Функциональный генератор

(56) 1. Ав Р 618752,2. Авто Р 809238,3. Авто Р 705471, тотип). торс кл. 0 рское кл. С рское кл. 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБ ВТОРСКОВИУ СВИДЕТЕЛЬС е свидетельство СССР06 а 7/26, 1977.свидетельство СССР06 0 7/26, 1979,(54) (57) 1. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий генератор импульсов, подключенный выходом к счетному входу первого счетчика, второй счетчик, соединенный выходами с входами дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих пар ключей группы, соединенных информационными входами с соответствующими выходами блока аналоговой памяти ординат, а выходами - с. аналоговыми входами цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом функционального, генератора, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности .воспроизведения функций,.в него дополнительно введе-, ны счетчик с управляемой разрядностью, блок Формирования импульса окон,чания интервала, блок формирования признака длины интервала и блок сдви.- га кода, подключенный выходами к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, информационными входамик выходам разрядов первого счетчика и счетчика с управляемой разрядностью, а сдвигающими входами - к управ-. ляющим входам блока .Формирования импульса окончания интервала и к выходам блока формирования признака длйны интервала, управляющие входы счетчика с управляемой разрядностью соединены с соответствующими выходами блока формирования признака длины ин тервала, соединенного входами с выходами второго счетчика, подключенного счетным входом к входам обнуления первого счетчика и счетчика с управляемой разрядностью и к выходу блока формирования импульса окончания интервала, соединенного первой группой информационных входов с выходами разрядов первого счетчика, а второй группой информационных входов - ст ф: вйходами разрядов счетчика с управляемой разрядностью, подключенного счеъ ным входом к выходу старшего разряда первого счетчика. 2. Генератор по п.1; о т л и ч аю щ и й с я тем, что .счетчик с управ-. ляемой разрядностью содержит элементы И и ИЛИ и группу триггеров, входы обнуления которых соединены с входом обнуления счетчика с управляемой разрядностью, а выходы являются выходами соответствующих разрядов счетчика с управляемой разрядностью, причеюг каждый. 4 -й (1 1 си, где и- ко 1 1 .личество разрядов счетчика) элементИЛИ подключен каждым 4-м ( 14 И+4 входом к 1- .управляющему входу. счет- ффф чика.с. управляемой разрядностью, а выходом - к первому входу 1 -го элемента И, соединенного выходом со счеъ ным входом.1-го триггера, пбдключен- а ного выходом к второму входу+Ц- файф ого элемента И, причем первый элемент И соединен вторым входом со счетным входом счетчика с управляемой раэ. рядностью, а И-й элемент И подключен первым входом и выходом соответсв венно к первому управляющему входу счетчика с управляемой разрядностью и к счетному входу И-ого триггера.1010617 3. Генератор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок формирования. импульса окончания ийтервала со- держит элементы И и элемент ИЛИ, выход кЬторого является выходом блока Формирования импульса окончания интервала, а входы подключены к выходам ю ( где и - число различных групп интервалов аппроксимации ) элементов И, каждый из которых соединен первым 1Изобретение относится к. автоматике и вычислительной технике,в частности к генераторам сигналов произвольной Формы.Известен функциональный генератор, 5содержащий генератор импульсов, счетчик, дешифратор, блок аналоговойпамяти, блок коммутации, блок Формирования пилообразных напряжений, делительнапряжения и выходной сумматор 1,Известен также функциональный генератор, содержащий блок аналоговойпамяти, коммутатор, многофазный мультивибратор, счетчик, цифроаналоговыепреобразователи, ключ, аналоговый запоминающий элемент и интегратор 21.Недостатком известных функциональных генераторов является пониженнаяточность воспроизведения функций.Наиболее близким к предлагаемомуявляется функциональный генератор,содержащий генератор импульсов, подключенный выходом к счетному входупервого счетчика, второй счетчик,соединенный выходами с входами дешифратора, выходы которого подключены к уп.равляющим входам соответствующих парключей группы, соединенных информационными входами с соответствующими выходами блока аналоговой памяти ординат, а выходами - с аналоговыми входами цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходомФункционального генератора, а цифровые входы подключены к "выходам первого счетчика, соединенного выходом переполнения со счетным входом второгосчетчика Г 3.