Функциональный генератор

Функциональный генератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сова Советских

Соцналистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТВЛЬСТВУ (61) Доиолммтетмое к ввт. свмд-ву (22) Заявлено 120679 (21) 2778624/18-24 с йрмсоедмиеммем заявки ИУ (23) Приоритет

Опублмковамо 150481. Ьюллетемь W14

Дата опубликования оамсаммя 150481 ()822213

Ф

S с

3k р )м. к,.з

С 06 С 7/26

ГосуяарственныЯ комитет

СССР но делам изобретениЯ и открытнЯ (53) УДК 681. ЗЗ5 (088. 8) (72) Автор изобретения

P .Ä.,Цжаши

Изобретение относится к аналогоцифровой вычислительной технике.

Известен Функциональный генератор, содержащий задающий генератор импуль- сов, соединенный с пересчетным устройством, логические элементы И и

ИЛИ, реверсивный счетчик, выходы которого подключены к разрядным входам цифроаналогового: преобразователя, коммутатор и блок управления (1 .

Недостатком этого генератора является низкая точность.

Наиболее близким к предлагаемому является функциональный генератор, содержащий резисторную матрицу R-2R, выход которой является выходом генератора, и число-импульсных преобразователей, разрядные входы каждого из которых являются входами задания приращения генерируемой функции времени функционального генератора, а входы задания опорной частоты являются.входами задания крутизны генерируемой функции времени Функционального генератора, элемент ИЛИ, входы которого соединены с информационными выходами число-импульсных преобразователей, выход окончания преобразования каждого из число-импульсных преобразователей, кроме п-ro,соединен со входом запуска следующего по номеру число-импульсного преобразователя, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены с выходом элемента ИЛИ, а вторые входы являются соответственно входами задания положительного и отрицательного знаков приращения генерируемой Функции времени-функционального генератора, йраэрядный реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, запоминающее устройство и синтезатор переменной частоты (2g .

Недостатком такого генератора является низкая точность, обусловленная выбросами непрерывного сигнала на выходе матрицы R-2R из-за неоднозначности информации на цифровых входах при переходе с одного квантового уровня на другой. Неоднозначность возникает из-за свойства двоичного кода при измерении на единицу младшего разряда инвертировать содержимое во многих разрядах. Особенно ощутимы выбросы при переходе от значения 2"-1 на

2 и наоборот, так как инвертируется содержимое всех разрядов. Выбросы

822213 выходного напряжения могут достигать половины шкалы выходных напряжений.

Цель изобретения — повыаение точности функционального генератора эа счет уменьшения выбросов выходного напряжения.

Эта цель достигается тем, что функциональный генератор, содержащий резисторную матрицу R-2R, выход которой является выходом генератора, и число-импульсных преобразователей, разрядные входы каждого из которых являются входами задания приращения генерируемой функции времени Функционального генератора, а входы задания опорной частоты являются входами задания крутизны генерируемой функции вре-15 меии функционального генератора, элемеит ИЛИ, входы которого соединены с иидюрмациоиными выходами число-импульсных преобразователей, выход окончания преобразования каждого из число-20 импульсных преобразователей, кроме п-го, соединен со входом запуска следующего по номеру число-импульсного преобразователя, первый и второй элементы И, первые входы которых соедине-р5 ны с выходом элемента ИЛИ, а вторые входы являются соответственно входами задания положительного и орицательно- . го знаков приращения генерируемой функции времени функционального генератора, й-разрядный реверсивный счетчик, суммирующий и вычнтающий входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов

И, дополнительно содержит и сумматоров по модулю два, Н+1 трехпоэиционных аналоговых ключей, а реверсивный счетчик выполнен двуступенчатым и состоит из основной и вспомогательной груп триггеров, входы триггеров основной группы соединены с выхода- 40 ми триггеров вспомогательной группы, выход каждого трехпозиционного аналогового ключа соединен со свободным выводом .соответствующего резистора резисторной матрицы R-2R, первый 45 информационный вход — с шиной нулевого потенциала, второй информационный вход каждого трехпозиционнога аналогового ключа, кроме й+1-го, соединен с шиной положительного опор- о ного напряжения, третий информационный вход каждого трехпозиционного аналогового ключа, кроме первого, соединен с шиной отрицательного опорного напряжения, прямой выход каждого

К-го триггера вспомогательной группы, начиная со второго, подключен к соответствующему входу каждого иэ сумматоров по модулю два с номерагли, большими Н-К, инверсный и прямой выходы Н-го триггера основной группы Щ подключены соответственно к первому управляющему входу первого трехпозиционного аналогового ключа и ко второму управляющему входу этого ключа и к входам каждого сумматора по модулю ф5 два, первый управляющий вход каждого

К-го трехпоэиционного аналогового ключа, начиная со второго и, кроме

N+1 -го,соединен с инверсным выходом

Н-K+2-го триггера вспомогательной группы, второй и третий управляющие входы каждого трехпозиционного аналогового ключа, кроме первого, соединены соответственно с первым и вторым выходами предыдущего по номеру сумматора по модулю два.

