Цифровой синтезатор функций

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАЙИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кд.06 Т 1/00 Ст 06 Р 11/26 с присоединением заявки РЙ -Госудерстесниый комитет(54) 1,д РОВОЙ СИНТЕЗАТОР ФУНКЦИЙ Изобретение относится к области автоматики, а именно, к электронным устройствам, предназначенным для работы в контуре управления прочностными испытательными установками,В основном изобретении по авт. св.596977 описан цифровой синтезатор функций, используемый для работы в контуре управления прочностнымц испытательными установками, Этот цифровой синтезатор вырабатывает аналоговые управляюО щце сигналы синусоидальной, пилообразной и трапецеидальной формы. а также сложнофункциональные аналоговые сигналы, изменяющиеся по программе от электронной вычислительной машины ЭВМ. Кро 5 ме того, данный синтезатор фулпсции позволяет изменять амплитуду, форму и фазу выходных аиалоговых управляющих сигналор для каждого незавцсимого функцио 2 О нального канала управления.Данный синтезатор функций содержит формирователь серий импульсов, вход которого является входом задающей частоты синтезатора, а выходы через блок формирования комбинаций серий импульсов сое- дцнены с соответствующими одноименными входами блока выборки серий импульсов, управляющие входы которого подключены к соответствуюшцм управляющим вы-. ходам программного блока, первый управляющий вход которого подключен к одноименному выходу формирователя серий импульсов, а второй - к выходу режима регистра режима,Выход блока выборки серии импульсов через схему И, к второму входу которой подключен выход "Пауза" регистра режима, соединен со вторым формирователем серий импульсов, служащим для изменения амплитуды выходных аналоговых сигналов. Выходы второго формирователя серий импульсов соединены с одноименными входами всех функциональных каналов, входы реверса которых объединены и подключены к одноименному выходу программного блока, а выходы являются функциональными выходами синтезатора.8796Каждый функциональный канал имеет свой блок выбора серий импульсов, сумматор серий имлульсов, сглаживающйй фильтр, реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, а также регистр записи и хранения амплитуды, входы эа дания амплитуды фазы и номера канала которого являются соответствующими входами функционального какала, а выхоцы соединены с управляющими вхоцами блока 1 о выборки серий. импульсов, входы последовательностей импульсов которого подкдюче ны к одноименным входам функционального канала, а выходы - к одноименным входам сумматора, серий импульсов, выход ко-,5 торого через сглаживающий фильтр соецинен со счетным входом реверсивного счетчика, вход реверса которого подключен к одноименному входу функционального канада, а выход соединен со входом цифро-ана О логового преобразователя, выход которого является выходом функционального канала.Недостатком данного синтезатора является то, что при неправильном задании кода амплитуды илифаэы могут произойти резкие скачки амплитуды выходных аналоговых сигналов, которые могут привестик аварии при проведении испытаний.Так, например, при задании кода амп дитуды больше 100%, при котором реверсивпый счетчик заполнится раньше, чем придет сигнал реверса, переключающий режим сложения на режим вычитания,произойдет сброс счетчика в нулевое состояние. При этом произойдет скачок амплиту- .35 ды выходного аналогового сигнала из максимума в минимум, что может привести к аварии при проведении прочностных испытаний.Если же при нулевом коде нв ныходвх 40 реверсивного счетчика нв регистр записи и хранения амплитуды подать код Ф О,в сигнал фазы М =1, что соответствует режиму вычитания, то при отсутствии защиты произойдет скачок амплитуды выходного аналогового сигнала из минимума в максимум, что также может привести к аварии при испытаниях.