Однако функциональный генераторкарактериэуется пониженной точностью 40воспроизведения функций из-за равномерногохарактера разбиения функцийиа интервалы аппроксимации.Цель изобретения - повышение точности воспроизведения функций.45Для достижения поставленной целив Функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, подключенныйвыходом к счетному входу первогосчетчика, второй счетчик, соединенный входом с соответствующим управляющимвходом блока формирования импульсаокончания интервала, а вторым .входомс выходом (и+1)-ого элемента И, входы которого являются первой группойинформационных входов блока формирования импульса окончания интервала,второй группой информационных входовкоторого являются третьи входы всехл: Х элементов И, кроме первого. 2выходами с входами дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих пар ключей группы, соединенных информационными входами с соответствующими выходами блока аналоговой памяти ординат, а выходами - с аналоговыми входами цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом функционального генератора, дополнительно введены счетчик с управляемойразрядностью, блок формирования импульса окончания интервала, блок Формирования признака длины интервала и блок сдвига кода, подключенный выходами к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, информационными входами к выходам разрядов первого счетчика и счетчика с управляемой разрядностью. а сдвигающими входами - к управляющим вхЬдам блока формирования импульса окончания интервала и к выходам бЛока формирования признака длины интервала, управляющие входы счетчика с управляемой разрядностью соединены с соот- . ветствующими выходами блока формирования признака длины интервала, соединенного входами с выходами второго счетчика, подключенного счетным входом к входам обнуления первого счетчика и счетчика с управляемой разрядностью и к выходу блока формирования импульса. окончания интервала, соединенного первой группой информационных входов с выходами разрядов первого счетчика, а второй группой информационных входов - с выходами разрядов счетчика с управляемой разрядностью, подключенного счетным входом к выходу старшего разряда первого счетчика.При этом счетчик с управляемой разрядностью содержит элементы И и ИЛИ и группу триггеров, входы обнуления которых соединены с входом обнуления счетчика с управляемой разрядностью, а,выходы являются выходами соответствующих разрядов счетчика с управляемой разрядностью, причем каждый -й ( 11 ЯИ, где И - количество разрядов счетчика) элемент ИЛИ подключен каждым 5 -м ( 1 и+1) входом к1-у управляющему входу счетчика с управляемой. разрядностью, а выходом - к первому входу-ого элемента И,соединенного выходом со счетным входом 1 -ого триггера, подключенноговыходом к второму входу +1)-огоэлемента И, причем первый элемент Исоединен вторым входом со счетнымвходом счетчика с управляемой разрядностью, а и-й элемент И подключенпервым входом и выходом соответственно к первому управляющему входу счетчика с управляемой разрядностью и ксчетному входу И-ого триггера.При этом .блок формирования импульса окончания интервала содержит эле менты И и элемент ИЛИ выход которогоявляется выходом блока Формированияимпульса окончания интервала, а входыподключены к выходам М (г;.;е ю - число различных групп интервалов аппроксимации) элементов И, каждый иэ кото.рых соединен первым входом с соответствующим управляющим входом блока формирования импульса окончания интервала, а вторым входом - с выходом (и+1)- ого элемента И, входы которого являются первой группой информационных входов блока Формирования импуль.са окончания интервала, второй группой информационных входов которого3 являются третьи входы всех Ф= Х элементов И, кроме первого.На Фиг.1 изображена блок-схема Функционального генератора; на фиг.2- схема счетчика с управляемой,разрядностью (при и =3); на Фиг.З - схема блока формирований импульса окончания интервала при (,е =4 ).функциональный генератор (Фиг.1) содержит блок 1 аналоговой памяти ординат, группу 2 пар ключей, цифроана логовый преобразователь 3, блок 4 сдвига кода, генератор 5 импульсов, первый счетчик 6, второй счетчик 7, блок 8 формирования импульса окончания интервала, дешифратор 9., блок 10 45 Формирования .