Функциональный генератор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 300680 (21) 2950427/18-24 311 М. КЛ. с присоединением заявки 14 о С 06 6 7/26 6 06 Ю 3/00 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 070582, Бюллетень 4 о 17 Дата опубликования описания 07, 05. 82(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение как программно-задающее устройство при автоматизации производственных процессов, в частности процессов испытания на прочность и выносливость объектов авиационной техники.Известен функциональный генератор содержащий генератор опорной частоты, управляемый делитель частоты, счетчик, дешифратор, блок памяти функций, элементов И и ИЛИ, переключающий блок, инвертор, триггер реверса, реверсивный счетчик и выходной цифро аналоговый (11 . Недостатком функционального генератора, позволяющего воспроизводить функции различной формы, является сложность технической реализации, определяемая необходимостью использования большого количества многовходовых элементов И и ИЛИ.3Известен также функциональный генератор, содержащий генератор опорной частоты, счетчик, дешифратор, блок памяти, преобразователь кодчастота, блок совпадения кодов, элементы И, реверсивный счетчик, элемент задержки, выходные регистры,цифроаналоговые множительные блоки 2),данный функциональный генератор позволяет воспроизводить различные функции произвольной формы, однако также отличаетоя сложностью технической реализации, обусловленной равномерным характером разбиения функций на участки аппроксимации, а также постоянством формы сигнала на каждом из участков аппроксимации. Наиболее близким к изобретению является генератор, содержащий два рабочих регистра амплитуды, подключенных выходами к входам первого и второго цифроаналоговых линейных преобразователей соответственно, причем выход первого цифроаналогового линейного преобразователя соединен с первым опорным входом основного цифроаналогового функционального преобразователя,подключенного выходом к выходной шине функционального генератора, а цифровыми входами - к выходам разрядов счетчика, соединенного счетным входом с выходом генератора импульсов, а выходом переполнения - с сигнальным входом блока уп равления и с управляющим входом второго рабочего регистра амплитуды, 92 бб 79управления,Кроме этого, каждый из цифроаналоговых функциональных преобразователей содержит дешифратор, группу из щ - 1 последовательно соединенных резисторов (где в - количество выходов дешифратора) и группу из щ ключей, выходы, которых объединены и являются выходом цифроаналогового Функционального преобразователя, а управляющие входы подключены к выподключенного информационным входомк .выходу первого рабочего регистраамплитуды, а выходом - к информационному входу блока управления, соединенного информационным и управляющим выходами соответственно с информационным и управляющим входами первого рабочего регистра амплитуды,причем выход второго цифроаналоговоголинейного преобразователя подключенко второму опорному входу основного 1 Оцифроаналогового функциональногопреобразователя. Блок управления выполнен на узле запоминания, счетчикеи элементах задержки 3).Недостатком этого генератора является сложность реализации гене -рирования произвольных Функций сложной Формы при обеспечении заданнойточности воспроизведения функций,что обусловлено равномерным характером разбиения Функций на участкеаппроксимации, а также постоянствомформы на каждом из участков аппроксимации.Цель изобретения - упрощение Функционального генератора при сохранении заданной точности воспроизведения функций.