17 и третьим входом вто 39 4рого счетчика 7, выход которого соединен с входом ЦАП 4, первый вход пятого элемента 16 И соединен с пер.вой входной шиной 5 устройства, второй вход пятого элемента 16 И соединен с третьим выходом запоминающего блока 3, четвертый выход которого соединен с первым входом цифрового элемента сравнения 9, первый выход которого соединен с третьим входом пятого элемента 16 И, выход которого через второй формирователь 12 импульсов соединен с первым входом демультиплексора 10, второй вход элемента сравнения 9 соединен с выходом третьего счетчика 8, третий вход которого соединен с выходом первого формирователя 11 импульсов, первый вход четвертого элемента 15 И соединен с первой входной шиной 5 устройства, второй вход первого элемента 1 И соединен с первым выходом цифрового элемента сравнения 9, второй выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента 15 И, первый вход элемента 17 ИЛИ соединен с второй входной шиной 18 устройства, третья входная шина 19 соединена с вторым входом демультиплексора 10, первый выход которого соединен с второй выходной шиной 0 устройства, второй выход демультиплексора 10 соединен с вторым входом элемента 17 ИЛИ,Первые входы счетчиков 2, 7 и 8 являются счетными (входами сложения), вторые входы первого счетчика 2 и третьего счетчика 8 являются входами синхронизации, второй вход второго счетчика 7 является входом вычитания, а третий вход является входом синхронизации, третий вход третьего счетчика 8 является входом обнуления, При этом единичное значение сигнала на входах синхронизации счетчиков 2, 7 и 8 разрешает занесение информации с установочных входов этих счетчиков (не показаны).На установочный вход второго счетчика 7 подается код начального значения воспроизводимой функции (на фиг,2 это значение принято нулевым,С С ), Установочный вход третьего счетчика 8 соединен с общей шиной устройства, поэтому при единичном сигнале на входе синхронизации этот счетчик обнуляется (фиг, 2)..В запоминающий блок 3 предварительно заносится по каждому адресу: кодопроса ячейки памяти с выхода третьего счетчика 8., Если эти коды неравны, то на первом выходе элементасравнения 9 устанавливается нулевоезначение сигнала, который закрываетпервый элемент 1 И, запрещая прохождение тактового импульса на счетный(первый) вход первого счетчика 2,Адрес ячейки памяти, из которой происходит многократное считывание кода приращения, при этом не меняется,На втором выходе цифрового элементасравнения 9 (инверсном) устанавливается единичное значение сигнала,который открывает четвертый элемент15 И, разрешая прохождение импульсана счетный (первый) вход третьегосчетчика 8, который осуществляетподсчет числа тактов опроса ячейкипамяти, Когда код текущего числатактов опроса, формирующийся втретьем счетчике 8, сравниваетсяс кодом числа тактов опроса, хранщимся в запоминающем блоке 3, напервом выходе цифрового элемента 9устанавливается единичное значениесигнала, а на втором - нулевое, Приэтом открывается первый элемент 1 Ии закрывается четвертый элемент 15 И.Следующий после совпадения кодовтактовый импульс проходит черезэлемент 1 И, первый формирователь11 и своим Фронтом обнуляет третийсчетчик 8, а срезом увеличиваетсодержимое первого счетчика 2. Приэтом изменяется адрес ячейки памяти,из которой будет считано следующееприращение,Работа устройства иллюстрируетсявременными диаграммами, изображенными на фиг, 2, Одновременно со срезом сигнала на выходной шине 18(фиг. 2 а) появляется первый тактовыйимпульс (фиг, 26), который, как итри последующих, осуществляет считывание приращения +1 из нулевой ячейкипамяти. В течение этого промежуткавремени (, - 1 ) содержимое третьегосчетчика 8 увеличивается на единицус каждым тактовым импульсом (фиг,2 в).Сравнение кода текущего числа тактовопроса и кода числа тактов опроса(десятичный эквивалент) происходитпосле третьего тактового импульсамомент временина фиг. 2 г) . Четвертый тактовый импульс обнуляеттретий счетчик 8 (момент времени С,на фиг. 2 в) и изменяет адрес ячейкипамяти (момент времени г, на фиг, 2 е), 1153391 6 приращения вцолроизводимых функций .(2 разряда), код числа опроса данногоадреса (иразрядов) и признак окончания периода воспроизведения (1 разРяд)е5Режим "Работа" устанавливаетсянулевым значением сигнала ВР на шине 18 (1на Фиг. 2), при этомсчетчики 2, 7 и 8 переходят в счетный режим работы. В режиме "Работа" 10 осуществляется воспроизведение заданной функции, цифровые значения которой формируются во втором счетчике 7и с помощью ЦАП 4 преобразуются ваналоговый сигнал .