Цифровой генератор периодических функций

+ (3-1)Т; 50 55 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах имитационного и полунатурного моделирования, преимущественно для имитации входных сигналов,Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат.На Фиг.1 представлена функциональная схема цифрового генератора периодических функций; на Фиг.2 - временная диаграмма начальной загрузки генератора; на Фиг, 3 - временная диаграмма работы генератора, 15В состав цифрового генератора периодических функций входят задающийгенератор 1, элемент И 2, ВЯ-триггер3, счетчик 4, первый блок 5 сравнения, счетчик 6, второй блок 7 сравне- Ония, элементы И 8 и 9, группа элементов И 1 О, элемент ИЛИ 11, элемент 12задержки, дешифратор 13, счетчик 14,элемент И 15, счетчик 16, блок 17 памяти коэффициентов крутизны, блок 18 25памяти кодов длительности, элементИ 19, элемент 20 задержки, элементИЛИ 21, ВЯ-триггер 22, элемент 23 задержки, элементы И 24 и 25, элементИЛИ 26, элементы И 27 и 28, элемент ЗОИЛИ 29, элемент 30 задержки, элементНЕ 31, элемент И 32, элемент 33 задержки, элемент И 34 и элемент НЕ 35.На Фиг.1 обозначены вход 36 сигналов сопровождения данных цифрового 35генератора периодических функц 1 Й,вход 37 сигнала выбора генератора,группа информационных входов 38 цифрового генератора периодических функций, вход 39 сброса цифрового генератора периодических функций, вход 40пуска цифрового генератора периодических функций и группа информационных выходов 41 цифрового генераторапериодических Функций, 45Цифровой генератор периодическихФункций вырабатывает периодическиефункции, описываемые выражением Ла - Л 5= (Л,0);1 Ч1 - 1,.уооТгде ч , ч - симметричные единичные Функции;К, - производная генерируе.мой функции на временном интервале ;(11,) ), т,(11 )1, определяющая крутизнуФункции на этом интерв але;значение Функции,определяющее длительностьвременного интервала1( 1) .1 ) С() Цгенерируемой Функции;начальное значениеоФункции, определяющеефазовый сдвиг;Т - период генерируемойФункции;Б - количество интерваловразбиения задаваемойФу 1 кции;1 - количество периодовгенерируемой Функции,Цифровой генератор периодических функций работает следующим образом,Перед началом работы генератор устанавливается в исходное состояние. При этом на вход 39 сброса цифрового генератора периодических функций приходит сигнал, который устанавливает в нулевое состояние счетчики 6 и 14 и триггер 3, Кроме того, сигнал с входа 39 поступает через первый вход элемента ИЛИ 11 и через элемент 12 задержки на вход сброса счетчика 4, устанавливая его в нулевое состояние, через второй вход элемента ИЛИ 21 и через элемент 23 задержки на вход установки сброса счетчика 16, а также с выхода элемента ИЛИ 21 на вход сброса ВБ-триггера 22. При этом последний устанавливается в нуле-вое состояние, В результате открывается элемент И 15, н закрывается элемент И 25, Кроме того, нулевой адрес на выходе счетчика 4 устанавливается на адресных входах блоков 17 и 18 памяти и на р-входах элемента 19.5 157056Затем производится ввод цдчдльцых поступдет цд адресцьц входы первогоданных. При этом цд входе 37 выбораблокд 17 пдмятигенератора устанавливается потенциал, При появлении цд входе 36 устройкоторый открывает элементы И 24 32стнл заднего Фронта второго импульса5О группы и разрешает прохождение па- ца выходе элемента НЕ 31 формируетраллельцых кодон начальных значений ся импульс, который, пройдя через элепараметрон, определяющих нид генери- ецты И 32 и 27, поступает ца входРуемой функции, с входов 38 генерато- записи/считывания блока 7 памяти ира через элементы И 10 группы ца вхо разрешает запись во нторую .,чейкуды параллельной записи второго 6 и блока 17 памяти кода обратного значетвертого 16 счетчиков, а также на чения коэффициента К определяющегоинформационные входы первого 17 и крутизну генерируемой Ауцкции на втовторого 8 блоков памяти. Однонремен- ром временном отрезке С Сино на вход 36 сигналов сопронождения 15 поступающего на информационные входыданных генератора с периодом 1 пос блока 17 памяти с входов 38 гецерато 1тупают импульсы сопровождения парал- ра через элементы И 1 О группы.