Указанная цель достигается тем,что функциональный генератор, содержащий два рабочих регистра амплиту- ЗОды, подключенных выходами к входампервого и второго цифроаналоговыхлинейных преобразователей соответственно, причем выход первого цифроаналогового линейного эреобразователя 35соединен с первым опорным входом основного цифроаналогового Функционального преобразователя, подключенноговыходом к выходной шине функционального генератора, а цифровыми входа Оми - к выходам разрядов счетчика,соединенного счетным входом с выходом генератора импульсов, а выходомйереполнения - с сигнальным входомблока управления, дополнительно содержит переключатели, буферный и рабочий регистры формы, буферный ирабочий регистры длительности, буферный регистр амплитуды, регистрцикла, коммутатор формы участка ии - 1 дополнительных цифроаналоговыхФункциональных преобразователей (гдеи - количество различных Форм участков аппроксимации), подключенных первыми опорными входами к выходу первого цифроаналогового линейного преобраэователя, выходами - к выходнойшине Функционального генератора,а цифровыми входами - к выходам разрядов счетчика, соединенного выходомпереполнения с сигнальным входом 60первого переключателя, подключенногоуправляющим входом к выходу регистрацикла, а выходом - .к управляющимвходам рабочих регистров формы и длительности и к входу второго переключателя, выходы которого соединены суправляющими входами рабочих регистров амплитуды, подключенных информационными входами к выходу буферного регистра амплитуды, причем выходбуферного регистра длительности соединен с информационным входом рабочего регистра длительности, подключенного выходом к управляющему входугенератора импульсов, а выход буферного регистра формы соединен с информационным входом рабочего регистра формы, подключенного выходом куправляющему входу коммутатора Формы участков, соединенного сигнальнымвходом с выходом второго цифроаналогового линейного преобразователя, авыходами - с вторыми опорными входами основного и дополнительных цифроаналоговых функциональных преобразователей, причем информационныевходы буферных регистров формы,длительности и амплитуды подключены к цифровым выходам блока управления, первый и второй управляющие выходы которого соединены соответственно с входом обнуления и с установочным входом регистра циклов.Кроме того, блок управления содержит счетчик адреса, узел запоминания, регистр полуциклов, узел сравнения кодов и счетчик полуциклов, счетный вход которого соединен с шиной запуска и является сигнальным входом блока управления, а кодовый выход подключен к первому входу узла сравнения кодов, соединенного вторым входом с выходом регистра полуциклов, а первым выходом - с входом обнуления счетчика полуциклов и счетным входом счетчика адреса, подключенного кодовым выходом к входу узла запоминания, выходы разрядов которого являются цифровыми выходами блока управления и соединены с информационным входом регистра полуциклов, причем первый и второй выходы узла сравнения кодов являются соответственно первым и вторым управляющими выходами блока ходам дешифратора, входы которого являются цифровыми входами цифроаналогового функционального преобразователя, а сигнальный вход каждого1-го (1 Ф 1в) ключа соединен свходом 1-го резистора, причем сигнальный вход в-го ключа подключен квыходу(ы)-го резистора,а вход первого резистора и выход (в - 1)-го резистора являются соответственно первым и вторым опорным входами цифроаналогового функционального преобразователя.На фиг. 1 изображена блок-схема. функционального генератора; на фиг,2 функциональная схема цифроаналогового функционального преобразователя; на фиг. 3 - примерный график 1 воспроизводимой функции.Функциональный генератор содержит два рабочих регистра 1 и 2 амплитуды,подключенных выходами к входам первого и второго цифроаналоговых линейных преобразователей 3 и 4 соответственно. Выход первого преобразователя 3 соединен с первыми опорными входами основного и (и - 1)-го дополнительных цифроаналоговых преобразователей 5 и 6 (где и - количество различных форм участков аппроксимации), подключенных выходами к выходной шине функционального генератора, а цифровыми входами - к выходам разрядов счетчика 7. Счетчик 7 соединен счетным входом с выходом генератора 8 импульсов, а .выходом переполнения с сигнальным входом блока 9 управления и сигнальным входом первого переключателя 10. Переключатель 10- подключен управляющим входом к выходу регистра 11 цикла, а выходомк управляющим входам рабочих регистров 12 и 13 формы и длительности и к входу второго переключателя 14. Выходы переключателя 14 соединены с управляющими входами рабочих регистров 1 и 2 амплитуды, Регистры 1 и 2 подключены инФормационными входами к выходу буферного .