Функциональный генератор

194 СОЮЗ СОВЕТСКИХ,СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 51 6068 7 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИ По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ Т СССРТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ И ВТОРСКОМУ СВИДЕ ОБРЕТЕ ЬСТВУ разрядностью и с юищом":запоминающего устройства, подключевМом Выходами кода признака длины интервала,:а.ррсоаам Зозулядещифратора, соединенМг 0 Заходами свого; . соответствующими уиравваюйеай.и. входами иоэлектро-, счетчика с управляемой реарядностью,блока формирования имщщьса"Миаеания интервала и блока сдвига кода, подклюво. СССР ченного выходами к цифровым входам 1977, третьего цифроаналогового преобразо- СССР вателя, а информационными Входамик Выходам разрядОВ Основного счетчика и счетчющ с управляемой разрядностью,:СССРсчетный Вход которого соединен с Вйхо дом старщего разряда основного счетчис бнул ениябнул ения леме(71) Харьковский ордена ТрудоКрасного Знамени институт радники(54) (57) 1, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий генератор импуль- ройство содержит блок памятй, дещиФра.-сов, подключенный выходом к счетному тор и счетчик, счетный вход которсовходу основного счетчика, дешифратор и является Входом запомщицощего устрой-.запоминающее устройство, соединенное ства, а Выходы разрядов соединены с:, Явыходами кодов узловых значений ординат входами дешифратора, подключенного выцифровыми входами соответственно ходами к входам блока памяти, первая и.первого и Второго иифроаналоговых пре- вторая группы Выходов которого являются Ваа.образователей, подюпоченных выходами к выходами кодов узловых значений ординатаналоговым входам третьего цифроаналого заноминающегоустройстъа,атретьягруппаВого преобразователя, выход которого яв- Выходов - выищами кода признака длины цаляется выходоМ функционального генера- ., интервала запоминающего устройства ртора, о т,л и ч а ю щ и й с я тем, что 3. Генератор по и. 1, о т л и ч а юс целью повышения точности Воспроизве- щ и й с я тем,что счетчик с управляемой,дения функций, в него дополнительно вве- . разрядностью содержит элементы И и ффдени блок сдвига кода, счетчик с управ- ИЛИ и группу триггеров, Входы оляемой разрядностью и блок формирова- которых соединены с входом ония импульса окончания интервала, сое- счетчика с управляемой разрядностью, афВдиненный первой и второй группами ин- выходы являются выходами разрядовформационных входов с выходами разря- счетчика с управляемой разрядностью, .дов соответственно основного счетчика причем ка,ждый 1-й (1 Й 4п,и счетчика с управляемой разрядностью, а где и - общее количество разрядов счеъвыходом - с входами обнуления основно- чика с управляемой разрядностью)го счетчика и счетчика с управляемой э нт ИЛИ подключен каждым-ым(1 = и+1) входом к-му управляющему входу счетчика с управляемой разрядностью, а выходом - к первому входу -го элемента И, соединенного выходом со счетным входом, 1 -го триггера, подключенного выходом к второму входу ( 1 +1)-го элемента И, причем первый элемент И соединен вторым входом со счетным входом счетчика с управляемой разрядностью, а и -й элемент И подключен первым входом и выходом соответственно к первому управляющему , входу счетчика с управляемой разрядностью и к счетному входу и-го триггера. 4. Генератор по и. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что блок формирования импульса окончания интервала содержит элементы И и элемент ИЛИ, выход которого является выходом блока формирования импульса окончания интервала, причем каждый 1-й (1 1 р, где вколичество различных групп интерваловаппроксимации) элемент И подключен выходом к соответствующему входу элемента ИЛИ, первым входом - к 1-му управляющему входу блока формированияимпульса окончания интервала, а вторымвходом - к выходу ( Ф+1)-го элемента И,входы которого являются первой группойинформационных входов блока формированияимпульса окончания интервала, а третьивходы первых ю элементов И являютсявторой группой информационных входовблока формирования импульса окончанияинтервала..Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к генераторам нелинейных функций с циф-. ровым хранением данных о воспроизводимой функции и анюлоговым представде ф 5 нием выходного сигнала.Известен функциональный генератор содержащий цифроаналоговые преобразовате ли, управляемый инвертор, интегратор, компараторы, блок управления, ис О точник опорного напряжения, счетчик, блок памяти и суммирующие усилители Г 1 .Недостатком данного функционального генератора является пониженная инструментальная точность воспроизведения. функций.Известен также функциональный генератор, содержащий формирователь импульсов, счетчик, блок памяти, блок поразрядного сравнения кодов, коммутатор и резисторную матрицу 123Недостатком данного функциональногогенератора является пониженная методичес. кая точность воспроизведения нелинейных функций.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, подключенный выходом к счетному входу основного счетчика, дешифраторы и запоминающее устройство, с оединенное выходами кодов узловых значений ординат с цифровыми входамисоответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей, подключенных выходами к аналоговым входамтретьего цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходомфункционального генератора, а цифровыевходы соединены с выходами разрядовосновного счетчика, подключенного входами управления реверсом к входам запоминающего устройства и к выходамтриггера, соединен ного установочнымивходами с выходами двух дешифраторов,вхопы которых подключены к выхоцамразрядов основного счетчика 3.Недостатком известного устройстваявляется пониженная точность воспроизведения функций из-за равномерного характера разбиения на интервалы аппроксимации,Целью изобретения является повышениеточности воспроизведения функций.Эта цель достигается тем, что вфункциональный генератор, содержащийгенератор импульсов, подключенный выходом к счетному входу основного счетчика, дешифратор и запоминающее устройство, соединенное выходами кодов узло.вых значений ординат с цифровыми входами.соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей, подключенных выходами к аналоговым входамтретьего цифроаналогового преобразова10194 теля; выход которого является выходом.функционального генератора, дополниеельно введены блок сдвига кода, счетчикс управляемой разрядностью и блок фор-мирования иМпульса окончания интервала,соединенный первой и второй группамиинформационных входов с выходами разрядов соответственно основного счетчикаи счетчика с управляемой разрядностью,а выходом - вхоцами обнуления основного 1 Осчетчика и счетиика с управляемой разрядностью и с входом запоминающегоустройства, подключенного выходами. кодапризнака длины интервала к входам дешифратора, соединенного выходами с соответствующими управляющими входамисчетчииа с управляемой ра зрядностью,блока формирования импульса окончанияинтервала и блока сдвига кода, подключенного выходами к цифровым входамтретьего цифроаналогового преобразователя, а информационными входами - к выходам разрядов основного счетчика исчетчика с управляемой разрядностью,счетный вход которого соединен с выходом старшего разряда основного счетчика,При этом запоминающее устройствосодержит блок памяти, дешифратор исчетчик, счетный вход которого является входом запоминающего устройства, авыходы разрядов соединены с входамид ешифратора, подключенного выходами квходам блока памяти, первая и втораягруппы выходов которого являются выходами кодов узловых значений ординат запоминающего устройства, а третья группавыходов -выходами кода признака длины интервала запоминающего устройства.