Генератор гармонического сигнала

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсийкСоциапистичесиикРеспублик оц 976484(51)М. Кл. Н 03 К 5/156// Н 03 К 13/02 ВЮдэретееенеВ квинтет СССР йв делаи нзобретеннВ н вткритнВ(53) УДК 621, .3 74 (088. 8) Дата опубликования описания 23.11,82(71) Заявитель ециальное конструкторское бюро с(54) ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГНАЛ т 1Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в-. качестве генератора в сейсмических впб-раторах, в системах автоматического управления, например испытательных с ендах. 5Известен генератор синусоидального сигнала, который содержит управляющий генератор, генератор синхроимпульсов скорости развертки, генератор синхроимпульсов наклона. управляющий генератор о включает в себя кварцевый генератор, счетчики, которые делят частоту кварцевого генератора и формируют на выходе импульсы с частотой 1 Гц, триггер, управляющий работой генератора. В сос тав управляющего генератора входит пер вый счетчик, который по достижению кода в нем, равного коду набранной длительности свин-сигнала, устанавливает триггер в нулевое состояние.Генератор синхроимпульсов скорости развертки частоты содержит регистр диапазона, регистр длительности свин-сигнала, входы которого соединены с входа ми сумматоров, а также счетные регистры, Он предназначен для формирования синхроимнульсов, частота которых пропорциональна скорости нарастания или убывания развертки частоты свин-сигнала. Генератор синхроимпульсов скорости развертки частоты обеспечивает цифровое деление кода, равного диапазону, на код длительности свин-сигнала1 ,Недостатками генератора синусоидаль ного сигнала является неудобство его эксплуатации, заключающееся в необходимости дополнительного вычисления скорости развертки. Кроме того, при изменении направления развертки (убывающая или возрастающая) необходимо пере ключение тумблера вверх/вниз.Наиболее близким по техническбй сущности к изобретению является генератор гармонического сигнала, который содержит тактдвый генератор импульсов, выход которого подключен через преобразователь частоты к преобразователю имф 4ляемый делитель частоты, управляющиевходы которого соединены с выходамипервого регистра, блок регистров, второй управляемый делитель частоты, введены блок управления, второй, третий,четвертый и пятый регистры, программируемый вычислительный блок и элемент И, выход преобразователя частотысоединен с управляющим входом второго регистра и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом первого управляемого:делителя частоты, с входом второго управчяемого делителя частоты-и с управляющим входом первого регистра, входыразрядов которого подключены к выходам.разрядов пятого регистра, третий входблока управления подключен к выходувторого управляемого делителя частоты,управляющие входы которого соединеныс зыходами разрядов четвертого регистра, первый выход блока управления соединен с управляющим входом программируемого вычислительного блока, авторой выход со вторым входбм элементаИ, выход тактового генератора подключенк тактовому входу программируемого вычислительного блока и к первому входуэлемента И, выход которого соединен свходами первого управляемого делителячастоты и преобразователя частоты, квыходу программируемого вычислительного блока подключены информационныевыходы блока регистров, входы разря-дов чэтвертого, пятого и третьего регистров, и установочные входы преобразователя импульсов последовательностив гармоническую функцию, выходы разрядов третьего регистра соединены с входами разрядов второго регистра, выходыразрядов которого соединены с управляющими входами преобразователя частоты,3 07648пульсной последовательности в гармоническую функциюа также - к управляемому делителю частоты. Управляющие входы управляемого делителя частоты соединены с выходами регистра длительностиразвертки.Выходы разрядов реверсивного счетчи-.ка поразрядно соединены с управляющими входами преобразователя частоты.Первая дополнительная группа управляю Оших входов преобразователя частоты соединена с выходами регистра конечнойчастоты, Вторая дополнительная группауправляющих входов преобразователячастоты соединена с выходами регистраначальной частоты и со входами разрядовреверсивного счетчика, Дополнительныевходы преобразователя частоты соединены с входами устройства вычитания частот. Выход знака устройства вычитаниячастот подключен к входу управленияреверсом реверсивного счетчика, а выход разности через дополнительный управляемый делитель частоты с счетнымвходом. реверсивного счетчика. Управляюшие входы дополнительного управляемогоделителя частоты соединены с управляюшими входами управляемого делителячастоты. Выход управляемого делителячастоты подключен к сбросовым входамвсех нересчетных схем устройства2 .Недостатками данного устройстваявляются ограниченные функциональныевозможности, которые заключаются вследуюшем,При использовании генераторов в составе системы управления источникамисейсмических сигналов, как правило, возникает необходимость установки начальной фазы вибрации с тем, чтобы умень40шить время переходного процесса системы фазовой коррекции.В известном генераторе отсутствуетвозможность задания и установки начальной фазы выходного синусоидального сиг 45нала,Кроме того, в генераторе также отсутствует возможность формирования гармонического сигнала с любым кусочнолинейным закойом изменения частоты.