Цифровой синтезатор функций

Цифровой синтезатор функций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 596977 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М. Кл. (22) Заявлено 15.01.76 (21) 2316497/18-24

G 06 Д 1/00 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.03.78. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания!б,ОЬМ.

Государственный комитет

Совета Миннстроа СССР по делам изаоретений и открытий (53) У ДК 68 1.33 5 (088.8) (72) Авторы изобретения В, П, Зотов, Б, А. IIapea, Г.П, Чеберда и B. В. Беклемышев (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к области автоматики, а именно к электронным устройствам, предназначенным для работы в контуре управления прочностными испытательными установками, в частности установками для испытаний объектов авиационной техники на прочность и выносл и вость.

Известно задающее многоканальное устройство, работающее в контуре управления прочностными испытательными установками, программно управляемое от ЭВМ и состоящее из основного функционального генератора и формирователей выходных аналоговых сигналов (1).

Основной функциональный генератор содержит делитель частоты, постоянное запоминающее устройство на 4096 бит, счетчик адреса, два десятиразрядных реверсивных счетчика, цифро-аналоговый преобразователь, узел связи с ЭВМ и предназначен для выработки сигнала одной (синусоидальной) формы постоянной амплитуды, формирователь выходного аналогового сигнала состоит из трех десятиразрядных регистров, сумматора, умножающего цифро-аналогового преобразователя, операционных усилителей, узла связи с ЭВМ и служит для изменения амплитуды сигнала основного функционального генератора и задания уровня постоянной составляющей выходного аналогового сигнала.

Однако извеcTHoc устройство имеет ограниченное число выходных независимых сигналов, требует затраты значительных аппаратных средств, позволяет получить только одну форму сигнала, а применение большого числа аналоговых элементов предъявляет требования к точности и стабильности работы устройства.

10 Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является синтезатор функций. который, как и данный синтезатор, содержит формирователь серий импульсов, вход которого является входом задающей частоты синтезатора, а выходы последовательнос15 теи импульсов формирователя серий импульсов через блок формирования комбинаций серий импульсов соединены с соответствующими о.iíoименными входами блока выборки серий импульсов, управляющие входы которого подключены к соответствующим управляющni«i выходам программного блока, первый управляющий вход которого подключен к одноименному выходу формирователя серий импуль«ов, и функциональные каналы, входы реверса коTophIx объединены и подключены к одноименному выходу программного блока, а выходы

596977 з являются функциональными Bblx,)>fàxlè синтезатора (2) .

Однако этот синтезатор вырабатывает аналоговые сигналы только одной (синусоидальной) формы с постоянной амплитудой ш) жест- 5 ко заданной схемной программе, что не позволяет получать сложнофункциональные сигналы Лля каждого независимого канала управления по программам от внешнего источника цифровой информации.

Целью настоящего изобретения является повышение функциональных возможностей синтезатора за счет расширения класса генерируемых функций.

Поставленная пель достигается тем, чта синтезатор содержит дополнительный формирователь серий импульсов, регистр режима, блок выработки синхроимпульсов и элемент «И», вкл)оченный между выходом блока вьюаркп с pllH импульсов н входом лаполнительнага формирователя серий импульсов, выхааы которого соединены с соответствуlolflil20 ми входами последователын)отей импульсов ф ) НКЦ110на1,1ЬНЫХ Кан алан, ВХОДЫ Задс111И Я а М— плитулы. фазы и ш)мера канала кuTopblx соели нецы с саответствуfo ffl IDI II ол) юи мсff fl t>I I II

cH HTc 3BTopB, Bxo J bI зала и я я pc>K H xl cl которого соединены с соответствуK)lll,ими Входами реfHcTpH режима, выхол паузы которого соединен с одноименным Bxo;fo» элемента «И», а выход режима — co вторым управляк)п1им входом программного блока, соатветствх ю)ций управляю1ций выход которого сослипеll со входом блока выработки синхроимпульсав, выходы которого соединены с выходами синхроимпульсов синтезатора, à также тем, !To ка>кдый функциональный канал солержит реп)стр записи и хранения ах)плитулы, блок выбора серий импульсов, сумматор серий импульсов, цифровой сглаживающий фильтр, реверсивный счетчик и цифра-аналоговый преобразователь, выход которого является выходом функционального канала, входы задания амплитуль) фазы и номера канала которого соединены с сооТветству)ашими входами регистра записи и хранения амплитуды, выходы котрого соединены с управ,)яюшими входами блока выборки серий импузbcоB, входы последовательностей импульсов которого подключены к одноименным входам функционального канала, а выходы через последовательно соединенные сумматор серий импульсов и цифровой сглажива)оший фильтр соединены со счетным входам реверсив)юго счетчика, вход реверса которого подключен к олноименному входу функционального канала, а вь ход соединен со входом цифра-аналогового преобразователя.

EIa фиг, 1 изображена структурная схема цифрового синтезатора функций; на фиг. 2 и фиг. 3 — npnxfepbf cH! HaloB, no 1 «чаемых выходах синтезатора.

