Функциональный генератор

Функциональный генератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соеетсних

Социалнстнческнх реелублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ©ИЗ©МУ СЕИДН ВИЬСМВУ (б! ) Дополинтельиое к ает, саид-еу (22) Заявлено 030579 (2т) 2759645/18-24

<@09235 ром g 3 с присоединением заявки И9

С 06 С 7/26

Гасудвретвеввый квинтет

СССР

«о деаав:изобретений в открытка (23) Приоритет

ОпубликованО 28.02В1. Бюллетень й9 8

Дата опубликования описания . 2802В1 (53) УДК 681. 335 (088.8) (72) Авторы изобретения

А.М. Прутт и Ю.И. Нейдлин (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.

Известен функциональный генератор, содержащий генератор треугольного напряжения, выход которого подключен ко входу Функционального преобразователя. Он позволяет с высокой точностью воспроизвести произвольную

Функцию времени (11.

Однако имеет сложную конструкцию и низкую надежность из-за большого числа элементов и соединений, Наиболее близким к предлагаемому является функциональный генератор, содержащий дифференциальный операционный усилитель, резистор отрицательной обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, последовательно соединенные первый и второй масштабные резисторы, общий. вывод которых соединен с неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, свободный вывод первого масштабного резистора соединен с выходом дифференциального операционного усилителя, свободный вывод второго масштабного резистора соединен с шиной нулевого потенциала, .времязадающий конденсатор, включен"

Н между инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала f2 1.

Напряжение на времязадающем коиденса" торе этого генератора изменяется во времени, экспоненциально нарастая и спадая..

Недостатком указанного функционального генератора является невоз" . можность воспроизведения экспонеициальных функций времени с точкой лере гиба при переходе через нуль, что бывает необходимо при моделировании устройств,с нелинейными индуктивнос15 тями.

Цель изобретения — расширение об" ласти применения функционального генератора за счет воспроизведения экспоненциальных функций времени с

26 точкой перегиба при переходе через нуль.

Указанная цель достигается тем, что функциональный генератор, содер.жащий дифференциальный операционный

25 усилитель, резистор отрицательной обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом операцион» ного усилителя, последовательно сое» диненные первый и второй масштабные

ЗО,резисторы, общий вывод которых сое809235 динен с неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, свободный вывод первого масштабного резистора соединен с выходом дифференциального операционного усилителя, свободный вывод второго масштабного резистора соединен с шиной нулевого потенциала, времязадающий конденсатор, включенный между инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, дополнительно содержит ком- (О паратор нулевого уровня, элемент И и управляемый резистор с отрицательным сопротивлением, управляющий вход которого подключен к выходу элемента

И, а выводы соответственно - к инвер- 15 тирующему входу дифференциального операционного усилителя и к шине нулевого потенциала, первый и второй входы элемента И соединены соответственно с выходом дифференциального операционного усилителя и с выходом компаратора нулевого уровня, вход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального операционноявляющимся выходом функционального генератора. е

На фиг. 1 приведена схема функционального генератора, на фиг. 2 — временные диаграммы.

ЗО

35 функциональный генератор, содержит дифференциальный операционный усилитель 1, резистор 2 отрицательной обратной связи, первый 3 и второй 4

Масштабные резисторы, времязадающий конденсатор 5, управляемый резистор б с отрицательным сопротивлением,компаратор 7 нулевого уровня и элемент

И 8.

Функциональный генератор работает следующим образом.

Дифференциальный усилитель 1, охваченный цепью положительной обратной связи, образованной резисторами

3 и 4, и цепью отрицательной обратной связи, образованной резистором

2 и конденсатором 5, является источником периодических колебаний. При этом напряжение на выходе дифференциального усилителя 1 (фиг. 2a) имеет прямоугольную форму и изменяется от +О„„до -О„, где О,„ - уровень насы" щения дифференциального усилителя 1, а напряжение на конденсаторе 5 является выходным напряжением генератора (О,„„), имеет экспоненциальную фор- 55 му и меняется от-.йй ЬЕ до . V R а а 3+ 4 где R> и й,4 - сопротивление резисторов 3 и 4 соответственно. управляемый резистор б имеет отри- 60 цательное сопротивление (-йб) тогда, когда управляющий сигнал равен логическому нулю, и (-R ), когда управляющий сигнал равен логической единице. Соотношение между R+, R и сопро- 65 тивлением резистора 2 R выбрано следукщим образом:

) 0>я, ) 1

В результате эквивалентные посто.янные времени RC-цепи функционального генератора равны:

>а R2 Re где С вЂ” емкость конденсатора 5.