Цель изобретения - расширение функ 50циональных воэможностей.Указанная цель достигается тем,что в генератор гармонического сигнала,содвржаший тактовый генератор импульсов преобразователь частоты, соединенный последовательно с преобразователем импульсной последовательности вгармоническую функцию, первый управНа фиг. 1 изображена блок-схема генератора; на фиг. 2 - график зависимости изменения циклической частоты колебаний от времени Г= Р Ю ).При линейной зависимости изменения циклической частоты гармонических ксьлебаний от времени справедливо следующее равенство:, И=2 ЯРДхчйгде- изменение фазы генерируемогогармонического сигнала (дискретность преобразования импульсной посчедовательности в гармоническую функцию);) юе присваедается нвыполнявшийсе и записы 1 соответ- импульснойескуювторбй входблока 8ший нулеход й иб ешн ока ет с вляющий ислительторого вы 5 9764 - начальная циклическая частота гармонических колебаний в момент времени г,=О; - время, через которое фаза генерируемого гармонического сигнала изменится на 69 ; Ч - скорость изменения циклической частоты для данного линейного участка зависимости.Г- Г(Л. ООтсюда время, через которое фаза .генерируемого гармонического сигнала изменится на г 1, вычисляется по форму- ле Значение циклической частоты, которое будет достигнуто через время, вычисляется по формуле 201=+И Ь)и применяется за начальное ЯИ - Р для вычисления следующего значения 1 . При переходе от одного линейного участка зависимости Г= ЕЮ к другому заначальную25 циклическую частоту принимается значение начальной циклической частоты для данного участка, а значение скорости изменения циклической частоты равно значению скорости для данного линейного 50 участка.Генератор гармонического сигнала содержит тактовый генератор 1 импульсов, преобразователь 2 частоты, соединенный последовательно с преобразователем 3 55 импульснойпоследовательности в гармоническую функцию, первый управляемый делитель 4 частоты, управляющие входы которого соединены с выходами регистра 5 блок 6 регистров, второй управляемый 40 делитель 7 частоты, блок 8 управления, регистры 9- 12, программируемый вычислительный блок 13, элемент И 14, блок 8 управления имеет входы 15-17, выходы 18 и 19 программируемый вы 45 числительный блок 13 имеет управляющий вход 20, тактовый вход 21, выть Генератор работает следующим обра 50 зом.Перед началом работы в соответствующие регистры блока 6 регистров вводятся числовые значения Го, Г 1, Г, Ри 1 Т .Т 0. " Т, У, Цгде -м5 " - значение конечной циклической частоты для .1 -го линейного участка зависимости Р=Г; Т - длительность-го линейного участка зависимости 84 6Г= ГЮ; Го- начальная фаза генерируемогосигнала; Я- число линейных участковзависимости Г = Г,Затем эти данные передаются и записываются во внутреннее ОЗУ программируемого вычислительного блока 13,в котором затем вычисляются и такжезаписываются скорости изменения циклической частоты для всехлинейныхучастков зависимости Г = Г () поформулегд- конечное значение частоты1для 1 -го участка зависимости Р= Г);г 1 1 - начальное значение частоты-,для 1 -го участка зависимос. ти= РЩТ - длительность 1 -го участказависимости Г = Г(Ц;М - скорость изменения цикличес 1кой частоты для-го линейного участка зависимости.Значение 11 записывается в регистр12, выполняющий роль буфера,Текущему значению частотыприсваивается значение начальной частотыо, а переменной Ч присваивается значение скорости изменения циклической,частоты на первом линейном участкеЯЗатем предварительно вычисляетсявремя Д-через которое фаза генерируемого сигналаизменится на ЬФ гдед - длительность преобразования импульсной последовательности в гармонческий сигнал,Вычисление происходит по формуле После вычисления значениивается переменной й,Т и перзаписывается в регистр 10,роль буфера, передаются таклваются значения Цн и й =Й+ственно в преобразователь Эпоследовательности в гармоничфункцию и в регистр 11. Наэлемента И 14 с выхода 19управления подается запрещаювой потенциал.По сигналу Пуск, которьбыть подан как оператором вческой установки, так и от вустройства сейсмостанции (неблок 8 управления вырабатывазапуска, поступающий на управход 20 программируемого вного блока 13, при этом со7. 9764хода 19 блока 8 управления поступаетразрешающий потенциал на второй входэлемента И 14, а с выхода преобразователя 2 частоты вырабатывается импульс,который переписывает значение предварительно вычисленного и записанного врегистре 10 Т в регистр 9, Кроме того, импульс с выхода преобразователя2 частоты поступает на вход преобразователя 3 импульсной последовательности 19в гармоническую функцию, на выходецкоторого формируется напряжение, соответствуюшее начальному значениюгармонической функции.Импульс с выхода преобразователя 12 частоты также поступает на блок 8управления, который вырабатывает сигналуправления программируемому вычислительному блоку 13, по которому онопереходит к дальнейшей реализации 29программы, записанной во внутреннемПЗУ.