При этом счетчик с управляемой разрядностью содержит элементы И и ИЛИ40и группу триггеров, входы обнуления которых соединены с входом обнулениясчетчика с управляемой разрядностью,а выходы являются выходами разрядовсчетчика с управляемой разрядностью,причем каждый 1-й. (1 4п-З.,где п - общее количество разрядов счетчика с управляемой разрядностью) элемент ИЛИ подключен каждым 4 -ым(1 % 3 й п 1+1) входом к -мууправляющему входу счетчика с управляемой разрядностью, а выходом - к первому входу 1 -го элемента И, соединенного выходом со счетным входом 1-ютриггера, подключенного выходом к второму входу (1+1)-го элемента И, причем первый элемент И соединен вторымвходом со счетным входом счетчика с 64 4управляемой разрядностью, а п.-й элемент И подключен первым входом и выходом соответственно к первому управляющему входу счетчика с управляемой разрядностью и к счетному входу й-го триггера. При этом блок формирования импульса окончания интервала содержит элементы И, и элемент ИЛИ, выход которого является выходом блока формирования импульса окончания интервала, причем каждый -й (Ф.й 1 й М, где а - количество различных групп интервалов аппроксимации) элемент И подключен выходом к соотвеъ. ствующему входу элемента ИЛИ, первым входом - к-му управляющему входу блока формирования импульса окончания интервала, а вторым входом. - к выходу ( Уи +1)-го элемента И, входы которого являются первой группой информационных входов блока формирования импульса окончания интервала, а третьи входы первых ю элементов И являются второй группой информационных входов блока формирования импульса окончания интер валаеНа фиг. 1 изображена блок-схема функционального генератора и запоминающего устройства; на фиг. 2 - блок-схема счетчика с управляемой разрядностью: на фиг. 3 - схема блока формирования импульса окончания интервала.функциональный генератор (фиг, 1) содержит генератор 1 импульсов, подключенный выходом к счетному входу основного счетчика 2. Запоминающее устройство 3 соединено выходами кодов узловых значений ординат с цифровйми входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей 4 и 5. Выходы преобразователей 4 и 5 подключены к аналоговым входам третьего цифроаналогового преобразователя 6, выход которого является выходом функционального генератора. Блок 7 формирования импуль са окончания интервала соединен первой и второй группами информационных входов с выходами разрядов соответственно основного счетчика 2 и счегчика 8 с управляемой разрядностью, а выходомс входами обнуления счетчиков 2 и 8 и с входом запоминающего устройства 3,Запоминающее устройство 3 подключено выходами кода признака длины интервала к входам дешифратора 9, Выходы дешифратора 9 соединены с соответствующими управляющими входами счетчика 8, блока 7 и блока 10. сдвига кода. Блок 10 подключен выходами к цифровым входам% 1010 цифроаналогового преобразователя 6, а информационными входами - к вькодам разрядов счетчиков 2 и 8. Счетчик 8 соединен счетным входом с зыходом старшего разряда счетчика 2. Запоминаю шее устройетво 3 может быть выполнено, например, содержашим блок 11 памяти, дешифратор 12 и счетчик 13, счетный вход которого является входом устройства 3, а выходы разрядов соединены с 1 е входами дешифратора 12. Вькоди дешифратора 12 подключены к входам блока 11 памяти, первая и вторая группы выходов которого являются выходами кодов узловьк значений ординат устройства 3, а И третья группа выходов - выходами кода признака длины интервала. Счетчик 8 с управляемой разрядностью (фиг. 2) может быть выполнен, например, содержащим элементы И 14 и ИЛИ 15 и группу 20 триггеров 16, входы обнуления которых соединены с входом обнуления счетчика 8, а выходы являются выходами разрядов счетчика 8, Каждый 1-й (1 1 игде и - общее количество разрядов И счетчика 8) элемент ИЛИ 15 подключен каждым-м (= 3 - и+1) входом к 5 -му управляющему входу счетчика 8, а выходом - к первому входу 1. -го элемента И 14, соединенного щ выходом со счетным входом 1 -го триггера 16, подключенного выходом к вто.