На чертеже приведена блок-схема. функционального генератора, функциональный генератор содержит и число-импульсных преобразователей Q„. 1,, элемент ИЛИ 2, первый и второй элементы И 3 и 4, реверсивный счетчик 5, выполненный на триг". герах 6 н 7 вспомогательной и основной групп N сумматоров 81...8Н по модулю два, N+1 трехпозиционных аналоговых ключей 9 ...9ц„ резисторную матрицу R-2R 10.

Функциональный генератор работает следующим образом.

Приращения воспроизводимой на выходе функции времени в соответст вующих зонах аппроксимации задаются двоичными кодами A« A>... Anna входе число-импульсных преобразователей кодов 1л...1„. Опорная частота, с которой генерируются импульсь1 на выходе преобразователей 1л,...1р, задается для каждой зоны аппроксимации внешним источником переменной частоты Г„,1g f n и определяет крутизну

% 1(4 воспроизводимой Функции.

Для обеспечения большой крутизны

Функции в данной зоне аппроксимации число-импульсное преобразова.ние осуществляется с максимальной частотой и, наоборот, при маленьких — крутизна с минимальной частотой. Число-импульсные преобразователи 1л...,1> соединены последовательно друг с другом таким образом, что конец преобразования заданного кода в первом преобразователе 1л вызывает запуск второго преобразователя 12 и т.д.

Выходы всех число-импульсных преобразователей 1 ...,1п подключены ко входам элемента ЙЛИ 2, на выходе которого последовательно генерируются импульсы, числом и частотой соответствующие зонам аппроксимации, воспроизводимой Функции времени. С помощью элементов И 3 и 4 эти импульсы в соответствии со знаком приращения подаются либо на суммирующий, либо на вычитающий вход реверсивного счетчика 5. Прямой счет обеспечивает возрастание, а отрицательный счет — убывание воспроизводимой функции времени.

Двуступенчатый реверсивный счетчик 5 работает в режиме генерирования кода Грея.Это позволяет осуществлять циФроаналоговое преобразование не нормального, а отраженного двоичного ко822213

Сумма весов в Корректирующий Десятичные числа коде Грея вес

Веса и коды Грея

16 8 4 2

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 1

4-2

0 0 1 0

0 1 1 0

0 1 1 1

8-4

8-4+2

8-2

0 1 0 1

0 1 0 0

1 1 0 0

1 1 0 1

1 1 1 1

1 1 .1 0

1 0 1 0

9

10.

11

12

13

14

16-8

16"8+2

16-8+4-2

16-8+4

16-4

16-4+2

16-2

1 0 1 1

1 0 0 1

1 0 0 0

16 да (кода Грея), в результате. zего при переходах от числа к числу информация изменяется только в одном разряде.

Кроме этого, неоднозначность в одном разряде кода Грея гораздо менее опасна, чем в нормальном двоичном коде, так как его влияние не зависит от веса разряда и не превьааает веса младшего разряда. В результате при использовании кода Грея практически исключается неоднозначность переходов и связанные 1© с ней выбросы выходного напряжения и дополнительйые погрешности функционального преобразования.

Преобразование кода Грея в непрерывный сигнал осуществляется с использованием обычной резисторной мат- 1з рицы R-2R 10, при этом число разрядов матрицы на один больше двоичных разрядов кода Грея. Это вызвано особенностью суммирования весов в коде

Грея. Например, если в нормальном дво-20 ичном коде разрядные веса имеют знаОтрицательный знак разрядных весов обеспечивается с помощью аналоговых ключей 9, 9g

Ключ 9„,...9н переводится в первую позицию (к резистору 2R матрицы 6 чения 2", 2" ...2З,2,2",2© (в нашем случае число разрядов равно 4 и, следовательно - 2,2,24,2Ч, то в коде Грея веса имеют значения 2", 2" 1 2з,2,2 (в нашем случае 2

2.,2,2 ). В коде Грея веса имеют разные знаки, положительные для данного разряда, если число единиц во всех старших относительно его разрядах четное, и отрицательное, если число единиц нечетное. Кроме этого, при цифроаналоговом преобразовании в коде Грея с укаэаннычи выше весами возникает необходимость в формировании дополнительного (корректирующего) разряда, вес которого -1, если число единиц во всех основных разрядах нечетное и О, если число единиц четное. Соответствия 4-х разрядного цифроаналогового преобразователя кода Грея, работающего по рассмотреному принципу, приведена в таблице.