регистра 15 амплитуды. Выход буферного регистра 16 длительности соединен с информационным входом рабочего регистра 13 длительности, подключенного выходом к управляющему входу генератора 8 импульсов. Выход буферного регистра 17 формы соединен с информационным входом рабочего регистра 12 Формы, подключенного выходом к управляющему входу коммутатора 18 формы участков, который соединен сигнальным входом с выходом второго цифроаналогового линейного преобразователя 4, а выходами - с вторыми опорными входами основного и дополнительных цифроаналоговых функциональных преобразователей 5 и 6. Информационные входы буферных регистров 15 - 17 подключены к цифровым выходам блока 9 управления, первый и второй управляю. щие выходы которого соединены соответственно с входом обнуления и установочным входом регистра 11 цикла. Блок 9 управления может быть выполнен содержащим счетчик 19 адреса,узел 20 запоминания, регистр 21 полуциклов, узел 22 сравнения кодов исчетчик 23 полуциклов, счетный входкоторого соединен с шиной 24 запуска и является сигнальным входом бло 5 ка 9. Кодовый выход счетчика 23 подключен к первому входу узла 22 сравнения кодов, соединенного вторымвходом с выходом регистра 21, а первым выходом - со входом обнуления0 счетчика 23 и счетным входом счетчика 19 адреса. Счетчик 19 подключенкодовым выходом к входу узла 20 запоминания, выходы разрядов которогоявляются цифровыми выходами блока5 9 управления и соединены с информационным входом регистра 21, причемпервый и второй выходы узла 22 сравнения кодов являются соответственнопервым и вторым управляющими выходами блока 9 управления.Каждый цифроаналоговый функциональный преобразователь 5 или 6 может быть выполнен, например, на дешифраторе 25, группе из (в - 1) -го25последовательно соединенных резисторов 26 (где ю - количество выходов дешифратора 25) и группе из пключей 27, выходы которых объединены и являются выходом цифроаналогового функционального преобразователя, а управляющие входы подключены к выходам дешифратора 25, входыкоторого являются циФровыми входамицифроаналогового функционального преобразователя. Сигнальный вход каждоЗ 5 го-го (1 б 1 -щ - 1)" ключа 27соединен с входом 1-го резистора26, а сигнальный вход ю-го ключа 27подключен к выходу (в - 1)-го резистора 26. Вход первого и выход (в-,1) -40 го резисторов являются соответственно первым.и вторым опорными входами цифроаналогового функционального преобразователя.Функциональный генератор работает следующим образом,На подготовительном этапе по команде Исходное положение из узла20 . запоминания засылаются в регистр17 код формы первого участка аппрок 50симации в регистр 16 код длительРности первого участка, в регистр 15код ординаты конечной точки первогоучастка, а в регистр 21 число полуциклов (если участок не циклический,то число полуциклов равно единице) .Регистры 1,2,12 и 13 обнулены. Таким образом, в исходном положении навыходах преобразователей 3 и 4 находятся нулевые. потенциалы, которыеи поступают на выходную шину Функционального генератора. Следует от-метить, что длина разрядной сеткиузла 20 запоминания блока 9 управления такова, что одновременно информация может быть записана в регист 65 ры 15, 16, 17 и 21 (цепь управле 926679ния записью в эти регистры на блоксхеме не изображены) .По команде Пуск с шины 24 информация с буферных регистров 1517 переписывается в соответствующие рабочие регистры 7, 12 и 13. В результате этого на коммутатор 18 формыучастка приходит код, обеспечивающий (посредством этого коммутатора) соединение требуемого преобразователя 5 или б с выходом цифроаналогового линейного преобразователя 4, на выходе которого установлен потенциал конечной точки первого участка аппроксимации согласно информации,записанной на регистре 2. 15Кроме того, сигнал Пуск приходит на счетный вход счетчика 23 полуциклов, который воспринимает его как сигнал окончания одного участкаи устанавливается в единицу. Если участок одноразовый, то узел 22 сравнения, сравнив единицу на счетчике23 с единицей на регистре 21, выдает на первом выходе сигнал на четный вход счетчика 19 адреса и сбрасывает счетчик 23. Код на выходе счетчика 19 изменяется и из следую- . щей ячейки памяти узла 20 запоминания на регистры 15, 16, 17 и 21 записывается информация о следующем участке. Если участок циклически повторяется, то узел 22 сравнения на втором выходе выдает сигналЦикл приходящий на регистр 11 и запрещающий посредством переключателя 10 передачу сигнала переполнения от 35счетчика 7 на регистры 12 и 13 и переключатель 14, вследствие этого запрещается обмен между всеми буферными и рабочими резисторами, т.