Цифровой синтезатор содержит формирователи серий импульсов 1 и 2, блок формирования комбинаций серий импульсов 3, блок выборки серий импульсов 4, программный блок 5, блок выработки синхроимпульсов 6, бо

:Iv»effT «И» 7, регистр режима 8 и функциональные каналы 9 -9:-..

Формирователи серий импульсов 1 и 2 содержат двоичный счетчик 10 и блок логических кл)очей 1.

Программный блок 5 содержит реверсивный счетчик 12, дешифратор 13 и логический ключ 14.

Функциональный канал 9 содержит блок выбора серий импульсов 15, регистр записи и хранения амплитуды 16, сумматор серий импульсов 17, цифровой сглаживающий фильтр !8, реверсивный счетчик 19 и цифроаналоговый преобразователь 20.

Синтезатор работает следующим образом. ,1ля получения аналоговых сигналов синусоилальной формы (фиг. 2,а) в данном синтезаторе используется кусочно-линейная аппроксимация синусоилы, лля чего 1/4 периода синусоиды Т14 при помощи счетчика 12 и дешифратора 13 программного блока 5 делится на шесть равных по длительности диапазонов, каждому Н3 которых соответствует линейный отре3оК с определенным наклоном. Для получения аппроксимирующих отрезков синусоиды на реверсивный счетчик 19 в течение каждого диапазона подается требуемая последовательность импульсов. Причем для получения восходящей части синусоиды реверсивный счетчик 19 работает в режиме сложения, а для получения нисходящей части синусоиды — в режиме вычитания. Переключение режимов происходит по сигналу реверса, вырабатываемому дешифратором !3 программного блока 5 в мам IfT, соответству)аший максимальной амплитуде синусоиды.

Для получения последовательностей импульсоВ, поступающих на вход реверсивного счетчика 9, используется формирователь серий импульсов 1, который выдает серии импульсов со слелук)шими частотами: f 2; f/4; f/8;

f/16; f 32; !/64; !/128.

Из этих серий импульсов блок 3 формирует последователbnocTH Hxfпульсов, соответствующие аппроксимирующим участкам синусоиды:

9f 24f 39f 41f 51f 60f

128 128 28 28 128 128 2

По сигналам дешифратора 13 программного блока 5 блок 4 через элемент «И» 7 выдает требуемые последовательности импульсов на вход второго формирователя серий импульсов 2. На выходе этого формирователя получаются серии импульсов со следующими частотами: fn/4; fn/8;

fn/16; tn/32; fn/64; fn/I28; fn/256, где п — частота последовательностей импульсов, полученных на выходе блока выборки 4.

Эти серии импульсов поступают на блоки выбора серий импульсов 15 для всех функциональных каналов 9. Работой блоков управляют выходы регистра записи и хранения амплитуды 16. На эти регистры поступает двоичный код А, соответствующий требуемой амплитуде выходного аналогового сигнала. Причем этот кол поступает на регистр 16 только того

596977

5 канала 9, номер которого соответствует коду номера к3нала .х к.

На сумматор серии импульсов 17 выбрани (го канала 9 поступают серии импульсов. выбранные в соответствии с кодом амплигуды на регистре записи и хранения амплитуды 16.

С выхода сумматора 17 полученная последовательность импульсов через сглаживаюший фильтр 18 поступает на реверсивный счетчик 19 выходы которого заведены на цифро-аналоговый преобразователь 20. Реверсивный счетчик 19, как указывалось выше, управляется сигналами реверса от программного блока 5 и через интервалы времени Т)2 переключается поочередно то в режим сложения, то в режим вычитания. Число импульсов, которое поступает на вход qenepcl

1 0/0.

Для изменения фазы выходного аналогового сигнала на 180 на 1-ый разряд регистра 16 заводится управляюший сигнал Р, по которому режим слОжения реверсивного счетчика 19 изменяется на режим вычитания, и наоборот.

Для получения выходных аналоговых сигналов пилообразной формы (фиг. 2,61 на интервале Т/2 требуется получить только один линейный участок с постоянным наклоном, то есть на вход реверсивного счетчика 19 должна поступать одна и та же последовательность импульсов. Для этого дешифратор 13 должен выдавать на блок выборки серий импульсов 4 одни и те же управляющие сигналы, по которым выбирается последовательность импульсов с частотой 1 . Дешифратор 13 начинает

41f выдавать управляюшие сигналы для выбора данной последовательности импульсов по сигналу с первого разряда регистра режима 8, в который при формировании выходных аналоговых сигналов пилообразной формы заносится единица.

Для получения выходных аналоговых сигналов с горизонтальным участком, в частности для получения трапецеидальной формы (фиг. 2,в) на элемент «И» 7 с регистра режима 8 заносится сигнал «пауза», по которому прекрашается выдача импульсов на формирователь серий импульсов 2, а следовательно, прекрашается подача импульсов на реверсивный счетчик 19. При этом получается горизонтальный участок выходного аналогового сигнала, длительность которого определяется длительностью сигнала «пауза».

