Генератор сигналов сложной формы

,), С 06 Р ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТии ииюииииии и ииииииваПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ6 У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИ. К АВТОР 2ратор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты с переменным коэффициен" том деления, коммутационное устройство 3, шифратор 4, триггер 5, одно" вибратор б, элемент ИСКЛОЧАОЦЕЕ ИЛИ 7 Фильтр 8 низкой частоты, генератор 9 управляемый напряжением (ГУН), элемент 10 задержки, счетчик 11 блок 12. памяти (ПЗУ), регистр 13, . цифроаналоговый преобразователь 14, усилитель 15. Поставленная цель достигается за счет введения цифратора 4, делителя 2 частоты .с переменным коэффициентом деления, триггера 5, одновибратора Ь, элемента ИСКЛОЧАЮЕ ИЛИ 7, Фильтра 8 низкой частоты, нератора 9 управляемого напряжением, элемента 10 задержки. 2 ил. 8/248992. Бюский и У 19 итут ектронвченко, С.Ио, В.Н. Айуфн088,8)ОР СИГНАЛОВ ин ЖНО(57) Изобретение о матике и вычислите Цель изобретения.са решаемых задач :ти прецизионной ра сигналов. Генерато носится к автоьной технике.расширение класа счет возможностройки частотысодержит генеЩЕ ге Ъ17Изобретение относится к а втома тике и вычислительной технике и может найти применение в системах контроля электро" и радиоэлектронного обору" дования.Известен генератор сигналов (авт.св. СССР Р 1405040, кл . С 06 Р 1/02), содержащий регистр, четыре счетчика, генератор тактовых импульсов, генератор белого шума, триггер, два блока памяти, два коммутатора,цифроаналоговый преобразователь,элемент ИЛИ, три элемента И.Известен также генератор кусочно- линейных функций (авт.св, СССРР 1425629, кл. С 06 Р 1/02), содержащий счетчик, блок памяти, управляемый инвертор, сумматор, регистр,цифроаналоговый преобразователь, управляемый делитель частоты, генератор тактовых импульсов.Недостатком известных генераторовявляется ограниченность области применения иэ-эа, отсутствия у них возможности прецизионной (цифровой) расстройки частоты в пределах нескольких процентов Относительно заданной,что необходимо при настройке, конт-роле и калибровке ряда приборов,Известен цифровой генератор периодических сигналов (авт,св, М 1191904 фкл. С 06 Р 1/02), содержащий генератор импульсов, делитель частоты свходом предварительной установкипеременного коэффициента деления,счетчик, схему сравнения, регистркода, блок памяти, блок формирования адресов, преобразователь коданалог.Однако этот генератор не имеетвозможности цифровой расстройки час"тоты и кроме того имеет большие:,аппаратурные затраты.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результатук предлагаемому является генераторСИГНВЛОВ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ (дВТеСвгР 1280597, кл. Г 06 Р 1/02), содер-. жащий генератор тактовых импульсов первый счетчик, постоянное запоминающее устройство, регистр, цифроаналоговый преобразователь, информационный вход которого соединен с выходом регистра, второй делитель частоты, (и) счетчиков, коммута-.тор, накапливающий сумматор, блок управления, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к вхоЗ 58 ЗВ4дам тактовых иМпульсов первого ивторого делителей частоты и входусинхронизации блока управления,счетные входы счетчиков подключены ф к соответствующим выходам первогоделителя частоты, информационныевыходы счетчиков подключены к соответствующим информационным входам10 коммутатора, информационный выходнакапливающего сумматора подключенк информационному входу регистра,первая группа информационных входовнакапливающего сумматора подключенак группе выходов установки постоянной составляющей сигнала блока управления, выход синхронизации постоянной составляющей сигнала которогоподключен к синхровходу записи пос 20 тоянной составляющей сигнала накапливающего сумматора, кроме того,сумматор и умножитель, причем выходкоммутатора подключен к первому инФормационному входу сумматора, втод рОЙ информационный ВхОд которОгоподключен к выходу начального фазового сдвига гармонической состав-,ляющей блока управления, информаци-,онный выход сумматора подключен кадресному входу, постоянного з апоми-,нающего