Генератор напряжения инфранизкой частоты Советский патент 1984 года по МПК H03K4/00 

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано в анализаторах частотных характеристик систем автоматического управления, спектральных анализаторах, фазометрах. Известен генератор синусоидального напряжения инфранизких частот, содержащий эталонный генератор, циф ро-аналоговый преобразователь, усилитель постоянного тока, модулятор, генератор высокой частоты, усилитель переменного тока, на выходе которого соединен с генератором высокой частоты через переключатель ф зы, управляемый цифро-аналоговым пр образователем Г 1 J. Однако известньм генератор выпол нен по сложной схеме и содержит в цифро-аналоговом преобразователе большое количество эталонных резисторов, подбираемых по закону первой четверти синусоиды. Наиболее близким к изобретению является генератор синусоидального напряжения инфранизких частот, соде жащий последовательно соединенный генератор импульсов, и делитель час тоты с переменным коэффициентом деления, делитель частоты с постоянны коэффициентом деления, цифро-аналоговый преобразователь, формирователь ступенчатого напряжения, форми рователь начала и конца линейных участков, усилитель постоянного тока, а также дискретный фазовращатель, вход которого подключен к выходу делителя частоты с переменны коэффициентом деления и входу венти а вькод соединен -с вторым входом делителя частоты с постоянным коэффициентом деления 2. Однако известное устройство имеет такой недостаток, как необходимость подбора и установки эталонных рОЕЗисторов и их замены при смене формы генерируемой частоты, что огр ничивает возможности и усложняет устройство. Целью изобретения является расщирение функциональных возможностей при одновременном упрощении генератора за счет исключения необходи - мости подбора прецизионных эталонных резисторов и их замены при смене формы генерируемой частоты и обеспечения возможности выполнения предлагаемого устройства на типовых ИМС. Поставленная цель достигается тем, что в генератор напряжения инфранизких частот, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты с перемещенным коэффициентом деления, делитель частоты с постоянным коэффициентом деления, формирователь начала и конца линейных участков, а также последовательно соединенные цифро-аналоговый преобразователь, переключатель фазы и усилитель постоянного тока, введены запоминающий блок, преобразователь код-число импульсов и реверсивных счетчик, при этом первый и второй входы преобразователя код-число импульсов соединенм соответственно с входом и выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а группа третьих входов соединена с выходами запоминающего блока, входы которого соединены с группой первых выходов формирователя начала и конца линейных участков, второй выход которого соединен с первым управляющим входом реверсивного счетчика, а третий выход соединен с управляющим входом переключателя фазы и вторым управляющим входом реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом преобразователя код - число импульсов, а выход соединен с входом цифро-аналогового преобразователя. Благодаря указанным особенностям в устройстве обеспечивается изменение величины приращений напряжения за счет изменения числа импульсов, поступающих в реверсивный счетчик на каждом участке аппроксимации и исключается необходимость в под- боре и замене эталонных резисторов. На чертеже представлена структурная схема генератора инфранизких часуот. Генератор инфраниэких частот содержит последовательно соединенный генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты с переменным коэффициентом деления, делитель 3 частоты с постоянным коэффициентом деления, формирователь 4 начала и конца линейных участков, первая группа выходов которого соединена с входами запоминанщего блока 5, выходы которого соединены с группой третьих входов преобразователя 6 кодчисло импульсов, первый и второй

3

вход которого соединены соответственно с входом и выходом делителя 2 выход преобразователя 6 соединен со счетным входом реверсивного счетчика 7, управляющие входы которого соединены с .вторым и третьим выходами формирователя 4, а выход со входом цифро-аналогового преобразователя 8, выход которого соединен с входом переключателя 9 фазы, управляющий вход которого соединен с вторым управляющим входом реверсивного счетчика 7, а выход через усилитель 10 постоянного тока подключен к выходу устройства.

Формирователь 4 содержит реверсивный счетчик 11, вход которого соединен с входом формирователя 4, а выходы разрядов соединены с первым выходом формирователя 4 и с установочными входами триггера 12 знака приращения через дешифратор 1 единичньй и нулевой выходы триггера 12 соединены с управлякидими входами реверсивного счетчика 11 и с вторым и третьим выходами формирова теля 4.

