Цифровой программируемый генератор сигналов

Союз Советски кСоциалистическиеРеспублик ои 860292 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М, Кл,Н 03 К 3/02 9 пударстеенны 11 камнтет СССР ао делам нзебретеннй и аткрытнйДата опубликования описания 30.08.81,(72) . Автор изобретени Н.Крен 71) Заявитель авский государственный у тот:,4) ЦИФРОВОЙ ПРОГРАММИРУЕНЫИ ГЕНЕРАТ СИГНАЛОВо как источник сиг а с заданаконом изм качестве ц преобразо Изобретение относится к синтезуаналоговых сигналов цифровымметодом и может быть использованым, программируемым з енения в различных областях науки и техники.Известны цифровые функциональные генераторы, содержащие делитель частоты, преобразователь код-напряже 0 ние, счетчик столбцов, счетчик строк, двадешифратора, схему управления. коэффициентом деления делителя шину входной частоты 1.11.Однако этот функциональный гене 1 ратор позволяет достаточно точно синтезировать аналоговые сигналы только с плавно меняющейся первой производной, а периодический сигнал и любой сигнал с достаточно сложным заЗВ коном изменения он не синтезирует. .Переход от одного генерируемого: аигнала к другому требует некоторой перестройки схемы, в Частности дешифратора, что затрудняет эксплуатацию генератора.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является цифровой генератор, который содержит днапазонный генератор тактовой часто-, ты, выход которого соединен сс входом пересчетной схемы, последовательно соединенные постоянное запоминающее устройство цифроаналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, усилитель и аттенюатор, причем адресный вход по".тоянного запоминающего устройства соединен с адресчым выходом пересчетной схемы, Генератор также содержит блок управления, вход которого соединен с выходом пересчетной схемы, а два выхода соединены с соответствующими входами синхронизации постоянного запоминающего устройства и цифроаналогового преобразователя 21.Использовние в ифрового функционального вателяпостоянного запоминающего устройстваограничивает класс генерируемых функций до одной, заданной таблицей истинности постоянного запоминающегоустройства. Переход с одной генерируемой Функции на другую можно осуществить только заменой постоянного запоминающего усгройства на дру",гое, с соответствующей таблицей истинности,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей в части формирования сигналов любого заданноговида путем его программирования.Указанная цепь достигается тем,что в цифровой программируемый генератор сигналов, содержащий цифроаналоговый преобразователь, блокФормирования адреса, перестраиваемый генератор тактовых импульсови блок управления, введены последовательно, соединенные по информационному каналу блок носителя информации,блок ввода информации и оперативноезапоминающее устройство, выход которого соединен с контрольным входомблока ввода информации и с информационным входом цифроаналогового преобразователя, блок памяти, вход стробирования которого соединен с выходом.стробирования блока ввода информации, бпок дешифрации совпадения кодов, первый вход которого соединенс выходом блока памяти, первый элемент ИЛИ, первый вход которого сое-.динен с выходом блока дешифрации совпадения кодов, второй - с выходомсинхронизации блока ввода информации,третий - с первым выходом блока управления, со входом Старт блока вводаинформации и входом предварительной записи блока памяти, а выход соединен со входом Сброс блока формирования адреса, выход которого соединен с адресными входами оперативногозапоминающего устройства, блока памяти, и блока дешифрации совпадениякодов, а также вноввь введенные первый и второй элемент И, второй элемент ИЛИ, выход которого соединенсо счетным входом блока формированияадреса и со входом синхронизации цифроаналогового преобразователя, инвер-тор и регулируемый усилитель, причем второй выход блока управлениясовдинен с первым входом первого элемента И и через инвертор - с первымвходом второго элемента И, выходуправления блока ввода информации1 О 15 20 коммутации тактовых импульсов,25 На Фиг. 1 представлена блок-схе 30 35 40 45 соединен со входом управления блоканосителя информации и со вторым входом первого элемента И, второй вход второго элемента И соединен с выходом пврестраиваемого генератора тактовых импульсов, выходы первого ивторого элемента И соединены со входами второго элемента ИЛИ, а выходцифроаналогового преобразователя соединен со входом дополнительно введенного регулируемого усилителя, выход которого является выходом генератора.