устройства, выход которогоподключен к первому информационномувходу умножителя, второй информационный вход которого подключен к выходу амплитудного значения гармони"35 ческой составляющей блока управлениявыход умножителя подключен к втооому,информационному входу накапливающего сумматора, вход синхроимпульса инакопления которого подключен к вы"40 ходу синхронизации накопления блокауправления, знаковый вход накапливающего сумматора подключен к выходустаршего разряда сумматора, выходсигнала окончания цикла блока управ 4, ления подключен к входу синхрониза"ции регистра, управляющий вход ком"мутатора и вход управления выборкойблока управления подключен к выходувторого делителя частоты, выходыЯ переполнения счетчиков подключенык группе входов управления номером,.сигнала последовательности блокауправления, выход сброса которогоподключен к. входам сброса счетчиЯ ков, входы начальной установки первого и второго делителей частотыподключены к выходу.-начальной установки блока управления, вход призна1735 Р 3 35 ка конца цикла которого подключенк выходу сигнала конца цикла второ"го делителя частоты.Недостатком известного генераторасигналов сложной формы является ограничитель области применения из-заотсутствия у него возможности прецизионной (цифровой) расстройки частоты с высокой точностью, что не"обходимо для проверки некоторых видов приборов, в частности селективных вольтметров,Целью изобретения является расширение класса решаемых задач засчет осуществления возможности прецизионной (цифровой) расстройки частоты сигналов сложной формы.Указанная цель достигается тем,что в устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик,блок памяти (например, ПЗУ), регистр,выход которогбявляется выходом генератора сигналов сложной формы, введены коммутационное устройство, шиф- дратор, делитель частоты с переменнымкоэффициентом делещия, причем входшифратора соединен .с выходом коммутационного устройства, на вход которого поступает нулевой потенциал, авыход шифратора связан с информационным входом делителя частоты спеременным коэффициентом деления,счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов,триггер, одновибратор, элемент,ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем выход дели. теля частоты с переменным коэффициентом деления соединен с тактовымвходом триггера и с входом одно"вибратора, выход которого соединенс входом записи делителя с переменным коэффициентом деления, ФильтрНЧ, генератор, управляемый напряже"нием, причем первый вход элементаИСКЛОЧДОЩЕЕ ИЛИ соединен с выходом ффтриггера, второй вход с контрольнымвыходом регистра, а выход с входомФильтра НЧ, выход которого соединенс входом генератора, управляемогонапряжением, информационный вход бло- ффка памяти соединен с выходом счетчика, выход импульса конечного адре"са блока памяти соединен с входомустановки нуля счетчика, счетныйвход которого соединен с выходом 53генератора, управляемого напряжением .элемент, задержки, вход которого сое"динен с выходом генератора, управляе- бемого напряжением, а выход с входомзаписи регистра, информационныйвход которого соединен с информационным выходом блока памяти.:Предлагаемое устройство позволяетосуществить прецизионную (цифровую)расстройку частоты с точностью(+0,1), определяемой коэффициентомделения частоты на делителе с переменным коэффициентом деления. Этообусловлено тем, что высокая частота,соответствующая частоте временнойдискретизации Формируемого сигнала,поступает на счетчик не с генераторатактовых импульсов, а с генератора,управляемого напряжением, Величинарасстройки задается установкой соответствующего коэФфициента деленияна счетчике с переменным коэффициентом деления. Схема автоподстройкичастоты, включающая элемент ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, Фильтр НЧ, генератор, управляемый напряжением, производитсравнение контрольной частоты, "защитой" в ПЗУ и соответствующей номинальной, с .частотой делителя с переменным ,".оэффициентом деления и в случае введения расстройки вызы" вает изменение частоты генератора, управляемого напряжением (ГУН).