Функциональный генератор
Патент 896637
Авторы
Классы МПК
Функциональный генератор
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социанистических
Ресаубнии
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ » 89663?
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.03.80 (21) 2900025/18-24 с присоединением заявки Jlh (28) Приоритет (53)М. Кд.
G 06 G 7/26
Гееудвеетееееый кемитвт
СССР ао аеявн езвбрвтвннй н етвеытей
Опубликовано 07,01.82. бюллетень М 1 (53) УДК 681.335 (088.8) Дата опубликования описания 07.01;82! В. И. Ведерников и А. В. Кондаков
$ I
1 (72) Авторы изобретения
1
1 (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЪ|Й ГЕНЕРАТОР
Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.
Известен функциональный генератор (1), содержащий интегратор, многофазный мультивибратор, на вход которого поданы импульсы синхронизации, ключи, задающие потенциомет5 ры, между входом и выходом интеграгора включенные последовательно резистор и элемент выборки-хранения, управляющий вход которого соединен с входом многофазного та мультивибратора.
Недостатком известного генератора является ограниченные функциональные возможности, так как отсутствует возможность умножения воспроизводимой функции времени на
1% входной сигнал без специального блока умножения.
Известен также функциональный генератор (2), содержащий усилитель, интегрирующий конденсатор, включенный между входом и выходом операционного усилителя, многофазный мультивибратор, блок выборки — хранения, подключенный выходом через первый суммирующий резистор к входу операционного усилителя, второй и третий суммирующие резисторы, подключенные одним выводом к входу операционного усилителя, первую и вторую, группы из и ключей каждая, управляющие входы соответствующих ключей первой и второй групп объединены и соединены с соо1ветствующим выходом многофазного мультивибратора, и+1 задающих потенцнометров, подвижные контакты каждого нз которых, кроме (n+1)-го, соединены с информационными входами соответствующих ключей первой группы, подвижный контакт и+1 задающего потенциометра подключен к информационному входу и-го ключа второй группы, информационный вход каждого из ключей второй группы, кроме — n-го, соединены с информационным входом следующего по номеру ключа первой группы, первый счетчик, счетный вход которого является входом синхронизации генератора, а выход старшего раз. ряда соединен с входом запуска многоф зного мультивибратора, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, цифровые входы которых соединены соответственно с пря896637 мыми и инверсными разрядными выходами первого счетчика, выходы ключей первой группы соединены с аналоговым входом первого цифроаналогового преобразователя, выход ко. торого соединен с вторым выводом второго суммирующего резистора, выходы ключей второй группы соединены с аналоговым входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен со вторым выводом третьего суммирующего резистора, разрядный ключ, включенный между выходом операционного усилителя и входом блока выборки с входом синхронизации генератора, первые и вторые неподвижные контакты задающих потенциометров соединены соответственно с шиной положительного и шиной отрицательно,го опорных напряжений, выход операционного усилителя, является выходом генератора.
Недостатком такого генератора являются ограниченные функциональные возможности, так KRK он не позволяет осуществлять амплитудную модуляцию выходного сигнала.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет умноже ния выходного сигнала генератора на независимый входной сигнал.