Блок носителя информации и бпок ввода информации необходимы для программирования таблицы истинности оперативного запоминающего устройства. Блок памяти, блок дешифрации совпадений кодов, блок формирования адреса и первый элемент ИЛИ необходимы для формирования адреса оперативного запоминающего устройства ОЗУ Первый и второй элемент И, инвертор,второй элемент ИЛИ необходимы для ма цифрового программируемого генератора сигналов;на фиг.2 - временныедиаграммы, поясняющие его работу,Генератор содержит блок 1 носи-. теля информации, блок 2 ввода информации, информационный вход которого соединен с выходом блока 1 носителяинформации, ОЗУ 3, информационный вход которого соединен с информацион-ным выходом блока 2 ввода информации,цифроаналоговый преобразователь ЦАП)4, информационный вход которого соединен с выходом устройства 3, а такжес контрольным входом блока 2 вводаинформации, регулируемый усилитель5, вход которого соединен с выходомпреобразователя 4, а выход являетсявыходом генератора, С помощью блока1 носителя инФормации и блока 2 вводаинформации, осуществляется ввод информации в устройство 3. В качествеблока 1 носителя информации можетбыть использован, например читникили магнитофон, приспособленный.длязаписи и считывания цифровой информации. Блок 2 ввода информации осущеставляет также контроль правильности записанной информации, сравнивая ее с вводимой,и управляет процессом получения информации с блоканосителя информации,Генератор содержит также блок 6 управления, блок 7 памяти; максимального адреса, вход синхронизации ко5 8602 торого соединен с выходом стробирования блока 2 ввода информации, блок 8 дешифрации совпадения кодов, вход кода максимального адреса которого соединен с выходом блока 7 памяти, блок 9 Фрмирования адреса, первый элемент ИЛИ 10, первый вход которого соединен с выходом блока 8 дешифрации совпадения кодов, второй - с выходом дешифратора кода начала массива данных блока 2 ввода информации, а третий - с первым выходом блока 6 управления и со входом разрешения начала. записи блока 2 ввода информации. Первый выход блока 6 управления соеди нен также. с входом предварительной записи максимально возможного адреса блока 7 памяти максимального адреса. Выход первого элемента ИЛИ 10 соединен со входом установки адреса первой ячейки устройства 3 блока 9 Формирования адреса. Второй выход блока 6 управления соединен с первым входом первого элемента И 11 и через инвертор 12 - с первым входом второго элемента И 13. Выходы элементов 11 и 13 соединены со входами второго элемента ИЛИ 14, выход которого соединен со счетным входом блока 9 формирования адреса и со входом синхронизации преобразователя 4, Второй вход элемента И 11 соединен с выходом управления блока 2 ввода информации, который .тажке соединен со входом блока 1 носителя информации. 35 Второй вход второго элемента И 13 соединен с выходом генератора 15 тактовых импульсов.С помощью блока 6 управления осуществляется управление режимом работы генератора (ввод информации или генерация), а также формируется импульс начала ввода информации. Устройство 3 выполняет функции кодового функционального преобразователя,45 где каждой кодовой комбинации текущего адреса ставится в соответствие выходной код, несущий информацию о значении сигнала в данный момент времени преобразователя 4 и регули 50 руемый усилитель 5 соответственно преобразовывают госледовательность кодовых комбинаций в аналоговый сигнал и усиливают его с изменением постоянной составляющеи до нужного55 значения. С помощью блока 7 памяти максимального адреса, блока 8 дешифрации совпадения кодов и первого 92 6 элемента ИЛИ 1 О организуется периодическое считывание информации из устройства 3. Блок 9 формирования адреса необходим для формирования адреса ячейки ОЗУ 3 в процессе записи и генерации. Первый и второй элементы 11 и 13, инвертор 12, второй элемент ИЛИ 14 выполняют функцию коммутатора тактовых импульсов, который управляется сигналом режима работы генератора, Перестраиваемый генератор 15 тактовых импулвсов является источником тактовьж импульсов с регулируемой частотой следования и необходим для работы программируемого генера тора в режиме генерации.