Цеш ю изобретения. чвляется устранение аварийных ситуаций при прочностных испытаниях, выявляемых неправильным заданием кода амплитуды или фазы выходных аналоговых сигналов,Ддя достижения поставленной цели в цифровой синтезатор в каждый функциональный канал цифрового синтезатора Функций введен блок защиты, первый вход которого соединен с первым выходом пере 09носа реверсивного счетчика, второй - со вторым выходом переноса реверсивного счетчика, третий - с выходом сглаживающего фильтра, четвертый - с выходом программного блока, первый выход блока защиты соединен со входом блокировки реверсивного счетчика, второй и третий выходы блока защиты являются выходами функционального канала. Кроме того, блок защиты содержит триггеры, элементы И, элемент НЕ и элемент ИЛИ, причем установочный вход первого триггера является первым. входом блока защиты, вход сброса первого триггера соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого является четвертым входом блока защиты, установочный вход второго триггера является вторым входом блока защиты, вход сброса второго триггера соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого является пятым входом блока защиты, информационные входы первого и второго триггеров подключены к шине нулевого потенциала, тактовые входы первого и второго триггеров и вход второго элемента НЕ объединены и подключены к шине общего сброса, нулевые выходы первого и второго триггера подкдючены к соответствующему входу элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом блока защиты, единичный выход. второго триггера соединен с информационным входом третьего триггера, тактовый вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, .вхоц которого соединен со вторыми входами элементов И и являются третьим входом блока защиты, вход сброса третьего триггера соединен с выходом второго элемента НЕ, единичные выходы первого и третьего триггеров явдяются вторым и третьим выходами блока защиты.На фиг, 1 изображена структурная схема цифрового синтезатора функций; на фиг. 2 - блок защиты. Цифровой синтезатор функций содержит формирователь серий импульсов 1 и 2, блок формирования комбинаций серий импульсов 3, блок выборки серий импульсов 4, программный бдок 5, блок выработки синхроимпульсов 6, элемент И 7, регистр. режима 8 и функциональные каналы 8 -9,.Формирователи серий импульсов 1 и 2 содержат двоичный счетчик 10 и блок логических ключей 11. Програютный блок 5 содержит реверсивный счетчик 12, дешифратор 13 и логический ключ 14.879609 0 5 0 Функциональный канал 8 содержит блок выбора серий импульсов 15, регистр записи и хранения амплитуды 16, сумматор серий импульсов 1 7, цифровой сглаживающий фильтр 18, реверсивный счетчик 19, цифровой преобразователь 20 и схему защиты 21.Схема защиты 21 содержит три триггера 22-24, две схемы совпадения 25 26, два инвертора 27, 28 и элемент ИЛИ 29.Синтезатор работает следующим образом.Для получения аналоговых сигналов синусоидальной формы в данном синтезаторе используется кусочно-линейная аппрокси мация синусоиды, для чего 1/4 периода синусоиды Т/4 при помощи счетчика 12 и дешифратора 13 программного блока 5 делится на шесть равных по длительности диапазонов, каждому из которых соответствует линейный отрезок с определенным наклоном, Для получения аппроксимирующих отрезков синусоиды на реверсивный счетчик 19 в течение каждого диапазона подается требуемая последовательность импульсов. Причем для получения восходящей части синусоиды реверсивный счетчик 19 работает в режиме сложения, а для получения нисходящей части синусоиды - в режиме вычитания, Переключение Режи мов происходит по сигналу реверса, вырабатываемому дешифратором 13 программного блока 5 в момент, соответствук щий максимальной амплитуде синусоиды.Для получения .последовательностей з 5 импульсов, поступающих на вход реверсивного счетчика 19, используется формирователь серий импульсов 1, который выдает серии импульсов со следующими частотами: /2; Я/4; 1 /8; Ю /16; /32; 40 1 /64; 1 /128.Иэ этих серий импульсов блок 3 формирует последовательности импульсов, соответствующие аппроксимирующим участкам синусоиды. 45 По сигналам дешифратора 13 программного блока 5 блок 4 через элемент И 7, выцает требуемые последовательности импульсов на вход второго формирователя серий импульсов 2, На выходе этого фор 50 мирователя получаются серии импульсов со следующими частотами:1 о /4; У /8; Фг /16; Йп /32; г/64; /128;/256, где 2 - частота последовательностей импульсов, полученных на выходе блока выборки 4.