признака длины интервала и счетчик 11 с управляемой разрядностью. Генератор 5 подключен выходом к счетному входу счетчика б. Счетчик 7 соединен выходами с входами дешифра О тора 9,подключенного выходами к управляющим входам соответствующих пар ключей группы 2, соединенных информа. ционными входами с соответствующими выходами блока 1 аналоговой памяти ординат, а выходами - с аналоговыми входами цифроаналогового преобразователя 3. Выход преобразователя 3 является выходом функционального генератора для сглаживания выходного ступенчатого напряжения на выходе преоб О разователя 3 может быть включен фильтр 12 нижних частот). Блок 4 сдвига кода подключен выходами к цифровым входам преобразователя 3, информационными входами - к выходам разрядов 65 счетчиков 6 и 11, а сдвнгающими входами - к управляющим входам блока 8 Формирования импульса окончания интервала и к выходам блока 10 Формирь" вания признака длины интервала. При этом управляющие входы счетчика 11 соединены с соответствующими выходами, блока 10. Входы блока 10 соецинены с выходами счетчика 7, подключенного счетным входом к входам обнуления счетчиков б и 11 и к выходу блока 8 формирования импульса окончания интер вала. Блок 8 соединен первой группой и.формационных входов с выходами раз. - рядов счетчика 6, а второй группой информационных входов - с выходами разрядов счетчика 11 подключенного счетным входом к выходу старшего раз- . ряда счетчика 6.Счетчик 11 с управляемой разрядностью ( Фи".2) может быть выполнен, например, содержащим группу триггеров 13, элементы ИЛИ 14 и элементы И 15. Входы обнуления триггеров 13 соединены с входом обнуления счетчи- . ка 11, а выходы триггеров 13 являются выходами соответствующих разрядов счетчика 11. Каждый 1 -Я (14(ФИ"1 где м- количество разрядов счетчика 11) элемент ИЛИ 14 подключен каждым -мИ-+у) входом ку управ-, ляющему входу% счетчика 11, а выходы - к первому входу е -ого элемента И 15, соединенного выходом со счетным входом ф-ого триггера 13, подключенного к второму входу (с+1)- -ого элемента И 15. Первый элемент И 15 соединен вторым входом со счетным входом счетчика 11, а И-й элемент И 15 подключен первым входом и выходом соответственно к первому управляющему входу Ь счетчика 11 и к счетною% входу й -ого триггера 13. Количество разрядов счетчика 11 равно и=фу,о)- (в,в, (где и ф - количест. ва двоичных разрядов, необходиьне для представления интервала аппроксимации наибольшей и наименьшей длины соответственно) .Блок 8 Формирования импульса окончания интервала (фиг.З ) может бытьвыполнен, например, содержащим элементы И 16 и элемент ЙЛИ 17, выход которого является выходом блока 8, а вхо. ды подключены к выходам е ( где м число различных групп интервалов аппроксимации) элементов И 16,.каждий из которыхсоединен первым входом с соответствующим управляющим входом блока 8, а вторым входом - с выходом (,И+1)-ого элемента И 16, входы которого являются первой группой информа-ционных входов блока 8. Второй груп-. пой информационных входов блока 8 являются третьи входи первых(Ф)-ого элементов И 16.Блок 4 сдвига кода представляет собой комбинационную логическую1010617 Таблица 1 3 4 Номер интервала 001 010 011 100 101 110 Код интервала Юлина интервала,8 дх ии дхп,:и . дх 2 дх 4 дх 4 ьхд 8 ьх; 1 б7 0 0 3 4 5 0 0 0 0 50 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0550 0 0 0 1 1 0 00 0 0 1 0 0 О схему, имеющую Х информационных входов, связанных с выходами разрядов счетчиков б и 11,.и такое же число,выходов, подключенных к цифровым входаМ цифроаналогового преобразователя 3. Кроме того, блок 4 имеет Уи сдвигающих входов, подключенных к выходам блока 10 формирования признака длины интервала.Блок 10 Формирования признака длины интервала также представляет 10 собой комбинационную логическую схему, которая ставит в соответствие кодовому состоянию счетчика 7 возбужденное состояние одного из своих выходов. Количество выходов блока 10 15 равно м- числу различных групп интервалов аппроксимации, отличающихся длинами интервалов, Пусть, например, после проведения аппроксимации оказалось, что все интервалы можно разТабл,2 является таблицей истиннос. ти для указанных функций -т;4. Через х 1, х, х обозначены выходы счетчика 7, а через 11 1.Ь переключательные функции, формируе,мые на выходе блока 10. 40 Таблица 2ъ 4 з г.Г45 в Выражения для переключательных функций 1 вт 4 записываем в совер бить на четыре группы: первая группа включает все интервалы с длинамидХ, далее следуют две группы интервалов с длинами, соответственно, 2 Ьх, и 46 х п;, и наконец, в четвертую группу попадают интервалы длиной АхПю 0, = =8 Ьх п . Значит Ю =4 и блок 10 дол жен иметь четыре выхода. Количество входов блока 10 равно количеству разрядов второго счетчика 7. Отсюда следует, что воспроизводимая функция содержит семь интервалов интерполяции,В табл.1 приведено соответствие каждому. интервалу интерполяции четырехраэрядного двоичного кода, формируемом во втором счетчике 7 ( состояние счетчика 7, соответствующее коду 000, является начальным).