Преобразователь 6 код-число импульсов содержит элементы И-НЕ 14, управляемый двоичный счетчик 15, счетный вход которого соединен с выходом преобразователя 6, и триггер 16 счета, нулевой установочный вход которого соединен с выходом счетчика 15, а единичный установочный вход соединен с вторым входом преобразователя бис первыми входами элементов И-НЕ 14, вторые входы которых соединены е третьим йходом преобразователя 6, а выходы соединены с установочными входами счетчика 15, а также элемент И 17, первый вход которого является первым входом преобразователя 6,второй вход соединен с входом триггера 16, а выход подключен к выходу преобра зователя 6.

Переключатель 9 фазы содержит триггер 18, инвертор 19 и элементы И 20 и 21, причем счетный вход триггера 18 соединен с управлякнцим входом переключателя 9 фазы, а единичный выход триггера 18 соединен с вторым входом элемента И 21 и через инвертор 19 с вторым входом элемента И 20. Первые входы элементов И 20 и И 21 соединены с входом переключателя 9.

104

Выходы элементов И 20 и И 21 соединены соответственно с прямым и инверсным входами усилителя 10,

В исходном состоянии делителя 2 и 3 частоты устанавливаются в сое тояние 1, счетчик 15 в состояние 1 реверсивные счетчики 7 и 11 устанавливаются в состояние.О триггер 2 знака приращения устанавливается в состояние 1,которое формирует управляющий сигнал по управляющему входу Сложение на управляющих входах реверсивного счетчика 11 и реверсивного счетчика 7, триггер 16 устанавливается в состояние О которое формирует сигнал запрета по второму входу элемента И 17, триггер 18 устанавливается в состояние О формирукнцее через инвертор 19 разрешающий сигнал по первому входу элемента И 20, обеспечиваюций прохождение выходного сигнала цифро-аналогового преобразователя 8 на прямой вход выходного усилителя 10. Состояние.О разрядов реверсивного счетчика 11 формирует О адрес на входах запоминающего блока 5, которому соответствует сигналы О на его выходах, поступакмцие на первые входы элементов И-НЕ 14.

Устройство работает следующим образом.