е. информация на рабочих резисторах не 40 изменяется, что приводит к генерации циклического участка до тех пор, пока в счетчике 23 получиклов не йакопится число, равное заданному числу полуциклов в регистре 21. В этом случае узел 22 сравнения на первом выходе выдает сигнал на счетчик 19 адреса 18. Циклограмма следования импульсов окончания участков команд фЦикл приведена на фиг,3.Одновременно с этим сигнал Пуск включает генератор 8. Частота следования импульсов, вырабатываемых генератором, соответствует коду на выходе регистра 13. Счетчик 7 подсчитывает приходящие импульсы и формирует на выходе двоичный код, соответствующий числу пришедших импульсов, который поступает на де - шифратор 25, входящий в состав выбранного цифроаналогового функциональ ного преобразователя 5 и 6 (фиг.2), и последовательно замыкает ключи 27, в результате чего,на выходе преобразователя напряжение изменяется ступенчато от нуля до напряжения П) соответствующего конечной точкепервого участка. Величина ступенек изменения напряжения и их количество определяются числом ре.зисторов 26 и соотношением их номиналов. Соотношение номиналов резисторов в каждом преобразователе определяет форму участка аппроксимации (вид аппроксимирующей Функции).При замыкании щ-го ключа 27 счетчик 7 включается на реверс и выдаетсигнал переполнения, являющийся сигналом окончания участка. Если первый участок не повторяется, то посигналу переполнения уже готовая информация о втором участке аппроксимации из буферных регистров 15 - 17переписывается в регистры 1, 13 и 12,Следовательно, на выходе цифроаналогового линейного преобразователя 3устанавливается потенциал конечнойточки второго участка аппроксимации,и при реверсивном порядке включенияключей выбранного цифроаналоговогофункционального преобразователя наего выходе изменяется потенциал отБ до Ут, где Б - потенциал конечной точки второго участка аппроксимации или второго экстремума при генерации циклического участка. Крометого, сигнал окончания участка инициирует работу блока 9 управления, который записывает на буферные регистры 15 - 17 параметры следующего(третьего) участка, В качестве блока управления принципиально может быть использована ЦВМ, которая по определенному алгоритму записывает на буФерные регистры информацию аналогично блоку 9 управления. На фиг. 3отрезок.ОА - первый участок аппроксимации, АВ - второй, ВС в третийи т. д,Если первый (или любой) участокфункции циклический, то, как указывалось выше, потенциалы на выходахпреобразователей 3 и 4 не изменяютсяи при прямом и обратном порядке включения ключей 27 организуется циклическое изменение сигнала на выходефункционального генератора.Таким образом, за счет варьирования.формы и длительности участковаппроксимации и р циклических участков Функции к одномуучастку аппроксимации (что позволяет значительно сохранить общее числоучастков аппроксимации и потребныйобъем памяти), предлагаемый функциональный генератор по сравнению с известным обладает более простой технической реализацией при сохранении заданной точности воспроизведения функций сложной формы. Указанные обстоятельства обусловливают возможную технико-экономическую эффективность настоящего изобретения в частности,использование данного функционально926679 го генератора позволяет проводитьширокий класс наземных испытаний.объекта авиационной техники на баземикровычислительной техники с неболь.