Табл.1 является основанием для синтеза блока 10 формирования признака длины интервала. шейной дизъюнктивной нормальной форме ( т.е. по единицам) и получаем,14= х, х х,чх х х= х, х,р х1, =х х х Гхх х =х ХЭ(х х)=), х1 р.Гл=х щх Хэх Х Х =Х фх (х 1/х )ххвВ соответствии с вышеприведенной системой переключательных функций блок 10 может быть реализован на пяти элементах И и одном элементе ИЛИ,Функциональный генератор работает следующим образом.Перед. началом работы поступает сигнал "Сброс" (цепи подачи не показаны), который устанавливает в исходное состояние все три счетчика,что подготавливает генератор к воспроизведению первого интервала аппроксимации, По сигналу с одного из выходов дешифратора 9 к аналоговым входам преобразователя 3 через группу 2 ключей подключаются напряжения Ои О из блока 1 аналоговой. памяти ординат, соответствующие ординатам начала и конца первого интервала. Одновременно на выходе блока 10 формируется сигнал признака первого интервала. Этот сигнал несет информацию о дли00 о,образующегося после сдвига кода и на(%щ,;,) разрядов влево, При этом на выходе прбобразователя 3 формируется напряжение 5,ц 1 Мцц+ "е 0 й 2 -1гдеТаким образом, счетчик б. Й частьили все разряды счетчика 11 функцио-Фнирют как единый счетчикПереход к следующему интервалу аппроксимации осуществляется после по-,явления единичного сигнала на выходеблока 8 Формирования импульса окончания интервала. Пусть для примера те-кущий интервал имеет длину аКи.Тогда т 4. =1 (Фиг,З), и при единично,л.20 состоянии всех триггеров. счетчика бна выходе ( и +1 )-ого элемента И 16.формируется единичный сигнал. Аналогичный сигнал. формируется также .навыходе элемента ИЛИ 17. Этот послед .ний сигнал воздействует на счетныйвход втброго счетчика 7 и переводитего в состояние, соответствукщее второму интервалу аппроксимации. Дааиф-.ратор 9 подключает через группу 2ключей напряжения соответствующихординат функции к аналоговым входампреобразователя 3. Одговремеино сигнал с выхода блока 8 сбрасызаетм "0", счетчики б и 11, переводя их темсамым в состояние, соответствующееначалу второго интервала.Дальнейшая работа функциональногогенератора протекает аналогично вышеизложенному.лИмпульс переполнения счетчика 7может служить признаком окончания работы. При необходимости генерации пе-.риодических Функций сброс счетчика 7означает переход к первому интервалу, 15 после чего работа генератора вбзобновляется в периодическом режиме. преобраэожение, 3. со)ЕОМфункция моделируется на индлинОЙ йьх Вхщр Рфф у толу блока 10 Формирования приины интервала выходной кодсдвигается на один разряд встарших разрядов по отношению 0а информационных входах блоЕслитервалепо сигназнака длблока 4стОронук коду нка 4.Такимуправляе эователь 3 . преобрасазу-фсрЬ 410цифроаналогового формируется напря.- ц,. Фъ:В с,саФеачобразом тся кодо . В 1 нюна выходе ователя Теперь преображение . Таким оциональнония аргуметервалы аность восособенноФункций скривизныблока ан м функ- разбне- инна инблокые,вх ируется ины, то а цифро кода. ейск" Ф 55 ри оалогов не первого интервала и обеспечивает соответствующую настройку блока 4, а также подключает или не подключает дополнительное число разрядов счетчика 11 к выходу счетчика б, Кроме того, сигнал с выхода блока 10 поступает на соответствующий управляющий вход блока 8 формирования импульса окончания интервала.Непосредственная работа функционального генератора начинается после прихода сигнала "Пускф на.управляющий вход генератора 5 импульсов. При этом выходные импульсы генератора 5 поступают на счетный вход счетчика б, вызывая Его заполнение, Выходное напряжение функционального генератора формируется на выходе преобразователя 3 по мере заполнения счетчиков б и 11. Сигналы управления п.еобразователем 3 поступают непосредственно с выходовблока 4Логика работы блока 4 таковаг если функция моделируется на.интервале наибольшей длины,то по сигналу блока 10 код Кф=Ас, е-А "беэ сдвига,с с( (нулевой сдвиг) передается с выходов счетчиков .б и 11 на цифровые входы преобразователя 3.В этом случае на выходе вателя 8 формируется напря Ь 3 . -1где ОИ 2 фпср -1Если функция модетервале наименьшей длобеспечивает подачуды преобразователя 3Иьа)" Ъии 3д фПбюФ браэом, в предлагаемогенераторе, эа счет нтов на неравномерные проксимации вовышается точроизведения Функции, что ажно в случае генерациизначительными изменениями п граниченной емкастиой памяти ординат.1010617 Составитель С.Карминовопко Техред М,Тепер Корректор Е.Ромк едакт 7,04рстве нногообретений иа, Ж, Ра Зак илиал ППП "Патент" Ужгород, ул.Проектна 8/37 ВНИИ по 1130Тираж Госуд елам иМоск Подписноеомитета СССРот крытийушская наб., д.