Генератор имеет два режима работы: ввод информации - программирование таблицы истинности устройства 3 и генерация - периодическое считывание записанной в устройстве 3 информации с преобразованием ее в аналоговый сигнал.В режиме ввода информации генератор работает следующим образом.В исходном состоянии па втором выходе блока 6 управления устанавливается логическая "1", что соответствует разрешению прохождения импульсов через первый элемент И 11 и запрета через второй элемент И 3. На выходе разрешения записи блока информации 2 установлен логический О, что соответствует запрету считывания информации с носителя информации. Код адреса на выходе блока 9 Формирования адреса может быть произвольным, При воздействии короткого импульса - логической "1" с первого выхода блока 6 управления блок Формирования адреса 9 через первьй элемент ИЛИ 10 устанавливается в состояние адреса первой ячейки устрой-. ства 3, блок 2 ввода информации переходит в состояние готовности считы". вания информации, а в блок 7 памяти максимального адреса записывае ся адрес (2 +1)-го состояния, т,е. нап"1" больше, чем количество ячеек в устройстве 3 (и - число двоичных разрядов в коде адреса устройства 3), При этом кодовая комбинация, воздействующая на информационный вход блока 2 ввода информации записывается в устройство 3, а записанная с выхода его подается на контрольный вход блока 2 ввода инФормации. Если кодовая комбинация, заносимая в устрой8 б 0292 7ство 3 не совпадает с записанной, то происходит повторная запись до тех пор, пока не произойдет совпадения. Если совпадение произошло, то с выхода разрешения записи блока 2 ввода информации на вход блока носителя информации 1 и второй вход первого элемента И 11 воздействует импульс, который разрешает считывание следующего информационного слова в блоке 1 информации через первый элемент И 11 и второй элемент ИЛИ 14 подается на вход блока 9 Формирования адреса, вызывая тем самым .установку адреса следующей ячейки устройства 3. 15 При считывании кода начала массива данных в блоке 2 ввода информации происходит дешифрация этой кодовой комбинации и формирование импульса установки адреса первой ячейки устройства 3 блока 9 формирования адреса, который подается на второй вход первого элемента ИЛИ 10, и пройдя через него, у станавливает блок 9 Формирования адреса в этот адрес. После считы вания кода начала массива данных на входах текущего адреса устройства 3 блока 7 памяти максимального адреса и блока .8 дешифрации совпадения кодов устанавливается адрес первой ЭО ячейки устройства 3, в которую и заносится первое слово массива данных. Каждая ячейка устройства 3 является щ-разрядной, Информация, записываемая в устройство 3, представляет собой з 5 последовательность в-разрядных двоичных чисел, слов, значения которых пропорциональны соответствующим значениям исходного сигнала. После проверки правильности записи первого слова 40 по команде с блока 2 ввода информации через элементы И 11 и ИЛИ 14 в устройство 3 происходит установка адреса второй ячейки и разрешения считывания следующего, второго слова 45 массива в блоке 1 носителя информации, которое заносится во вторуюячейку и т.д, Последнее и-ое слово массива заносится в и"ю ячейку устройства 3. После считывания и-го сло ва массива данных блоком 2 ввода информации, вырабатывается сигнал, разрешающий ввод следующего слова, и устанавливается адрес (и+1)-ой ячейки, (и+1)-ым словом является код конца массива данных,дешифрируемый в блоке 2 ввода информации, и вырабатывается сигнал записи максимального адреса, который подается с блока 2 ввода информации на вход разрешения записи максимального адреса блока 7 памяти максимального адреса, и по которому адрес (и+1)-ой ячейки1 находящейся на адресном входе запоми) кается блоком 7 памяти и с ее выхода подается на вход максимального адреса блока 8 дешифрациисовпадения кодов, Блок 8 дешифрации совпадения кодов дешифрирует совпадение кодов и вырабатывает сигнал, который, пройдя через первый элемент ИЛИ 10 устанавливает адрес первой ячейки устройства 3 на выходе блока 9 формирования адреса. Одновременно код конца массива данных устанавливает блок 2 ввода информации в состояние запрета дальнейшего ввода данных и процесс ввода инФормации в генератор заканчивается. Максимально возможное число слов в массиве определяется емкостью устройства 3.