Непосредственная связь выхода делителя с переменным коэфФициентом деления с тактовым входом счетчика нежелательна по следующим причинам.Для получения расстройки частоты 0,13 необходим коэффициент деления1001. В таком случае при частоте опроса ПЗУ, равной 1 ИГц (определяется из условий допустимой, погрешнос-,ти ступенчатой аппроксимации), потребовалась бы частота тактового генератора 1 ГГц. Создание такого генератора, а также счетчика, работающего на этой частоте затруднительно. Применение же автоподстройки по низ" кой частоте (400-1000 Гц) позволяет использовать любую существующую элементную базу.1Триггер, подключенный к выходу делителя частоты с переменным коэфФициентом деления, необходим для,фор" мирования последовательности импуль" сов со скважностью 1/2, а одновиб" ратор Формирует импульс записи кода коэффициента деления. Вход его соединен с выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а . выход с входом записи. Коммутацион735 ВЗЕ 5 О 15 О ное устройство и шифратор служит для Формирования и установки кода коэффициента деления. Элемент задержки, вход которого подключен к выходу ГУН, а выход к входу записи регистра, служит для задержки импульса записи.Именно совокупность перечисленных элементов и связей между ними совместно с известными элементами и связями позволяет получить требуемый эффект цифрового Формирования периодических сигналов сложной формы с цифровой расстройкой частоты требуемой точности.В данном решении известное устройство цифрового формирования (ступенчатая аппроксимация) сигналов сложной формы (авт.св. М 1280597) используется совместно с устройством автоподстройки частоты с заведенной на его вход обратной связью (например, микросхема 174 ХА 12), а также совместное с устройством формирования задающих частот, в котором необходимая частота Формируется на делителе с переменным коэффициентом деления в зависимости от коэффициента, соответствующего коду двоичного числа Формируемого коммутационным устройством и шифратором.Только их взаимосвязь обуславливает получение требуемого положительного эффекта - расширения класса решаемых задач генератора сигналов сложной Формы за счет дополнительной возможности прецизионной расстройки заданной частоты сигнала. При этом необходимая величина расстройки в процентах выбирается и устанавливается с помощью коммутационного устройства и шифратора и благодаря введе. нию делителя частоты с переменным коэффициентом деления и устройства автоподстройки частоты происходит Формирование последовательности им" пульсов необходимой частоты с выходаГУН. Точная величина расстройки устанавливается вследствие оЬратной связи и не зависит от частоты, на которую настроен ГУН, и, следователь" но, от выходной номинальной частоты сигналов сложной Формы. Таким образом, .только совместноеиспользование указанных признаковпозволяет осуществлять расширенивобласти применения генератора сигна"лов сложной формы за счет введенияцифровой расстройки частоты. 8На Фиг. изображена структурнаясхема генератора сигналов сложнойФормы; на Фиг.2 - структурная схемаделителя частоты с переменным коэффициентом деления,Предлагаемый генератор сигналовсложной Формы содержит генератор 1тактовых импульсов, делитель 2 частоты с переменным коэффициентом деления, коммутационное устройство 3,шифратор 4, триггер 5, одновибратор6, причем вход шифратора 4 соединенс выходом коммутационного устройства3, на вход которого подается нулевойпотенциал, а выход коммутационногоустройства соединен с информационным входом делителя 2 частоты с переменным коэффициентом деления, счетный вход которого соединен с выходом генератора 1 тактовых импульсов, входзаписи - с выходом одновибратора б,а выход - с входом триггера 5 и свходом одновибратора 6, элементИЧКЛОЧАЙЩЕЕ ИЛИ 7, фильтр НЧ 8, генератор, управляемый напряжением(ГУН) 9, элемент 10 задержки, счет"чик 11, блок 12 памяти (ПЗУ), входкоторого соединен с выходом счетчика11, регистр 13, информационный входкоторого соединен с информационнымвыходом ПЗУ 12, цифроаналоговый пре"образователь 14, вход записи регистра 13 соединен с выходом элемента 1 Озадержки, информационный выход сое 35 динен с информационным входом цифроаналогового преобразователя 14, аконтрольный