По команде Пуск импульс с выход эталонного генератора 1 поступает на вход делителя 2 и на первый вход преобразователя 6. В результате переполнения делителя 2, на его выходе появляется импульс, поступающий на второй вход преобразователя 6, вызывающий установку триггера 16 в состояние 1, и поступаюиц1й на вход делителя 3, что приводит к его переполнению и появлению импульса на входе реверсивного счетчиха 11, устанавливающего его первый разряд в состояние 1, что приведет к изменению адреса на входе дешифратора 13 и на входе запоминающего блока 5. В соЬтветствии- с адресом на выходе за поминающего блока 5 появляется код, пропорциональный крутизне первого участка аппроксимации, например синусоиды, который поступает на первые входы элементов И-НЕ 14, с выхода которых при поступлении очередного импульса с выхода делителя 2 на установочные входы счетчика 15 .поступает инверсное значение кода первого участка аппроксимации. Одновременно импульс с выхода делителя 2 поступает на единичный вход триггера 16 и устанавливает его в состояние Г,, которое формирует разрешающий потенциал на втор вход элемента И 17. В результате тактовые импульсы с генератора 1 начинают поступать через элемент И 17 на счетный вход реверсивного счетчика 7 и одновременно на счетный вход счетчика 15. Поступление тактовых импульсов на вход реверсивного счетчика 7 и на вход счетчика 15 продолжается до переполнения счетчика 15. При этом импульс переполнения со счетчика 15 поступит на О вход тригг ра 16, выход сигнала которого запр щает дальнейшее прохождение тактов импульсов через элемент И 17 на входы счетчиков 15 и 7. В результа те двоичный код, соответствующий крутизне первого участка аппроксимации, преобразован преобразователем 6 в пачку импульсов, которые подсчитаны реверсивным счетчиком 7, который управляющим потен циалом с второго выхода формирователя 4 установлен в режим Сложение. Состояние разрядов реверсивного счетчика 7 определяет значение кода на входе преобразователя 8 и величину соответствующего напряжения на его выходе, которое поступает через элемент И 20 переключателя 9 фазы на прямой вход усилителя 10. Таким образом, в соответствии с кодом первого участка аппроксимаци на выходе генератора сформировано приращение напряжения, соответствующее крутизне первого участка аппроксимации. При прохождении очередных импульсов с выхода делителя 2 аналогичным образом происхо дит формирование приращений выходного напряжения, каждое из которых соответствует крутизне первого уча ка аппроксимации. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не переполнится делитель 3, емкость которого определяет количество ст пеней приращения на участке аппро мации. Импульс переполнения делителя 3 поступает на вход реверсивного счетчика 11 и изменяет его со тояние. Б результате изменится адр на входах запоминающего блока 5, и на его выходах появится код, соответствующий крутизне второго участка аппроксимации, а на выходе устройства формируются новые значения приращений напряжения, соответствующие крутизне второго участка аппроксимации . Процесс продолжается до тех пор, пока число, записанное в реверсивный счетчик 11, не станет равным количеству участков, соответствующему максимальному значению генерируемого напряжения, например первой четверти синусоиды. После этого срабатывает дешифратор 13, который устанавливает триггер 12 в состояние OJ формирующее команду Вычитание на управляющие входы реверсивных счетчиков 7 и ., С этого момента начинается формирование отрицательных приращений генерируемого напряжения, т.е. формируется вторая четверть генерируемой, например синусоиды. При этом двоичный код реверсивного счетчика 11 начинает убывать. В результате коды участков аппроксимации выбираются из запоминающего блока 5 в обратной последовательности. Работа преобразователей 6 и 8, переключателя 9 и усилителя 10 осуществляется аналогично описанному, а реверсивный счетчик 7 работает в режиме Вычитания, и накопленное им за время генерирования первой четверти периода сигнала число начинает убывать. Этот процесс продолжается до тех пор, пока содержимое реверсивного счетчика 11 не станет равным О. При этом дешифратор 13 перебросит триггер 12, который установит реверсивные счетчики 7 и 11 в режим Сложения, и перебросит триггер 18, который дает разрешение ца прохождение сигнала через элемент И 21 на инверсный вход выходного усилителя. С этого момента начинается формирование третьей четверти выходного знакоеременного напряжения, а затем последней четверти. По достижению нулевого значения ода в реверсивном счетчике 1t с омощью дешифратора 13 и триггера 12 роисходит переключение реверсивых счетчиков 11 и 7 в режим Слоения, а триггера 18 - в состояие О, обеспечивающее положитель71088ный знак выходного напряжения. На этом заканчивается первый период генерации знакопеременного напряжения инфранизкой частоты и начинается формирование следукяцего 5 периода. Изменяя значение кодов, записываемых в оперативный, либо полупостоянный запоминающий блок 5, мож; но легко настраивать генератор, 10 например с помощью ЦВМ автоматизированной системы контроля, на формирование люб.ой формы напряжения (например треугольной, колоколообраз ной, трапецевидной и т.д.) гене-15 4 рируемой инфранизкой частоты. При этом исключается необходимость в эталонных резисторах, подбираемых по синусоидальному закону, а также необходимость в нескольких генераторах, жестко настроенных на различные формы генерируемой частоты. Изменяя исходное состояние триггера 12 знака приращения и триггера 18 знака выходного сигнала можно изменять начальную фазу генерируемого напряжения с дискретностью 1/4 периода генерируемой частоты.

ГЕНЕРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ИНФРАНИЗКОЙ ЧАСТОТЫ, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, делитель частоты с постоянным коэффициентом деления и формирователь начала и конца линейных участков, а также последовательно соединенные ци оанапоговый преобразователь, переключатель фазы и усилитель постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при одновременном упрощении генератора, в него введены запоминающий блок, преобразователь код-число импульсов и реверсивный счетчик, при этом первый и второй входы преобразователя код-число импульсов соединены соответственно с входом и выходом делителя частоту с переменным коэффициентом деления, а группа третьих входов соединена с выходами запоминающего блока, входы которого соедине|1Ы с группой первых выходов формирователя начала и конца линейных участков,второй выход которого соединен с первым управляющим входом реверсивного счетчика, а третий выход соединен с управляихцим входом переключателя фазы и с вторым управляющим входом реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом преобразователя код-число импульсов, а выход соединен с входом цифро-аналогового преобразователя. 00 00