После окончания процесса записи устройство переводится в режим гене" рации записанного сигнала. Для этого на втором выходе блока б управления логическая "1" заменяется на логический "0", что соответствует запрету прохождения сигнала через первый элемент И 11 и разрешению через второй элемент И 13. Сигнал, снимаемый с выхода генератора 15 тактовых импульсов, представляющий собой периодическую последовательноть импульсов со скважностью порядка два, пройдя через второй элемент И 13 и второй элемент ИЯ 4 14 подается на счетный вход блока 9 Формирования адреса и на вход синхронизации преобразователя 4. Для того, чтобы информация с выхода устройства 3 в буферную память преобразователя 4 записывалась без искажений, момент записи должен находиться внутри интервала установления информации на выходе устройства 3 для чего процессы установления нового адреса на выходе блока 9 Формирования адреса и записи новой информации в буферную память преобразователя 4 начинают протекать по раэличньщ фронтам импульсного сигнала с выхода второго элемента ИЛИ 14. Периодическая последовательность импульсов на счет.ном входе блока 9 формирования адреса вызывает изменение адреса на ее входе, что в свою очередь приводит к последовательному опросу ячеек уст9 860292 10ройства 3. Цифровая информация о зна- Далее иэ этого сигнала берутсячениях сигнала, считываемая с последа- выборки с интервалом д 1 (величина д йвательно перебираемых ячеек заносит- определяется необходимой точностьюся в буферную память преобразователя воспроизведения сигнала Г.на выс помощью которого и.преобразует ходе генератора) . При этом должно выся в аналоговый сигнал, Выходной сиг- полняться условие: Х- ( п где и -и фнал преобразователя 4 подается на число ячеек в устройстве 3, Значевход регулируемого усилителя, с помо- ния выборок представляются в видещью которого выставляются необходимые О(1 дй), где 1=0,1,2,3п. Теперьмаксимальное и минимальное значения О полученные значения выборок О (1 М)выходного сигнала генератора. Теку- представляются в коде генератора,щий адрес с выхода блока 9 формирова- учитывая размерность матрицы устройния адреса подаетгя также на вход те- ства 3, с целью эффективного исполькущего адреса блока 8 дешифрации сов-зования объема памяти. Для этого полупадения кодов, на вход максимального 15 ченные значения О (1 М) нормируют наадреса которого подается код макси- О, +1 О Д умножают на 2 - и берутмального адреса с выхода блока 7 на- среднее эначеие от полученного чисмяти максимального адреса. При сав- ла:падении кода текущего адреса с кодоммаксимального адреса на выходе блока 20 ,/ п(1 д).(щ,1)8 дешифрации совпадения кодов формип 1 с 1 Х п 310 /руется импульс, который через первыйэлемент ИЛИ 1 О устанавливает блок 9где ш - количество аэ я ов в слове2 -1 - максимальное ьозможное чисформирования адреса в состояние адреса первой ячейки. Таким образом, 25ло, которое может быть заесли в устройстве 3 занять под сигналписано в устройстве 3 скобУ Р е 3, скоби ячеек, то в блок 7 памяти максикиозначают операциюусреднения.мального адреса заносится адрес и+1Полученная совокупность выборокячейки и при формировании блоком 9из одного периода сигнала Г(1), переформирования адреса в режиме генераведенная в двоичный а-разрядный кодции адреса и+1 ячейки происходит скачгенератора, приведена на фиг. 2 в, Этакообраэный переход от и-ой выбираесовокупность выборок и является масмой ячейки к первой. Далее процесс счисивом данных, который вводится в усттывания информации иэ устройства 3ройство 3 генератора, В режиме генераи преобразования ее в аналоговый сиг- З 5ции производится выборка слов из устнал повторяется - происходит периоройства 3 и их преобразование с помо"дическое повторение сигнала, Частотущью преобразователя 4 в аналоговыйвыборки слов иэ устройства 3 можносигнал, Период повторений сигналаменять путем изменения тактовой чатеперь будет зависеть только от частоты генератора 15 тактовых импульстоты следования тактовых импульсрв.