Это достигается тем, что,функциональный.генератор, содержащий операционный усилитель, интегрирующий конденсатор, включенный между входом и выходом ойерационного усилителя, многофазный мультивнбратор, блок выборки-хранения, подключенный выходом через первый суммирующий резистор к входу. операционного усилителя, второй и третий суммирующие резисторы, подключенные одним выводом к входу операционного усилителя, первую и вторую группу из и ключей каждая, управляющие входы соответствующих ключей первой и второй групп объединены и соединены с соответствующим выходом миогофаэного мультивибратора, n+1 задающих йотенциометров, подвижные контакты каждого из которых, кроме (n + 1)-ro, сое,динены с информационными входами соответствующих ключей первой группы, подвижный контакт (и + 1)-го задающего потенциометра М подключен к информационному входу n-ro ключа второй группы, информационный вход каждого из ключей второй группы, кроме
n-ro, соединен с информационными входом следующего по номеру ключа первой группы, пер- $0 вый счетчик, счетный вход которого является входом синхронизации генератора, дополнительно содержит второй счетчик, блок сравнения кодов, блок формирования широтноимпульсного сигнала, одновибратор, первый у и второй суммаоры, первый и второй дополнительные ключи, элемент НЕ, инвертор, выход которого соединен с первыми неподвижными контактами задающих потенциометров, а вход является входом амплитудной модуляции генератора и соединен с вторыми неподвижными контактами задающих потенцнометров, разрядные выходы первого счетчика соединены с первыми входами блока сравнения кодов, выход которого соединен с первым входом блока формирования широтно-импульсного сигнала, выход старшего разряда первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, разрядные выходы которого, кроме выхода старшего разряда, соединены с вторыми входами блока сравнения кодов, выход старшего разряда второго счетчика соединен с вторым входом блока формирования широтно-импульсного сигнала и:с входом запуска многофазного мультивибратора, выход блока формирования широтно-импульсного сигнала соединен через одновибратор с управляющим входом блока выборки-хранения, через элемент НŠ— с управляющим входом первого дополнительного ключа, и непосредственно с управляющим входом второго дополнительного ключа, выходы ключей первой группы соединены с входами первого сумматора, выход которого через первый дополнительный ключ соединен со вторым выводом второго суммирующего резистора, выходы ключей второй группы соединены. с входами второго сумматора, выход которого через второй дополнительный ключ соединен со вторым выводом третьего суммирующего резистора, выход операционного усилителя соединен с входом блока выборки-хранения, выход которого является выходом генератора.
На чертеже приведена структурная схема предлагаемого генератора.
Генератор содержит операционный усилитель 1, блок 2 выборки-хранения, первый суммирующий резистор 3, многофазный мультивибратор 4, n + 1 задающих потенциометров Sq, ..., 5П, и ключей первой группы 61, ..., 6„, и ключей второй группы 71> ..., 7П, инвертор 8, первый сумматор 9, второй сумматор 10, первый дополнительный ключ 11, второй дополнительный ключ 12, элемент НЕ
13, одновибратор 14, второй суммирующий резистор 15, третий суммирующий резистор 16, первый счетчик 17, второй счетчик 18, блок
19 сравнения кодов, блок 20 формирования широтно- импульсного сигнала, интегрирующий конденсатор 21.
Генератор работает следующим образом.
Синхронизирующие импульсы поступают на вход синхронизации генератора, т.е. на вход счетчика 17, выход старшего разряда которого соединен с входом счетп ка 18. Число разрядов счетчика 18 на единицу больше, чем у
896637 счетчика !7. Блок 19 сравнивает состояние разрядов первого 17 и второго 18 счетчиков, кроме старшего разряда второго счетчика, и вырабатывает на выходе единицу если N> < < Nq или нуль, если Й1) Nq, где N и
N — коды разрядов соответственно первого
17 и второго 18 счетчиков, блок 20 формирует прямоугольные импульсы, относительная длительность которых изменяется по треугольному закону во времени с периодом Т, равным времени заполнения счетчика 18, На выходе инвертора 13 относительная длительность прямоугольных импульсов изменяется по закону
8 - <-9=e
ИН0
Одновибратор 14 формирует по переднему фронту прямоугольных импульсов с выхода блока 20 короткие импульсы, управляющие работой блока 2. Задающими потенциометрами Si, ..., 5„выставляется значения, соот: ветствующие узловым ординатам заданной функции времени 1(т): x; = f;(t). K неподвижным контактам задающих потенцномет- ров S>, ..., 5г; подсоединены соответственно . входное и инвертированное инвертором 8 входное напряжение 0вх = Y, определяющее амплитуду выходного сигнала генератора.
Таким образом, на выходе i-го задающего потенциометра 5> получается произведение
30
1< i< n ° и;=ч x;=z;, Zi. Z;+1 и О хр55 напряжение на выходе блока 2, которое имеет знак, обратный знаку напряжения, запомненному с выхода усилителя 1.
Многофазный мультивибратор 4 одновременно открывает i = е ключи первой и второй
35 групп 6;, 7;, KOTорые подключают подвижные контакты i-ro и (i + 1)-го потенциометров 5;, 5 „+ к входам первого 9 и второго
10 сумматоров. При этом на выходе сумматора 9 формируется сигнал Е;, а на выходе
I сумматора 10-сигнал Z;+q.