По команде фПуск" также будет выработан импульс первым управляемымделителем 4 частоты, который поступит одновременно на управляющий входпервого регистра 5, на вход второго управляемого делителя 7 и"на второй вход16 блока 8 управления, в результатечего содержимое регистра 12 перепи- зешется в регистр 5, а блок 8 управления вырабатывает управляющий сигналпрограммируемому вычислительному блоку 13, по которому оно продолжит вычисления. ЭЗНа, втором шаге значение Тр.передается и записывается в регистр 12. Послеэтого вычисляется новая текущая частота по фоРмУле 2: Г гЧ ЬТ Ии переписывается . = , Затем вычисляется новое значение ЬФ,по формуле(1) и пересваивается переменной ЬТ,значение которой передается и записывается в регистр 10.Вычисления продолжаются до тех пор,. пока на первый вход 15 устройства 8управления не поступит сигнал с выходапреобразователя 2 частоты, по этомусигналу вычисления возобновляются поописанному алгоритму. МРабота в данном режиме прекращается как только на второй вход 16 блок 6 8 управления поступает сигнал с выхода управляемого делителя 4 частоты. Этот сигнал, является сигналом прерывания,55 который вырабатывается блоком 8 управления программируемому вычислительному блоку 13. По этому же сигналу проиоходит перепись значения Т, записанногов регистре 12, в регистр 5,В программируемом вычислительномблоке 13 после сигнала прерыванияпроисходит переприсвоение, переменнМприсваивается значение Га переменной Ч значение Ч., Записанное во внут-реннем ОЗУ программированного вычислительного блока 13 значение длительности следующего линейного участкаТпередается и записывается в регистр 12.После этого вычисляется новое значение Мпо формуле (1) и переприсваивается переменной Ь;, которое передается и записывается в регистр 10.Работа генератора продолжается дотех пор, пока не будут обработаны вселинейные участки заЬисимости,У = Г,Это произойдет тогда, когда на выходеуправляемогоделителя частоты 7 появится импульс, который поступит натретий вход 17 устройства 8 управления,которое вырабатывает сигнал "Стоп"программируемому вычислительному блоку 13 и подает низкий занрешаюший потенциал на второй вход элемента И 14,По сравнению с известным устройством, данное устройство обладает болееширокими функциональными возможностями. Это слезет, во-первых, .из того,что в данном устройстве имеется возможность установки начальной фазы выходного гармонического сигнала, Во-вторых,данное устройство обладает возможностью реализации любой кусочно-линейнойзависимости циклической частоты выходного сигнала от времени.Установка начальной фазы и формирование гармонического сигнала с кусочно-линейным законом изменения частоты необходимо в сейсморазведкеи виспытательной технике,; В сравнении с базовым объектом генерЬтор синхронизируюшего источникасейсмических сигналов вибрационногоТУ 39-01-652-81) предложенное усчройство.обеспечивает широкие возможности варьирования характеристикамивозбуждаемых в земле упругих волн,при оптимизации их по критерию согласования источника с геологической средой и позволяет достигнуть существенного ослабления корреляционных шумов ввибрациопном методе сейсморазведки Формула изобретенияГенератор гармонического сигнала,содержащий тактовый генератор импульИсточники информации,принятые в 6 внимание при экспертизе д 1 Патент Великобритании й 1408905, кл. Н ОЗ К ХЗ/02, 1975. 2, Авторское свидетельство СССР Мф 873404, кп. Н ОЗ К ХЗ/02, 1979.9 9764сов, преобразователь частоты, соединенный последовательно с преобразователем импульсной последовательности вгармоническую функцию, первый управляемый делитель частоты, управляющиевходы которого соединены с выходамипервого регистра, блок регистрсе, второй, управляемый делитель частоты,о т л и ч а ю ш н й с я тем, что, сцелью расширения функциональных возмож костей, в него введен блок управления,второй, третий, четвертый и пятый регистры, программируемый .вычислительный блок и элемент И, выход преобразователя частоты соединен с управляющим 1входом второго регистра и первым входомблока управления, второй вход которогосоединен с выходом первого управляемого.делителя частоты, с входом второго управляемого делителя частоты и с управ рляюшим входом первого регистра, входыразрядов которого подключены к выходамразрядов пятого, регистра, третий входблока управления подключен к выходувторого управляемого делителя частоть 1,управляюшие входы которого сощиненыс выходами разрядов четвертого регистра, первый выход блока управления сое 84 10дннен с управляющим входом программируемого вычислительного блока, а второй выход со вторым входом элемента И,выход тактового генератора подключенк тактовому входу программируемоговычислительного блока и к первому входу элемента И, выход которого соединен с входами первого управляемого делителя частоты и преобразователя чаоф.тоты, к выходу программируемого вычислительного блока подключены информационные выходы блока регистров, всоды разрядов четвертого, пятого и третьеф.го регистров и установочные входы преобразователя импульсной последовательности в гармоническую функцию, выхбдыразрядов третьего регистра соединены свходами разрядов второго регистра, выходы разрядов которого соединены с управляющими входами преобразователячастоты.976484 Составитель М. ЛеоноваРедактор С. Патрушева Техред З.Палий Корректор И Ватрушкина е з 90 5 Ужгород, ул. Проектная, 4 тент иан 959 твенного коми ретений и от Ж, Раушск/78 Тираж ВНИИПИ Государспо делам изоб 113035, Москва,Подлтета . СССРрытийая наб., д.