Эти серии импульсов поступают на блоки выбора серий импульсов 16 для всех 6функциональных каналов 9. Работой бл- ков у 1 травляют выходы регистра записи и хранения амллитуды 15. На эти регистры поступает двоичный код Л, соответствующий требуемой амплитуде выходного аналогового сигнала. Причем этот код поступает на регистр 16 только того канала 9, номер которого соответствует коду номера канала.На сумматор серий импульсов 17 выбранного канала 9 поступают серии импульсов, выбранные в соответствии с кодом амплитуды на регистре записи и хранения амплитуды 16, С выхода сумматора 17 полученная послецовательность импульсов через сглаживающий фильтр 18 поступает на реверсивный счетчик 19, выходы которого заведены на цифро-аналоговый преобразователь 20. Реверсивный счетчик 19 как указывалось выше, управляется сигналами реверса от программного блока 5 и через интервалы времени Т/2 переключаются поочередно то в режим сложения, то в режим вычитания. Число импульсов, которое поступает на вход реверсивного счетчика 19 за время Т/2, а следовательно, и амплитуда аналоговых сигналов на выходе цифро-аналогового преобразователя 20 зависит от того, какие последовательности импульсов подавались на вход реверсивного счетчика 19 в течение данного полупериода, т.е. зависит от кода, записанного на регистре 16. Частоты серий импульсов поступающих на блок выбора 15, выбраны таким образом, что, подавая на регистр 16 соответствующие ко- ды, можно изменять амплитуду выходного аналогового сигнала от 1 цо 100% номинала с дискретностью в 1 . Для изменения фазы выходного аналогового сигнала на 1800 на первый разряд регистра 16 заводится управляющий сигнал ч"по которому режим сложения реверсивного счетчика 19 изменяется на режим вычитания и наоборот.Для получения выходных аналоговых сигналов пилообразной формы на интервале Т/2 требуется получить только один линейный участок с постоянным наклоном, т.е. на вход реверсивного счетчика 19 должна поступать оцна и та же последовательность импульсов. Для этого цешифратор 13 по сигналу с первого разряда регистра режима 8, выдает на блок выборки серий импульсов 4 одни и те же управляющие сигналы.Для получения выходных аналоговых си налов с горизонтальным участком в87960 частности, для получения трапецеидальнойформысигналов, на элемент И 7 с регистра режима 8 заносится сигнал "Пауза", по которому прекращается выдачаимпульсов на формирователь серий импульсов 2, а следовательно, прекращаетсяподача импульсов на реверсивный счетчик19. При этом получается горизонтальныйучасток выходного аналогового сигнала,длительность которого определяется дли Отельностью сигнала "Пауза".Для управления работой цифрового синтезатора от ЭВМ, для организации измерений и некоторых других вспомогательных операций используется блок выработки синхроимпульсов 6, вырабатывающийсинхроимпульсы СИ 1-СИ 6 по сигналамдешифратора 13,Если во время работы синтезатора нарегистр 16 будет ошибочно выдан код амплитуды выходного аналогового сигнала,при котором реверсивный счетчик 1 П заполнится раньше, чем придет сигнал реверса, или при нулевом коде на реверсивномсчетчике 1 П на регистр 16 будет выдансигнал фазы=1, что соответствует режиму вычитания, то для предотвращениярезких скачков амплитуды выходных аиалоговых сигналов, которые могли бы возникнуть в данных ситуациях, служит блок эашиты 21, который работает следующим образом.При заполнении реверсивного счетчика1 П На его выходе появляется сигнал переноса. при сложении Р (+), который ставит в ф 1" триггер 22, после чего на выходе элемента ИЛИ 2 П появится сигналблокировки, который поступает на реверсивный счетчик 1 П, прекращая поступление тактовых импульсов на его счетныйвход. При этом амплитуда выходного аналогового сигнала будет равна максимальной величине, образуя горизонтальныйучасток; длительность которого определяется временем от заполнения счетчика доприхода сигнала реверса, С единичного выхода триггера 22 в это время снимаетсясигнал переполнения по максимуму П щс,который является выходным сигналом цифрового синтезатора и поступает на входЭВМ и индикации.