- рому входу ( 1+1)-го элемента И 14.Первый элемент И 14 соединен вторым входом со счетным входом счетчика 8, а и-й элемент И 14 подключен первым входом и выходом соответственно к первому управляющему входу счетчика 8 и к счетному входу п-го триггера 16. Блок 7 формирования импульса окончания интервала (фиг. 3) может быть выполнен, например, содержащим элементы И 17 и элемент ИЛИ 18, выход которого является выходом блока 7. Каждый-й (4м, где щ - количество различ ных групп интервалов аппроксимации) элемент И 17 подключен выходом к соответствующему входу элемента ИЛИ 18, первым входом - к 1-му управляющему входу блока 7 а вторым входом - к вы 56 ходу ( и+1)-го элемента И 17, входы которого являются первой группой информационных входов блока 7. Третьи входы первых и элементов И 17 являются второй группой информационных входов блока 7. Блок 10 сдвига кода представляет собой комбинационную логическую схему, имеюшую С,информационных входов (где ф О - количество двоичных 484 бразрядов, необходимое для представленияинтервала аппроксимации наибольшей длины (Ьщ 0% ) и такое же число выходов.Количество управляющих входов блока 10,аналогично блоку 7, равно количествуразличных групп интервалов аппроксимации, Общее количество разрядов счетчика8 выбирается равным.и ЧЪох Ф,;(гдеколичество двоичных разрядовнеобходимое для представления интервалааппроксимации наименьшей длины 6 Хщ 1 и ),.Дешифратор 9 ставит в соответствиекодовому состоянию счетчика 13 возбужденное состояние одной иэ вькодных шин.Количество выходных шин дешифратора 9соответствует числу различных групп интервалов аппроксимации, отличающихсядлинами интервалов. Пусть, например,после проведения аппроксимации оказалось, что все интервалы можно разбитьна четыре группы; первая группа включает все интервалы с длинами ДХ ,далее следуют две группы интерваловс длинами срответстиенно 2 ЬХр,ирд;,и, наконец, в четвертую группу.попадают интервалы длиной ЬХдщаХ 1 иИз рассмотренного примера следует, чтоМ д 4 дешифратор 9 должен иметь четыревькода. Количество входов дешифратораравно количеству триггеров второгосчетчика 13.Перед началом работы генераторапроизводится его программирование, которое заключается в записи в блок 11памяти кодовых значений й и М,.соответствую 5 цих ординатам границ-гоинтервала аппроксимации (для всех)а также кода Чпризнака интервала9 иаппроксимации,Перед работой генератора поступаетсигнал фСбросф (цепи подачи этого сигнала не показаны), который устанавливаетв исходное состояние все три счетчика,что подготавливает генератор к воспроизведению первого интервала аппроксимации. Это значит, что состояние счетчика 13 отвечает первому интервалу аппроксимации. Указанное состояние счетчика 13 дешифрируется дешифратором 12,который выполняет функции адресногоблока по отношению к блоку 11 памяти,При этом иэ блока 11 памяти будетпроисходить считывание информации, относящейся к первому интервалу. КодыМ и М 2 преобразуются с помошью цифроаналоговых ц.еобразователей 4 и 5 внапряжения ци 02, поступа 1 ощие нааналоговые входы третьего цифроаналого1019464 . 8о разрядов влево. При этом на выходе пре образователя 6 формируется напряжениеСЪюсирми- .Ц=Ц+ -ед5%аею: 7вого нреобразователя 6. Одновремещкодй 3 поступает на входы дешифраЯМтора 9, сигнал с выхода которого настравает блок 10 сдвига кора., блок 7 форования импульса окончания интервалаи (Ъщ -3 ю 1 И ) элементов И 14,а также (%иаъ -ии-ф логическихэлементов ИЛИ 15, входящих в составсчетчика 8,Непосредственная работа функционалЬ 0кого генератора начинается после прихода сигнала Пуск на управляющий входгенератора 1 импульсов. При этом выходные. ийульсы генератора 1 поступаютна счетыай вход счетчика 2, вызьщая . 