10 подключается шина нулевого потенциала), если в соответствующем разряде кода Грея записан "0". Во вторую позицию (к резистору 2R матрицы 10 подключается Uz ) он переключается, если число единиц во всех старших раэ. рядах относительно данного четное,. а в третью позицию (к резистору

2R матрицы 10 подключается -U ) в том случае, если число единиц нечетное. Очевидно, условием для перевода ключей 9 ...,9и + во вторую и третью

822213

Формула изобретения

Функциональный генератор, содердащий резисторную матрицу R-28 выход которой является выходом генератора,п число-импульсных преобразователей, разрядные входы каждого иэ которых являются входами задания приращения генерируемой функции времени функционального генератора, а входы задания опорной частоты являются входами задания крутизны, генерируемой Функции времени функционального генератора, элемент ИЛИ, входы которого соединены с информационными выходами число-импульсных преобразователей, выход окончания преобразования каждого иэ число-импульсных преобразователей, кроме п-го, соединен со входом запуска следующего по номеру число-импульсного преобразователя, первый и второй элементы и, первые входы которых соединены с выходом элемента ИЛИ,а вторые входы являются соответственно входами задания

40

50

55 позицию должно являться наличие "1" в соответствующих разрядах кода Грея.

Сумматоры по модулю два 8 .. 8, определяют четность (нечетность)единиц в разрядао кода Грея. Число входов сумматора определяется числом проверяемых единиц, т.е. тем, сколько име5 ется разрядов старших по отношению к данному разряду.

Таким образом, в предлагаемом функциональном генераторе последовательно Формируются двоичные числа в коде Грея в пределах значений, определяемых величинами приращений в зонах аппроксимации, а затем осуществляется цифроаналоговое преобразование. *

Это позволяет повысить точность вос- 15 произведения функций времени по сравнению с известным за счет уменьшения выбросов выходного сигнала, обусловленных неоднозначностью двоичных кодов. 20

Высокая точность воспроизводимых динамических сигналов улучшает качество цифрового управления и повышает надежность функционирования автоматизированных систем управления технологическими процессами, совместно с которым предусмотрена работа предлагаемого генератора. положительного и отрицательного знаков приращения генерируемой функции, времени функционального генератора, и -разрядный реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов

И,. отличающийся тем, что

q целью повышения точности, îí содержит И сумматоров по модулю два, и4-1 трехпоэиционных аналоговых ключей, а реверсивный счетчик выполнен двуступенчатым и состоит иэ основной и вспомогательной групп триггеров, входы триггеров основной группы соединены с выходами триггеров вспомогательной группы, выход каждого трехпоэиционного аналогового ключа соединен со свободным выводом соответствующего резистора резисторной матрицы R-2R, а первый информационный вход — с шиной нулевого потенциала, второй информационный вход каждого трехпозиционного аналогового ключа, кроме й+1-го, соединен с шиной положительного опорного напряжения, третий информационный вход каждого трехпозиционного аналогового ключа, кроме первого, соединен с шиной отрицательного опорного напряжения, прямой выход каждого К-ro триггера вспомогательной группы, начиная со второго, подключен к соответствующему входу каждого из сумматоров по модулю два с номерами, больщими N-K, инверсный и прямой выходы N-го триггера основной группы подключены соответственно к. первому управляющему входу первого трехпознционного аналовоге:ключа и ко второму управляющему входу этого ключа и к входам каждого сумматора по модулю два, первый управляющий вход каждого К-го трехпозиционного аналового ключа, начиная со второго и, кроме Н+1-го, соединен с инверсным выходом К -К+2-го триггера вспомогательной группы, второй и третий управляющие входы каждого трехпозиционного аналогового ключа, кроме первого, соединены соответственно .с первым и вторым выходами предыдущего по номеру сумматора по модулю два.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 452095, кл. G 06 G 7/26, 1975.

2. Патент СшА М 3822380,кл.235-197, опублик.1975 (прототип).

822213

Составитель Н.Балабошко

ТехредЖ.Кастелевич Корректор 0 Билак

Редактор М.Петрова

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул..Проектная,4

Заказ 1858/76 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений я открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д.4/5