шим объемом памяти.5 Формула изобретения 10 новочным входом регистра циклов.2, Генератор по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок управления содержит счетчик адреса,узел запоминания, регистр полуциклов, узел сравнения кодов и счетчикполуциклов, счетный вход которогосоединен с шиной запуска и являетсясигнальным входом блока управления,а кодовый выход подключен к первомузходу узла сравнения кодов, соединенного вторым входом с выходом регистра полуциклов, а первым выходом в ,с входом обнуления счетчикаполуциклов и счетным входом счетчика адреса, подключенного кодовым выходом к входу узла запоминания, выходы разрядов которого являются цифровыми выходами блока управления исоединены с .информационным входомрегистра полуциклов, причем первыйи второй выходы узла сравнения кодовявляются соответственно первым и вторымуправляющими выходами блока управления.3. Генератор по и. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что каждый из35 цифроаналоговых функциональных преобразователей содержит дешифратор,группу из в - 1 последовательно соединенных резисторов (где в - количество выходов дешифратора) и группу из40 в ключей, выходы которых объединеныи являются выходом цифроаналоговогофункционального преобразователя, ауправляющие входы подключены к выходам дешифратора, входы которого яв 45ляются цифровьйлй входами цифроаналогового Функционального преобразователя, а сигнальный вход каждого 1-го (1 14 в - 1) ключа соединен с входом 1-го резистора, причемсигнальный вход в-го ключа подключен к выходу (в - 1)-го резистора, авход первого резистора и выход (в-.1) -го резистора являются соответственно первым и вторым опорными входами цифроаналогового функциональногопреобразователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2723786/18-24,60 кл. 6 06 С 7/26, 1979.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2904437/18-24,кл. О 06 С 7/26, 04.04.80.3. Авторское свидетельство СССР65 9 385298, кл. С 06 С 7/26, С 06 ) 3/00, 1970. 1, Функциональный генератор, содержащий два рабочих регистра амплитуды, подключенных выходами к входам первого и второго цифроаналоговых линейных преобразователей соответственно, причем выход первого цифроаналогового линейного преобразователя соединен с первым опорным входом основного цифроаналогового функционального преобразователя,подключенного выходом к выходной шине функционального генератора, а цифровыми входами - к выходам разрядов счетчика, соединенного счетным входом с выходом переполнения - с сигнальным входом блока управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения функционального генератора при сохранении заданной точности воспроизведения функций, он содержит переключатели, буферный и рабочий регистры формы, буферный и рабочий регистры длительности, буферный регистр амплитуды, регистр цикла, коммутатор формы участков и п - 1 дополнительных цифроаналоговых функциональных преобразователей (где и - количество различных форм участков аппроксимации), подключенных первыми опорными входами к выходу первого цифроана ,логового линейного преобразователя, выходами - к выходной шине Функционального генератора, а цифровыми вхо дами - к выходам разрядов счетчика, соединенного. выходом переполнения с сигнальным входом первого переключателя, подключенного управляющим входом к выходу регистра цикла, а выходом - к управляющим входам Рабочих регистров формы и длительности и к входу второго переключателя, выходы которого соединены с управляющими входами рабочих регистров амплитуды, подключенных информационными входами к выходу буферного регистра амплитуды, причем выход буферного регистра длительности соединен с информационным входом рабочего регистра длительности, подключенного выходом к управляющему входу генера тора импульсов, а выход буферного регистра формы соединен с информа" ционным входом рабочего регистра формы, подключенного выходом к управляющему входу коммутатора формы участка, соединенного сигнальным входом с выходом второго цифроаналогового линейного преобразователя,а выходами - со вторыми опорнымивходами основного и дополнительныхцифроаналоговых функциональных преобразователей, причем информационные входы буферных регистров формы,длительности и амплитуды подключены к цифровым выходам блока управления, первый и второй управляющий выходы которого соединены соответственно с входом обнуления и с уста 926679926679 иг дписв ВНИИПИ ул. Пр Филиал ППП "Патент", г. Уж в Уипуасы юо СЮАФОбМЗУ Уют Моею У игююь грю Йчаульсы на Ры трллююлык Ю,аз 2983/42 Тираж 7