5его заполнение. Выходные напряженияфункцйонального генератора формируютсяна выходе цифроаналогового преобразо: вателя 6. по мере заполнения счетчиков 2 и 8. Сигналы управления цифро 20аналогоиай преобразователем 6 поступают непосредственно с выходов блока 10 сдвига кода. Логика работыблока 10 такова: если функция моделируется на интервале наибольшей длины, 35то по сигналу дешифратор 9 код 8 о =9 лваФма е" Ф 1,"Ас( безсдвига(нулевой сдвиг) передается с выходовсчетчиков. 2 и 8 на цифровые входыпреобразователя 6. В этом случае на 30его выходе формируется напряжение 3 где Оако яо %маЕсли функция моделируется ва интервале длиной ИЬ=ЬХв,1 и Хф"ф" 1,то по сигналу дешифратора 9 выходной код блока 10 сдвигается на один разряд в сторону старших разрядов по отношению к коду на входе блока 10. Таким образом, пвеобразователь 6 управляется кодом и 113сд .Фюа - Ф Фифа-ф"ФеюоОТеперь на выходе цифроаналогового. преобразователя 6 формируется напряжениеы,ц, ШьОЮЦ50 где 0 си 1дайвах сдЕсли, наконец, функция моделируетсяна интервале наименьшей длины, тоблок 10 обеспечивает подачу ва цифровые55входы преобразомтеля 6 кода Мс,Фмси-Ч май. .%щм дЪ ми- " Ы 1 00;.,О, образующегося после сдвигакода К наСтоъ-%и 1 и Филигде О%ИТаким образом, счетчики 2 и 8 функц копируют как единый счетчик.Банример, если текущий интервалимеет наиболыпую длину, то на выходедешифратора 9 появляется сигнал, оторый, проходя через все элементыИЛИ 15,:открывает все элементы И 14.Тем самым все триггеры 16 соединяютсямежду собой и с выходом триггера старшего разряда счетчика 2 в единый(аразрядный двоичный счетчик, причем сигнал переноса формируется при измененииинформации на выходе предыдущего триг 1 в. ОПереход к следующему интервалу аппроксимации осуществляется после появленя единичного сигнала на выходе бло, ка 7 формирования импульса окончанияинтервала. Пусть для примера текущийинтервал имеет длину Ь)(,ии . Тогдапри единичном состоянии всех триггеровсчетчика 2 на выходе ( э+1)-го элемен-.та И 17 формируется единичный сигнал.Аналогичный сигнал формируется такжена выходе в -го элемента И 17 и навыходе элемента ИЛИ 18, Этот последний сигнал воздействует на счетный входсчетчика 13 и переводит его в состояние,соответствующее второму интервалу аппроксимации. Дешифратор 12 инициируетадресные шивы блока 11 памяти, .из которого происходит считывание информации,относящейся к второму интервалу. Коды Й 2и йпреобразуются с помошью цифроаналоговых преобразователей 4 и 5 в напряженияи 03, постунаюцие иа аналоговые вкоаыцифроаналогового преобразователя 6, Одновременно сигнал с выхода бпока 7 сбрасывает в 0 счетчики 2 и 8, переводя их темсамым в состояние, соответствующее началу второго интервала,Дальнейшая работа функциональногогенератора протекает аналогично изложенному. При необходимости сглаживаниявыходного напряжения на выходе функционального генератора может быть включен фильтр,Импульс переполнения счетчика 13может служить признаком окончания работы устройства. При необходимости генерации периодических функций сброс счет 9 1010464, 10чика ХЗ означает переход к первому воспроизведения функции при сохраненииинтервалу аппроксимации, после чего ра емкости блока цифровой паМяти можетбота устройства возобновляется в периодя быть существенно повышена за счет того,ческом режиме. что длины интервалов аппроксимации вы бираются, исходя из поведения функции,Таким образом, в отличие от известно- т.е. от ее кривизны на каждом конкретномго, в предлагаемом генераторе точность интервале,1019464 Редак 706 Подписноерственного комитета СССРизобретений и открватий, Ж, Раувская наб., д. 4/ з 370644 Тираж ВНИИПИ Госуда по делам 113035, Москва