выход регистра - с вто"рым входом элемента ИСКЛЮЧАОЩЕЕ ИЛИ7, первый вход которого соединен с40 выходом триггера 5, а выход - с входом Фильтра НЧ 8, выход ГУН 9 соединен с входом элемента 10 задержки и ссчетным входом счетчика 11, вход " свыходом Фильтра НЧ 8, кроме того вы 4% ход импульса конечного адреса ПЗУ 12соединен с выходом установки нулясчетчика 11, выход цифроаналоговогопреобразователя является выходомгенератора сигналов сложной формыИ в аналоговом виде, выход регистра13 может служить выходом генераторасигналов сложной формы в цифровомвиде,Устройство работает следующимбрзо,На шифраторе 4 Формируется двоично-десятичный код коэффициента деления, выбираемый с помощью коммутационного устройства 3 и поступает1 О частоты сигнала, Считываемые коды амплитуд сигналов перезаписываются в регистр 13 по задержанному на элементе 10 задержки импульсу записи Это позволяет избавиться от "гонки" фронтов. Цифроаналоговый преобразователь 14 преобразует цифровую информацию в аналоговый сигнал. Контрольная частота через регистр 13 (для повышения стабильности) поступает на второй вход элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, При изменении коэффициента деления на делителе 2 частоты с переменным коэффициентом деления изменяется частота на выходе триггера 6 и, следовательно, на первом входе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, На элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 происходит умножение двух частот, в результате на выходе элемента формируется последовательность импульсов суммарной частоты, модулированная разностной частотой, ФНЧ 9 подавляет суммарную частоту и вырабатывает постоянное напряжение, пропорциональное разности частот .на первом и втором входах элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, В зависимости от этого напряжения изменяется частота с выхода ГУН 9 и, следовательно, частота опроса ПЗУ 12. Процесс устанавливается при уравнении частот. Таким образом производится расстройка номинальной частоты сигнала на определенную величину, заданную в процентах (с. дискретностью 0,14).В кацестве счетчиков в делителе 2 частоты с переменным коэффициентом деления можно использовать мик" росхемы 533 ИЕ 6, В качестве фильтра . НЧЯ можно испольэовать фильтр Бабберворта, функцию элемента 1 О задержки могут выполнить четыре последовательно включенных инвертора (133 ЛН 1). В качестве ПЗУ 12 - 556 РТ 7 (параллельно две штуки для обеспе" . цения необходимой разрядности и вы" сокой точности), ЦАП 14 - 594 ПА 1 (с вазможностью двухполярного включения), коммутационное устройство 3 - это, например, многопозиционный переключатель или ряд клавиш. Остальные элементы хорошо известны из технической литературы и широко применяемы. Точность расстройки частоты можно повысить и до 0,01. Для этого необходимо лищь повысить в десять раз частоту генератора 1 тактовых импульсов и коэффициент 9 1735838на информационный вход делителя частоты с переменным коэффициентом деления 2, собранный на реверсивных двоична-десятичных счетчиках (Фиг,2).Тактовые импульсы, поступающие навыцитаюц)ий вход с выхода генератора1, уменьшают кодовую комбинацию, храняющуюся в счетчиках делителя частоты и при появлении кодовой комбинации "0", появляется импульс с выходазаема последнего счетчика 18 (Фиг.2).На одновибраторе 6 Формируется импульс записи и, поступая на входзаписи счетчиков 16,17 и 18, записывает кодовую комбинацию, установленную на их информационных входах.Таким образом достигается, деление частоты на нужный коэффициентделения, 20На триггере 5, включенном в счетном режиме, происходит Формированиемеандра со скважностью 1/2.ГУН 9 Формирует частоту опроса блока 12 памяти, в качестве которогоможет использоваться ПЗУ; Адреса. Формируются на счетчике 11, В яцейкеПЗУ, соответствуюц)ей последнему адресу периода, хранится импульс, который, поступая на вход установки нулясчетчика 11, обнуляет его, и тем самым вновь начинается цикл опроса.ПЗУ 12. Для представления сигнала используется двенадцать разрядов ПЗУ12, что обеспечивает погрешность воспроизведения амплитуды сигнала 35,0,0250. Сигнал,.