Таким образом, знак постоянной времени генератора зависит от уровня сигнала на выходе элемента И 8.

Компаратор нулевого уровня 7 изменяет свое состояние при переходе напряжения Ut,öä через нуль, причем полярность выходного напряжения компаратора 7 совпадает с полярностью напряжения О д (фиг. 26). Выходной сигнал элемента И 8 равен логической единице, когда полярности сигналов на его входах совпадают, и равен логическому нулю, когда они противоположны.

Предположим, что в момент времени напряжение О,,„ достигает своего минимального значения(- — 4пф-} и происходит переключение выходного напряжения дифференциального усилителя 1 в состояние насыщения +О . Напряжение на конденсаторе начинает расти с постоянной времени Х0(фиг. 26), так как полярности сигналов на входах элемента И 8 противоположны. В момент времени t происходит переключение состояния компаратора 7 и изменение постоянной времени с Т0 на

При этом на. диаграмме (фиг. 2Ь) появляется точка перегиба, обусловленная изменением знака постоянной времени.

В момент времени t напряжение Оьц< достигает своего максимального значения и происходит переключение дифференциального усилителя 1. Вместе с этим происходит изменение направления заряда конденсатора 5 и переключение Г íà t0 . В момент t< изменяется состояние компаратора 7, полярности сигналов на входах элемента И 8 оказываются одинаковыми, и постоянная времени:t, меняется на, а на кривой выходного напряжения появляется точка перегиба. В момент цикл заканчивается и начинается новый период.

Период колебаний функционального генератора определяется выражением

T<7RрС f(- - } M (4+ — (1- ) )+ ко 3+

+ Cn(+ (— ))} ° 4 "1 3+ 4

Анализ схемы показывает, что продная функция U>ûõ() не изменяется в пределах бесконечно малого интервала времени йри переходе

О .,„(t) через нуль (при любом сооТ ношении между Rp и й„), т.е. несмот809235

Формула

Див.!

ВНИИПИ Заказ 414/61 Тираж 756 Подписное

Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 ря на переключение постоянной време ни, форма кривой 0„ () остается

Фых гладкой при переходе сигнала через нуль.

В качестве управляемого резистора с отрицательным сопротивлением б используют например, входное сопротивление неинвертирующего входа операционного усилителя, охваченного цепями отрицательной и положительной обратной связи.

Если изменить схему таким образом, чтобы выполнялось соотношение ос Rã R„ > Rã Tî на выходе Функ ционального гейератора имеет место напряжение й-образной формы. Еслн увеличить число возможных состояний управляемого резистора б и ввести вместо компаратора 7 несколько пороговых устройств, а также изменить структуру элемента 8, то возможно получение более сложных функций,состоящих из нескольких отрезков экспонент с разными постоянными времени.

Таким образом, предлагаемый функциональный генератор имеет более широкие функциональные возможнос.ти и для всей реализации требует линейные элементы и элементы работающие в режиме переключения, что позволяет обеспечить его высокую точность и стабильность и расширить область применения. изобретения е

Функциональный генератор, содержащий дифференциальный операционный усилитель, резистор отрицательной обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом дифференциального операционного усилителя, последовательно соединенные первый

Я и второй масштабные резисторы, общий вывод которых соединен с неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, свободный вывод первого масштабного резистора соединен с выходом дифференциального операционного усилителя, свободный вывод второго масштабного резистора соединен с шиной нулевого потенциала, времязадающий конденсатор, включенный между инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с цеЛью расширения .области применения за счет воспроизведения экспо1$ ненциальных функций времени с точкой перегиба при переходе через нуль, он содержит компаратор нулевого уровня, элемент И и управляемый резистор с отрицательным сопротивлением, уп2О равляющий вход которого подключен к выходу элемента И, а выводы соответственно — к инвертирующему входу дифференциального операционного усилителя и к шине нулевого потенциала, пеРвый и второй входы элемента И соединены соответственно с выходом дифференциального операционного усилителя и с выходом компаратора нулевого уровня, вход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, являющимся выходом функционального генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Д. Шейнголда, M.,"Мир", 1977, с. 84.

2. Аналоговые интегральные схемы. ,Под. Ред. Дж. Коннели, М., "Мнр", 40 1977, с. 188, фиг. 5,22а (прототип).