лельных кодов параметров. Процесс записи параметров в блокПервый импульс, поступающий на 17 памяти повторяется до момента повход 36 устройства, пройдя через эле явления и-го импульса (где и - колименты И 24 и 15 на счетный вход счет- честно ячеек памяти в блоке 17 памячика 14, увеличивает его значение на ти, такое же количество ячеек в блоединицу, Код 01 на выходах счетчика ке 8 памяти, ц = 2 , ш - количество14 вызывает появление на третьем вы- информационных выходон счетчика 16),ходе дешифратора 13 потенциала, кото который с входа 36 устройства,пройрый открывает элемент И 27 и, пройдя дя через элементы И 24 и 25, а затемчерез элемент ИЛИ 29 и задержавшись через первый вход элемента ИЛИ 26,на элементе 30 задержки на время поступает на счетный вход счетчикал16 и увеличивает его значение на едиустанавливает ВЯ-триггер 222 30 ницу. В результате на выходе счетчив единичное состояние. В результате ка 16 устанавливается код адресазакрывается элемент И 15, блокируя последней ячейки памяти, который поспрохождение следующих сигналов сопро- тупает на адресные входы блока 7вождения данных с входа 36 на счетный памяти, При появлении на входе 36вход счетчика 14, и открывается эле устройства заднего Фронта и-го иммент 25,лпульса на выходе элемента НЕ 31 форЧерез время, равное" на вы- мируется импульс, который, пройдячерез элементы И 32 и 27поступаетходе элемента НЕ 31 формируется им- ка вход записи/считывания блока 17пульс, который, пройдя через элементыО памяти и разрешает запись в последИ 32 и 27, поступает ца вход записи нюю ячейку блока 17 памяти кода Обсчитывания блока 17 памяти и раз ешаРазРеша ратного значения коэффициента К ,опет запись в первую ячейку памяти с нуСфределяющего крутизну генерируемойлевым адресом блока 17 памяти ко аи кода Функции на последнем, в пределахобратного значения коэффициента К, периода Т, временном отрезкеопределяющего крутизну генерируемойФункции на первом временном отрезкеСС,и поступающего на информационные входы блока 17 памяти с входе счетчика 16 кодадов 38 генератора через элементы И 10ней ячейки памяти кото ый поорый пораряд 50 но поступает на ш входов элементаВторой импульс с входа 36 устройИ 19 на (ш+1)-й нхо( )- ход которого поданства, пройдя через элементы И 24 и 25,положительный потецпиаотецпиал с нулевогоа затем через первый вход элемента7 выхода ВБ-т игге д 3р р. 3, на выходе элеИПИ 26, поступает цд счетный вход-Юьмента И 19 Фо ми уетсяР р. тся импульскотосчетчика 16 и увеличиндет его значе-155ние на единицу, В результате на выхорый, задержавшись цд 2 с 1 поступаде счетчика 16 устдцднцинается код ет ца первыйвход элемента ИЛИ 21 иадреса второй ячейки памяти, который затем ца вход установки в ноль Ня 1517015О 15 го 25 30 35 40 45 50 55 триггера 22, д также на вход элемента 23 задержки.В результате триггер 22 будет установлен в нулевое состояние. Приэтом открывается элемент И 15 и закрывается элемент И 25, Кроме того,в момент прихода на вход 36 устройства (и+1)-го импульса сигнал с выходаэлемента 23 задержки, осуществляющий1задержку на -- 7 поступает на входустановки в ноль счетчика 16 и устанавливает его в нулевое состояние.При этом на выходе элемента И 19 появляется нулевой потенциал.На этом запись параметров в блок17 памяти заканчивается.Поступающий на вход 36 устройства (п+1)-й импульс, пройдя через элементы И 24 и 5 на счетный вход счетчика 14, увеличивает значение счетчика 14 на единицу, Код 02 на выходахсчетчика 14 вызывает появление начетвертом выходе дешифратора 13 потенциала, который открывает элементИ 28 (элемент И 27 при этом закрывается) и, пройдя через элементлИЛИ 29 и задержавшись нана2элементе 30 задержки, устанавливаетВБ-триггер 22 в единичное состояние.В результате закрывается элементИ 15, блокируя прохождение следующихсигналов с входа З 6 устройства насчетный вход счетчика 14, и открывается элемент И 25.Через время, равное внавыходе элемента НЕ 31 формируетсяимпульс, который, пройдя через элементы И 32 и 28, поступает на входзаписи/считывания блока 18 памяти иразрешает запись в первую ячейку памяти с нулевым адресом блока 18 памяти кода значения Л определяющегодлительность временного интервалаС О, С,генерируемой функции ипоступающего на информационные входыблока 18 памяти и с входов 38 генератора через элементы И 10 группы.Далее процесс записи параметров вблок 18 памяти аналогичен записи вблок 17 памяти. При этом в блок 18памяти последовательно занос.