Для управления работой цифрового синтезатора от ЭВМ (на чертеже не показана). для организации измерений и некоторых другиx

6

ВС11ОХ1ОГ11ТЕ,(ЬIIЫ. Oil(P3llliii !IСIIО, 11». > (Т(Я (! 1()К выработки синхроимпульеов 6, вырабатыва!оший сиH ðoимпульсы СИ1 —;СИ6 по сигнал li деп!ифратора 3. 11ричем синхроимпуль ы 611) и СИ2 вырабатыва!отея постоянно,,1 остальные выдаются ком(!нд(!ми от ЭВМ, поступа(оп(ими на регистр режима 8.

Используя пое возможности изменения амплитудь(. формы и:(113зь! выходных аналоговых сигналов на вы;одах ш!фрового п!нтезаторli

ДЛЯ I(3 >K;1(SI О НЕЗ;1 Bl! OИХ!ОГО ф> li HILHOH >1, lb 1 iOI О канала 9, можно 1!(х!у1!!ть сложнофункц!!о1!11.!ь ные аналоговые сигналы, изменяю!циеся по Нро грамме от ЭВМ. HH фиг. 3 (3. 61 пок;!заны с, 1ожнофункциональные сиг1!алы для p33HI, каналов управления.

Фо/х(1 уяп изобр(т(. н(ьч

Ци(ровой си(езатор фу кц й, «д ри.ащий формирователь серий и.мпхл1>сов, вход !соторого является вх(!дом зада!ошей частоть(с!1нтезатора. а выходы последователынгстей !!мпульсов формирователя серий импульсов .срез блок формирования комбинац!!й серий им(1ульсоВ соединены с соответствуюшими одноим Hными входами блока выборки серий импульсов. 5 управляюшие входы которого подкг!к! !ен1.! к соответству(ош(!(1 управля!оц,((м выхо Lnif Ilpîграммного блока, первый управлявший вход которого подключен к одноименному выходу формирователя серий импульсов, и функциональные каналы, входы реверса которых об.!ЗО единены и подключены к одноименному выходу программного блека, а выходы являются функциональными выходами синтезатора, от.1ичаюи ийcÿ тем, что, с целью позыгие!!!!я функциональных возможностей cHHTB33тора 33 счет з5 р"и и1"иия """! генерирхе и -х фу содержит дополнительный формирователь сеpI1H H II .3 I ooB, pc I и Tp pEæ1(ма, блок;1 в1>! р;1ботки синхроих!пульсов и элементы «!1», включенный между выходом блока выборки сс((!!!1 импульсов и входом дополнительногo форми4О рователя серий импульсов, выходы которого соединены с соответствующими входами посг!(довательностей импе lbcon функциональных к;1налов, входы задания амплитуды, фазы и номера канала которых соединены с соответству!оших!и одноименными входами синтезато45 ра, входы задания режима которого соединены с соответствующими входами регистра режима, выход паузы которого соединен с одноименным входом элемента «И», а выход режима — co вторым управляющим входом программного блока, соответствуюший управля(оший выход которого соединен со входом блока выработки синхроимпульсов, выходы которого соединены с выходами синхроимпульсов синтезатора.

2. Синтезатор по п. 1, от.4I«calou!III1c.«xciI.

55 что каждый функциональный канал содержит регистр записи и хранения амплитуды, блс к выбора серий импульсов, сумматор серий импульсов, цифровой сглаживаюший фильтр. реверсивный счетчик и цифро-аналоговый преобразователь, выход которого является выхо6О,дом функционального канала, входы задания

596977 амплитуды, фазы и номера канала которого соединены с соответствующими входами регистра записи и хранения амплитуды, выходы которого соединены с управляющими входами блока выборки серий импульсов, входы последовательностей импульсов которого подключены к одноименным входам функционального канала, а выходы через последовате,анно соединенные сумматор серий импульсов и цифровой сглаживающий фильтр соединены со счетным входом реверсивного счетчика, вход реверса которого подключен к одноименному входу функционального канала, а выход соединен со входом цифро-аналогового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Preliminary reference manual automated гпа1егials testing system, ч)o mashpriborintorg, Moscow, Russia, 1975

2. Патент США № 3529138, кл. 235-150.53, 1969.

596977

Фиг. 2

Ял. л

Составитечь Г. Сорокин

Редактор P. Киселева Техред О. Луговая Корректор H. Т яица

Заказ 1143i48 Тираж 826 Г!однисное

1!11ИИ13И 1:.: дарг ненн» коинтета Совета Чнн, стр н (.д . Р но K,.û; !I.! > чрстений и открытllll

113035. 3!осквн. Ж-35. Раунн,.нн нао д 4 (1)н:нач 1!!!11 -.!!,ï;!IT Ужго1н. н сч !!р;iå!; .. и !