сов.На фиг. 2 г изображен один периодНа фиг2 изображен один периодсигнала на выходе преобразователяисходного сигнала Г(1) на интервалеГ, 3,о, 1,4 для наглядности с неотфильтрованТ.1, где Ц к - максимальное энаным спектром тактовой ч;.стоты. Этотчение сигнала, а О 4 - минимальное. 45сигнал представляет собой аппроксиСигнал Г(й) может бытьзадан как анамированный исходный сигнал с измененлитически, так и таблицей. В последным, в общем случае периодом повтонем случае он представляется соворения. После фильтрации спектра таккупностью точек на плоскости 1, 1(1)ф товой частоты сигнал подается на рея в случае необходимости, когда выгулируемый усилитель 5, где произвоборке не соответствует табличноедится усиление и восстанавливаетсязначение, может быть арроксимированпостоянная составляющая. Сигнал наодним иэ известных способов. На интервале ГО, Т на выходе генерафиг. 2 б изображен сигнал Г(й) натара изображен на фиг 2 д.интервале 0, Т 3, просуммированный с 55Цифровой программируемый генераконстантой равной 1 О 1.Теперь знамии р тор сигналов позволяет генерироватьчения сигнала находятся в интервале сигнал любого заданного вида путем егоф Ч,а,с мин .программирования. Генератор целесооб 11 86029 разно использовать как универсальный источник сигналов заданной формы в различных областях народного хозяйства в частности, в области радиосвязи и радиолокации.5Формула изобретенияЦифровой программируемый генератор сигналов, содержащий цифроаналоговый преобразователь, блок формирования адреса, перестраиваемыйгенератор тактовых импульсов и блокуправления, о тлич ающийс я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей в части Формирования сигналов любого заданного вида путем его программирования, в него введены последовательно соединенные по информационномуканалу блок носителя информации,блок ввода информации и оперативное запоминающее устройство, выходкоторого соединен с контрольным входам блока ввода информации и с инФормационным входом цифроаналогового преобразователя, блок памяти,вход стробирования которого соединен с выходом стробирования блока зоввода информации, блок дешифрациисовпадения кодов, первый вход которого соединен с выходом блока памяти, первый элемент ИЛИ, первый входкоторого соединен с выходом. блокадешифрации совпадения кодов, второйс выходом синхронизации блока ввода информации, третий - с первымвыходом блока управления, со входом Старт" блока ввода информации 40и входом предварительной записи 2 12блока памяти, а выход соединен с входом "Сброс" блока формирования адреса, выход которого соединен с адресными входами оперативного запоминающего устройства, блока памяти и блока дешифрации совпадения кодов, а также вновь введены первый и второй элемент И, второй элемент ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом блока Формирования адреса и со входом синхронизации цифроаналогового преобразователя, инвертор и регулируемый усилитель, причем второй выход блока управления соединен с первым входом первого элемента И и через инвертор - с первым входом второго элемента И, выход управления блока ввода информации соединен со входом управления блока носителя информации и со вторым входом первого элемента И,второй вход второго элемента И соединен с выходом перестраиваемого генератора тактовых импульсов, выходы первого и второго элемента И соединены со входами второго элемента ИЛИ, а выход цифроаналогового преобразователя соединен со входом дополнительно введенного регулируемого усилителя, выход которого является выходом генератора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 327467, кл, 0 Об Г 1/02. 2. Маслов И.В.,и Ругаленко Ю. В.0 цифровом синтезе гармонических сигналов. "Техника средств связи", сер. "Радиоизмерительная техника", 1977, вып. 6, с, 1-9, рис. 2.