ятся значения,1 определяющие вид2 ф сгенерируемой Функции,К моменту прихода (2 пФ 1)-го импульса на вход З 6 устройства В-григгер 22 установлен в нулевое состояние, элемент И 25 закрывается, элемент И 15 открывается. В момент прихода (2 п+1)-го импульса на вход 36устройства счетчик 16 устанавливается в нулевое состояние, и на выходеэлемента И 9 Формируется н левойпотенциал,Поступающий на вход 36 устройства (2 п+1)-й импульс, пройдя черезэлементы И 24 и 15 на счетный входсчетчика 14, увеличивает его значение на единицу, Код ОЗ на выходахсчетчика 14 вызывает появление навтором входе дешифратора 13 импульсазаписи данных в счетчик 16, которыйразрешает запись в этот счетчик кода начального значения адреса,определяющего начальную фазу генерируемой функции и поступающего на информационные входы этого счетчика свходов ЗЯ генератора через элементыИ 10 группы,Поступающий на вход 36 устройства (2 п+)-й импульс, пройдя черезэлементы И 24 и 15 на счетный входсчетчика 14, увеличивает его значение на единицу. Код 04 на выходахсчетчика 14 вызывает появление напервом входе дешифратора 13 импульса записи данных в счетчик 6,который разрешает запись в этот счетчиккода начального значения Л, генерируемой функции, поступающего на информационные входы этого счетчика свходов 38 генератора через элементыИ 10 группы. При этом В, равно значению ячейки блока 17 памяти с адресом, который на единицу меньше записанного на предыдущем шаге в счетчик 16. Если в счетчике 16 записанонулевое значение, т,е. адрес первойячейки памяти, то Л, = Мз,На этом ввод начальных данных заканчивается, На информационных выходах блока 17 памяти устанавливаетсязначение кода обратного значения коэффициента, определяющего крутизнугенерируемой функции на временноминтервале С Си выбираемогоиз ячейки блока 17 памяти по начальному адресу, код которого находитсяна выходах счетчика 16При этом шпервьж выходов блока 17 памяти подключены к вторым входам первого блока 5 сравнения. А значение (в+1)-гоинформационного выхода блока 17 памяти определяет режим работы реверсивного счетчика 6, Если на (ш+1)-м1 О информационном выходе блока 17 памяти положительный потенциал, то элемент И 9 открыт, а элемент И 8 закрыт, и счетчик 6 работает в режиме5 вычитания, Если на (щ+) -и информа-ционном выходе блока 7 памяти нулевой потенциал, то элемент И 9 закрыт, а элемент И Я через элемент НЕ 35 открыт.Затем на вход 40 сигнала пуска цифрового генератора периодических Функций поступает импульс, который, пройдя на вход установки в единичное состояние ВБ-триггера 3, переводит 15 его в единичное состояние.Появление положительного потенциала на прямом выходе первого НБ- триггера 3 разрещает прохождение тактирующих импульсов с выхода задающе го генератора 1 через элемент И 2 на счетный вход счетчика 4 и, кроме того, разрешает работу элементов И 8,9 и 34. При этом на инверсном выходе триггера 3 Формируется нулевой потен циал, который запрещает работу элемента И 19.Счетчик 4 осуществляет подсчет импульсов, поступающих с задающего генератора 1. Когда код на единичных 30 выходах счетчика 4 равен коду значения обратной величины коэффициента К генерируемой Функции, который хранится в выбранной ячейке блока 17 памяти, на выходе равенства первого блока 5 сравнения появляется сигнал, который, пройдя через элемент И 9, если в (я+1)-м разряде выбранной ячейки находится единица,определяющая отрицательную крутизну генери руемой Функции на временном интервале С, С поступает на вычитающий вход счетчика 6 или, пройдя через элементы НЕ 35 и И 8, если в (в+1)-м разряде выбранной ячейки находится нуль, определяющий положительную крутизну генерируемой Функции, поступает на суммирующий вход счетчика 6, Вследствие этого значение генерируемой функции получает отрицательное0 или положительное приращение соответственно.Кроме того, сигнал с выхода равенства первого блока 5 сравнения каждый раз поступает через второй вход эле 15 мента ИЛИ 11 и через элемент 12 задержки на вход установки в нулевое состояние счетчика 4 и сбрасывает его в нулевое состояние, подготавливая к следуюпему циклу счета. Элемент12 задержки осуществляет задержку на1где- период поступлениятактирующих импульсов с выхода задающего генератора 1.Процесс повторяется до тех пор,пока код значения генерируемой функции, хранящийся в счетчике С, не станет равным коду значения 3 , опреде"ляющего длительность временного интервала ГСО, С,генерируемой Функциии поступающего с информационных выходов блока 18 памяти на вторые входывторого блока 7 сравнения, Код значения Э выбирается из ячейки блока18 памяти по начальному адресу, который с выхода счетчика 16 поступаетна адресные входы блока 18 памяти.