записанный в ПЗУ 12соответствует Формуле0(С) . у,1 ФП, в 1 п(1 ц+ р )1 К1=)где 0 - постоянная составляющаяоВдля 1-го сигнала последовательности;Б - амплитудное значение -йегармонической составляющей 45для 1-го сигйала;Я " частота самой низкой гармонической составляющей выходного сигнала;Чг." начальный Фазовый сдвиг И151-й гармонической составля-,ющей для 1-го сигнала;,К" амплитудный коэФФициент,Требуемый коэффициент усиления К. Формируется на усилителе 15. 13-й Яразряд ПЗУ 12 используется для хране-,ния импульса последнего адреса, оп" ,ределяи период сигна 1 а, а 14-й разрядПЗУ 12 " для хранения контрольной1735838 12 формула изобретения 11деления делителя 2 частоты с переменным коэффициентом деления.Предлагаемое устройство позволяет расширить область применения генератора сигналов сложной формы за счет того, что появляется отсутству-ющая у прототипа воэможность осу" . ществлять прецизионную расстройку частоты сигналаНеобходимость в этом возникает при настройке и поверке различных приборов и измерительных систем, например селективных вольтметров, радиолокационной аппаратуры, супергетеродинных при" емников. Ранее применявшиеся аналоговые методы расстройки частоты не обеспечивают температурной и временной стабильности, для контроля частоты необходим цифровой частото" мер. Изобретение позволяет исключить электронный частотомер из схем рабочего места настройщикаПредлагаемый генератор может также применяться для настройки и поверки цифровых частотомеров, таккак,обеспечивает точное воспроизведение. частоты сигналов различной Формы: синусоидальные, прямоугольный меандр, пила и т.д. Как правило, для проверки и аттестации электрон- ного и радиоэлектронного оборудова- . ния .требуется Формирование заранее определенного набора сигналов различной Формы. Имея набор ПЗУ с таки" ми сигналами и оперативно меняя ихв генераторе установкой в специальные розетки, можно значительно сократить время проверки и аттестации контролируемого оборудования по срав нению с временем, затрачиваемым при применении известного генератора, перенастройка которого требует значительных затрат времени.Предлагаемый генератор по сравне",нию с известным позволяет сократитьаппаратурные затраты в 3-35 раза соответственно, повышается надежность генератора. Также предлагаемый генератор проще в обращении. Генератор сигналов сложной формыь 5содержащий генератор тактовых импульсов, счетчик, блок памяти, регистр, причем выход регистра подключен к выходу генератора, о т л ич а ю щ и й с я тем, цто, с цельюрасширения класса решаемых задачза счет возможности прецизионной расстройки частоты сигналов, в неговведены шифратор, триггер, одновибратор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 1 Фильтр низкой частоты, генератор, управляемый напряжением, элемент задержки, делитель частоты с перемен"ным коэффициентом деления, причемвход управления частотой генератора О,подключен к входу шифратора, выходкоторого подключен к информационному входу делителя частоты с пере.-менныж коэффициентом деления, выходкоторого подключен к входам триггеРа и одновибратора, выход триггераподключен к первому входу элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого под"ключен к входу Фильтра низкой часто"ты, выход которого подключен к вхо"ду запуска генератора, управляемогонапряжением, выход которого подключен к входу элемента задержки исчетному входу счетчика, выход которого подключен к адресному входу блока памяти, информационный выход ко" 35 торого подключен к информационномувходу регистра, вход записи которо"го подключен к выходу элемента задержки, выход разряда последнейячейки блока памяти подключен к вхо" 40 ду сброса счетчика, выход контроль"ного разряда регистра подключен квторому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, выходы одновибратора и генератора тактовых импульсов подключены 45 к информационному и управляющему7. вхОдам, делителя частоты с переменным коэФфициентом деления соответст-венно.ственно 11303 Редактор И. Янк евев ейе Е Ев М Заказ 1816ИИйй ГосударК Тираж Подписн комитета по изобретениям и открытия Москва, Ж-ЗЗ,.Раувская наб., д. при ГЕНТ СССР Остдвительехред Л,ОлийЕ ФВ ФЕ Ю КопцтиЖ И. Самборская ею е