Сигналы Z; и 7„+,, соответственно через ключ 11, резистор 16 поочередно в течение каждого периода подключаются к суммирующей точке усилителя 1. Очередность обуслов45 лена тем, что ключ 12 управляется прямоугольными импульсами с выхода блока 20 со скважностью 6, а ключ 11 — прямоугольными импульсами с выхода элемента НЕ 13 со скважностью 5
Таким образом, на выходе усилителеи 1 в течение периода коммутируются напряже. ния
Условием работоспособности предлагаемого генератора является
ЯС**Т, где R — сопротивление суммирующих резисторов 3, 15, 16;
С вЂ” величина емкости конденсатора 21 интегратора.
Обозначим длительность прямоугольного импульса ШЙМ вЂ” последовательности через
t, а длительность паузы — через tz, при этом t> + tz = Т.
Тогда с учетом условия напряжения на интегрирующем конденсаторе 21 к концу периода Т равно
Ч -х9 Г-„М 4 инт 9.-)(Р, %с Яс, 7
Из этой формулы следует, что предлагаемый генератор осуществляет интерполяцию между узловыми ординатами х, и t;,„функции .времени f(t) с одновременным ее умножением на напряжение, подаваемое на вход амплитудной модуляции генератора.
При этом вычисление значения выходного напряжения усилителя 1 производится иа один период ШИМ-последовательности, в то время как в аналогичных устройствах конечный результат получается путем фильтрации за 1020 периодов ШИМ-последовательности.
Выходное напряжение усилителя 1 в течение каждого периода ШИМ вЂ” последовательности запоминается блоком 2, выход которого является выходом генератора.
Таким образом, предлагаемый генератор имеет более широкие функциональные возможности, поскольку позволяет осуществлять амплитудную,модуляцию выходного сигнала пу- тем изменения напряжения на соответствующем входе.
Формула изобретения
Функциональный генератор, содержащий операционный усилитель, интегрирующий конденсатор, включенный между входом и выходом операционного усилителя, многофазный мультивибратор, блок выборки-хранения, подключенный выходом через первый суммирующий резистор к входу операционного усилителя, второй и третий суммирующие резисторы, подключенные одним выводом к входу операци896637
ВНИИПИ Заказ 11707/38 1нраж 731
Подписное
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 м онного усилителя, первую и вторую группы иэ и ключей каждая, управляющие входы соответствующих ключей первой и второй групп объединены и соединены с соответствующим выходом многофазного мультивибратора, n + 1 задающих потенциометров, подвижные контакты каждого из которых, кроме (n+1)-го, :соединены с информационными входами соответствующих ключей первой группы, подвижный контакт (n+1)-го задающего потенциометра подключен к. информационному входу
n-ro ключа второй группы, информационный вход каждого из ключей второй группы, кроме n-ro, соединен с информационным входом следующего по номеру ключа первой группы, первый счетчик, счетный вход кото,рого является входом синхронизации генератора, отличающийся тем, что; с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет умножения выходного сигнала на независимый входной сигнал, он содержит второй счетчик, блок сравнения кодов, блок формирования широтно-импульсного сигнала, одновибратар, первый и второй сумматоры, первый и второй дополнительные ключи, элемент НЕ, иивертор, выход которого соединен с первыми неподвижными контактами задающих потенциометров, а вход является входом амплитудной модуляции генератора и соединен с вторыми неподвижными контактами, задающих потенциометров, разрядные выходы первого счетчика соединены с первыми входами блока сравнения кодов, выход которого соединен с первым входом блока формирования широтно-импульсного сигнала, выход старшего разряда первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, разрядные выходы которого, кроме выхода старшего разряда, соединены
5 со вторыми входами блока сравнения кодов, выход старшего разряда второго счетчика соединен со вторым входом блока формирования широтно-импульсного сигнала и с входом запуска многофазного мулътивибратора, выход блока формирования широтно-импульсного сигнала соединен через одновибратор с управляющим входом блока выборки — хранения, через элемент НЕ с управляющим входом первого дополнительного ключа, и
i 3 непосредственно с управляющим входом второго дополнительного ключа, выходы ключей первой группы соединены с входами первого сумматора, выход которого через первый дополнительный ключ соединен с вторым выл водом второго суммирующего резистора, выходы ключей второй группы соединены с входами второго сумматора, выход которого через второй дополнительный ключ соединен с вторым выводом третьего суммирующего резистора ра, выход операционногЬ усилителя соединен с входом блока выборки-хранения, выход которого является выходом генератора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР N 398963, кл. G. 06 G 7/26, 1972.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2776663, кл. 6 06 G 7/26, 1979 (прототип) .