Формирование цифро вых значений воспроизводимой функцииво втором счетчике 7 осуществляетсяс помощью приращений, код которыххранится в запоминающем блоке 3. Приращения могут быть трех видов: +1младшего разряда кода, О, -1 младшего разряда кода, Приращения возникают в момент появления тактовых импульсов, которые поступают на вторыевходы элементов 13 и 14 И, Если напервом выходе запоминающего блока 3установлен сигнал логической единицы,а на втором выходе блока 3 в . логического нуля, то в момент приходаочередного импульса открывается второй элемент И 13 и тактовый импульсЗОпроходит на вход суммирования второго счетчика 7, содержимое которогопри этом увеличивается на единицумладшего разряда кода. В противномслучае открывается третий элемент 3514 И и очередной тактовый импульспроходит на вход вычитания второгосчетчика 7 и его содержимое уменьшается на единицу младшего разрядакода. Приращению О соответствуютнулевые сигналы на нервом и второмвыходах запоминающего блока 3. Содержимое второго счетчика 7 прнэтом не изменяется.С целью уменьшения числа ячеекпамяти запоминающего блока 3 предусмотрено многократное считываниекода приращения из одной ячейкипамяти, если для нескольких последовательных приращений используетсяодин и тот же код приращения, Числотактов опроса такой ячейки памятиопределяется кодом числа тактовопроса, который с четвертого выходазапоминающего блока 3 подается на 55первый вход цифрового элемента сравнения 9, на второй вход которогоподается код текущего числа тактовЗа этот промежуток времени содержимое второго счетчика 7 увеличилосв на четыре единицы (фиг. 2 и) . Пятый, шестой и седьмой тактовыеимпульсы производят считьвание 5из первой ячейки памяти приращения О, Восьмой тактовый импульспроизводит считывание приращения 1 извторой ячейки памяти, девятый тактовый импульс - приращение 0 из третьей ячейки памяти, десятый тактовыйимпульс - приращение -1 из четвертойячейки памяти и т,п,Окончание периода воспроизведенияфункции связано с появлением единичного сигнала на третьем выходе запоминающего блока 3 (код признака окончания периода воспроизведения), который хранится в седьмой ячейке памятии появляется после шестнадцатого так тового импульса (момент времени й 1на фиг. 2 к), Наличие признака окончания периода воспроизведения функциине мешает произвести два считыванияиз седьмой ячейки памяти приращения 25-1 (семнадцатый и восемнадцатый тактовые импульсы), после чего на первомвыходе цифрового элемента сравнения 9появляется сигнал сравнения (моментвремени С на фиг. 2 г), При наличии З 0признака окончания. периода воспроизведения и сигнала сравнения элемента 9 девятнадцатый тактовый импульспроходит через пятый элемент И 16и запускает (момент времени е нафиг, 2 а) второй формирователь 12,который (как и первый формирователь11) является ждущим мультивибраторам,расширяющим входные импульсы Второйформирователь 12 генерирует при этом 40импульс, который в зависимости от1 значения сигнала Однократно/многократно" (О/М) на третьей входной шине 19 устройства может пройти черездемультиплексор 10 на первый или 45второй выходы демультиплексара 10.При нулевом значении сигнала О/Ивыходной импульс второго Формирователя .12 проходите через демультиплексор 10 на первый ега выход ина вторую выходную шину 20 устройства. Так реализуется режим Однократного воспроизведения Функции. Приединичном значении сигнала О/М выходной импульс втОрагО ФОрмиравателя 12 проходит на второй выход демультиплексора 10 и далее черезэлемент ИЛИ 17 на входы синхронизации счетчиков 2, 7 и 8, производяустановку исходного состояния устройства, Так реализуется режим многократного воспроизведения функции.Первый формирователь 11 импульсовиспользуется для предотвращения изменения состояния первого счетчика2 в течение действия тактового импульса, когда на первом выходе цифровога элемента сравнения 9 установлен единичный сигнал сравнения, Такая ситуация возникает в течениедействия тактового импульса с номерами: 4, 711, 16, Второй формирователь 12 импульсов используетсядля блокирования действия импульсапервого Формирователя 11 во времяустановки исходного состояния устройства (промежуток временина фиг. 2 а, д).Анализ принципа действия устройства показывает, что оно, сохраняявозможность воспроизведения любойсложной функции с высокой точностью),обладает меньшим объемом аппаратуры,Сокращение объема памяти достигнутоза счет хранения приращений фуйкции,а не полноразрядного отсчета функциикак в прототипе, Это сокращает числоразрядов запоминающего блока 3,что упрощает его. Можно гокаэать,что для воспроизведения функциивремени с относительной погрешностью0,1 Е необходимо хранить (в прототипе) десятиразрядные коды отсчетовФункции. Для воспроизведения той жефункции в данном устройстве достаточно хранить только двухразрядныекодыприращений Если учесть, чточисло ячеек памяти при этом остается равным, то может быть достигнутопятикратное уменьшение информационной емкости запоминающего блока 3.Дальнейшее уменьшение информационной емкости достигается при помощи,многократного использования ячеек1 памяти,Использование кода окончания периода воспроизведения функции, хотяи несколько увеличивает информационный Объем запоминающего блока 3, норасширяет диапазон изменения периодавоспроизведения Функции. В прототипепериод воспроизведения жестка задан модулем пересчета первого счетчика 2. Дополнительное расширение Функциональных вазможностей достигнуто за счет введения режима работы "Однократна", 1153391