При нупевом коде на реверсивном счетчике 1 П на его выходе появляется сигналпереноса при вычитании Р (-), которыйставит в "1 ф триггер 23, после чего навыходе элемента ИЛИ 29 появляется сигнал бпокировки, прекращающий поступление импульсов на счетный вход реверсив,ного счетчика 1 9. При этом амплитуда 8выходного аналогового сигнала будет равна нулю до прихода реверса, после чегоначнет постепенно возрастать до величины, соответствующей коду амплитуды нарегистре 16.Для появления на выходе синтезаторасигнала переполнения по минимуму П днедостаточно единичного состояния триггера 23. Требуется, чтобы встал в единичное состояние триггер 24, который устанавпивается в"1" при единичном состоянии триггера 23 первым же импульсомс выхода сглаживающего фильтра 18, поступившим на тактовый вход 3 триггера24. Т. е., сигнал переполнения по минимуму П,вырабатывается на выходе синтезатора функций, когда в режиме вычитания при нулевом коде на реверсивном счетчике 1 П на его счетный вход поступаетеще хотя бы один импульс,Сброс всех триггеров блока защиты21 производится сигналом общего сброса,поступающим на ЭБМ. Триггеры 22 и 23,кроме того, сбрасываются импульсами свыходов схем совпадения, поступающимина счетный вход реверсивного счетчика1 П в режиме сложения, а триггер 23 -первым же к пульсом, поступившим насчетный вход реверсивного счетчика 1 П врежиме вычитания. Использование изобретения позволит избежать аварийных ситуаций при прочностных испытаниях, вызываемых неправильным заданием кода амплитуды или фазы выходных аналоговых сигналов, в частнооти, позволит избежать преждевременной поломки испытываемой конструкции. Формула изобретения 1 . Цифровой синтезатор функции поавт. св, М 596977, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью устраненияаварийных ситуаций при прочностных испытаниях в каждый функциональный каналцифрового синтезатора функций введенблок защиты, первый вход которого соединен с первым выходом переноса реверсивного счетчика, второй - со вторымвыходом переноса реверсивного счетчика,третий - с выходом сглаживающегофильтра, четвертый - с выходом программного блока, первый выход блока защитысоединен со входом блокировки реверсивного счетчика, второй и третий выходыблока защиты являются выходами функционального канала,3. Цифровой синтезатор функций по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок зашиты содержит триггеры, элементы И, элементы НЕ, и элемент ИЛИ причем гтановочный вход первого триггера 5 является первым входом блока защиты, вход сброса первого триггера соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого является четвертым входом блока защиты, установочный вход второго триггера является вторым входом блока защиты, вход сброса второго триггера соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого является пятым входом блока защиты, информационные входы первого и второго триггеров подключены к шине нулевого потенциала, тактовые входы первого и второго триггеров и вход второго элемента НЕ объединены и подключены к шине общего сброса, нулевые выходы первого и второго триггеров подключены к соответствующему входу элемента ИЛИ, выход которого явпяется первым выходом блока защиты, единичный выход второго триггера соединен с информационным входом третьего триггера, тактовый вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, вход которого объединен со вторыми входами элементове И, и ярляются третьим входом блока защиты, вход сброса третьего триггера соединен с выходом второго элемента НЕ, единичные выходы первого и третьего триггера являются вторым и третьим выходами блока защиты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР % 596977, кл. Я 06 Р 1/00, 1976 (прототип) .87 МОО ПодлисноеССР Заказ 9723/21 Тираж 74ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж, Ра,омитета рытийущская на д. 4 ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная;4 Составитель Н. Быкова актор Н, Коляда Техред Ж.Кастелевич Корректор О. Билак