Тогда на выходе равенства второгоблока 7 сравнения появляется сигнал,который, пройдя через элемент 33 задержки, открытый элемент И 34 и второй вход элемента ИЛИ 26, поступаетна счетный вход счетчика 16 и увеличивает значение счетчика 16 на единицу. Элемент 33 задержки осуществля,ет задержку на 1/2. В результатена выходе счетчика 16 появляется кодзначения следующего адреса, которыйпоступает на адресные входы блоков17 и 18 памяти и определяет значенияК и Ь для следующего временного интервала С С ,Далее процесс на временном интервале С, Сразвивается аналогично его протеканию иа временном интервале С, С, . При этом счетчик 4осуществляет подсчет нмпульсов,поступающих с задающего генератора 1.Когда код на единичных выходах первого счетчика 4 будет равен коду значения обратной величины коэффициента К, который хранится в выбраннойячейке блока 17 памяти, на выходе равенства первого блока 5 сравненияпоявляется сигнал, который осуществляет приращение счетчика 6 и сброс счетчика 4. Процесс повторяется до техпор, пока код значения генерируемойФункции, хранящийся в счетчике 6, нестанет равным коду значения, ,который хранится в выбранной ячейке блока 18 памяти. Тогда на выходе равенства второго блока 7 сравнения появляется сигнал, который, пройдя черезэлемент 33 задержки, элементы И 34 нИЛИ 26, поступает на счетный вход12 17015 45 15счетчика 16 и увеличивает значениесчетчика 16 на единицу. В результатена выходе счетчика 16 появляется кодзначения следующего адреса, которыйпоступает на адресные входы блоков17 и 18 памяти и определяет значенияК и М для следующего временногоинтеРвала С , Сз,1,Процесс, анало гичный опис анномуна временных интервалах С С, 1 иС С , повторяется для остальныхвременных интервалов. В конце временного интервала 1 Сз С 5 1 навыходе равенства второго блока 7сравнения появляется сигнал, который,пройдя через элемент 33 задержки,элементы И 34 и ИЛИ 26, поступаетна счетный вход счетчика 16 и переводит его иэ состояния, когда на единичньж выходах счетчика 16 будут положительные потенциалы, в нулевоесостояние, соответствующее начальному адресу для следующего периода генерируемой периодической Функции.Весь описанный процесс, начавшийся после установки в единичное сос"тояние НБ-триггера 3, повторяется1 раз, т.е. необходимое число периодов Т генерируемой периодическойфункции.Ф Формула изобретенияЦифровой генератор периодических Функций, содержащий два счетчика, блок памяти коэффициентов крутизны, причем выход первого счетчика подключен к адресному входу блока памяти коэффициентов крутизны, выход второго счетчика подключен к информационному выходу генератора, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения аппаратных затрат, он содержит третий счетчик, два блока сравнения, БЛ-триггер, два элемента задержки, элемент ИЛИ, блок памяти кодов длительности, четыре элементаИ, элемент НЕ, причем первый входпервого элемента И подключен к входусинхронизации генератора, прямой выход НБ-триггера подключен к первымвходам второго, третьего и четвертого элементов И и к второму входу первого элемента И, вьжод которого подключен к счетному входу третьего счетчика, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения,выход равенства которого подключен квторым входам второго и третьего эле ментов И и к первому входу элементаИЛИ, выход которого через первый элемент задержки подключен к входу сброса третьего счетчика, 1 информационных вьжодов блока памяти коэффициен тов крутизны поразрядно подключены квторому входу первого блока сравнения,(1+1)-й информационный выход блокапамяти коэффициентов крутизны подключен к третьему входу второго элемента 25 И и через элемент НЕ к третьему входу третьего элемента И, выход которого подключен к суммирующему входувторого счетчика, вычнтающий вход которого подключен к выходу второго ЗО элемента И, выход второго счетчикаподключен к первому входу второго блока сравнения, вьжод равенства которого через второй элемент задержки подключен к второму входу четвертого 35элемента И, выход которого подключенк счетному входу первого счетчика,выход которого подключен к адресномувходу блока памяти кодов длительности, информационный вьжод которого 4 О подключен к. второму входу второгоблока сравнения, входы сброса БЯтриггера, первого и второго счетчиков и второй вход элемента ИЛИ подключены к входу сброса генератора,вход установки ВЛ-триггера подключенк входу пуска генератора.31517015 Составитель СКурош Техред Л.Олийнык Корректор Т,Малец Редактор О.Ирковецкая Заказ 6390/50 Тираж 668 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5