Функциональный генератор Советский патент 1985 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к фо1)мировани1р (синтезу) электрических сигна лов, описываемых тригонометрической например синусоидальной, многоступенчатой функцией, и может найти применение в автоматике, вычисли. тельной и преобразовательной технике Известны функциональные генера- торы, использующие цифровой синтез синусоидальнык или других периодических сигналов путем использования в схемах правления оконечным каска дом счетчиков, регистров сдвига и ЦАП, работающих в двоичном коде D3 Однако известные генераторы имею малуювьпгоднзпо мощность,определяемую возможностями операционного зсилител включенного на выходе устройства. Наиболее близким по структуре по.строения схемы управления к изобрете нию является функциональный генератор, состоящий из транзисторно-транс форматорного усилителя мощности и цифровой схемы управления, содержащей последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, реверсивный счетчик, олок памяти, цифроаналоговый преобразователь и переключатель полярности, подключенный к дифференциальному входу усилителя мощности. Указанное устройство обладает также малой выходной мощностью и низким КПД 2. Цель изобретения - повышение мощности выходного сигнала функционального генератора при обеспечении высокого КПД за счет работы в режиме с следящим питанием. Поставленная цель достигается тем что функциональный генератор, содержащий выходной усилитель мощности, выполненный в виде трансформатора, средний вывод первичной обмотки которого является входом питания выход кого усилителя мощности, и двух сило вых транзисторов, коллекторы и эмитторы которых соединены соответственно со свободными вьшодами первичной обмотки трансформатора и с общей шиной питания, а также блок управления выполненг ый в виде последовательно включенных задающего генератора, делителя частоты, реверсивного счетчика, блока памяти, цифроаналогового преобразователя и переключателя полярности, подсоединенного двумя выходами к базам силовых транзисто3522ров выходного усилителя мощности, содержит генератор треугольных импульсов, модулятор длительности прямоугольных импульсов и последователь-, но включенные между входом питания функционального генератора и входом питания выходного усилителя мощности силовой ключ и фильтр низкой частоты, выход и два входа модулятора длительности прямоугольных импульсов подключены соответственно к управляющему входу силового ключа, к выходу цифроаналогового преобразователя и к выходу генератора треугольных импульсов, вход запуска которого соединен с промежуточным выходом делителя частоты. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого функционального генератора; на фиг. 2 - эпюры напряжения питания Ер и вписанного по форме ступенчатого напряжения синтезированного синусоидального сигнала U;,,. Функциональный генератор (фиг. 1) содержит задающий генератор 1 (как правило, кварцевьй), делитель 2 частоты с выходом для запуска реверсивного счетчика 3, блок 4 памяти, цифроаналоговьй преобразователь (ЦАП) 5, переключатель 6 полярности, силовые транзисторы 7 выходного усилителя мощности, трансформатор 8 выходного усилителя мощности со средней точкой, фильтр 9 низкой частоты, генератор 10 треугольных импульсов, связанный с промежуточным выходом делителя 2 частоты, модулятор 11 дли тельности прямоугольных импульсов, второй вход которого связан с выходом ЦАП 5, силовой ключ t2. Фильтр 9 низкой частоты (ФНЧ) состоит из дросселя 13, диода 14 и конденсатора 15. Генератор работает следующим образом. Выходная частота заданщего генератора 1. делится делителем 2 частоты до частоты несущей частоты модулятора 11, при этом чем она вьппе, тем выще частота среза ФНЧ и тем меньше его габариты и фазовая задержка по основной частоте. С основного выхода .делителя 2 частоты происходит запуск кольцевого реверсивного счетчика, при этом номинал частоты определяется выходной частотой генератора (f а,х ) и количество ступенек (га) в четверти периода f др вьш (при ступеньках равной длительноети) . Блок памяти заранее iiporiinMMHруется пол заданную форму выходного сигнала в течение четверти периода, причем длина его выходного слова равна длительности входного слова ЦАП 5. С выхода ЦДЛ 5 снимается сигнал, представляющий собой по форме., выпрямленный ступенчато-аппроксимированный синусоидальный сигнал. Для получения двухполярного сигнала и предварительного его усиления служит переключатель 6 полярности, осуществляющий запуск выходного усилителя мощности. Сигнал с выхода ДАЛ 5 суммируется с треугольным сигналом в модуляторе It, с выхода которого осуществляется запуск силового ключа 12. Серия прямоугольных импульсов с длительностью, модулированной по синусоидальному закону, фильтруется ФНЧ 9 и осуществляет питание усилителя мощ ности напряжением по форме ЕП (фиг. 2).

Функциональный генератор легко реатттзуете я на стандартлых микросхемах.

С целью исключения выходного трансформатора усилитель мощности может быть выполнен по мостовой схеме.

Для исключения влияния задержки по фазе в ФНЧ 9 на искажение формы усиливаемого сигнала необходимо использовать частоту модуляции в 1020 раз вьше выходной частоты гене-. ратора, а синусоидальньй сигнал синтезировать с паузой (с нулевой ступенькой фиг. 2), либо.предусмотреть подстройку фазы в переключателе 5

полярности.

Таким образом, в предлагаемомгенераторе предусмотрено автоматическое слежение формы питающего напряжения за формой синтезируемого сигнала, а использование следящего питания обеспечивает высокий КЦЦ, что позволяет изготовить функциональный генератор по ГИСтехнологии в микромодульном исполнении.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержаицй выходной усилитель мощности, выполненный в виде трансформатора, средний вывод первичной обмотки которого является входом пи тания .выходного усилителя мощности, и двух силовых транзисторов, коллек торы и эмиттеры которых соединены соответственно со свободными вьшода ми первичной обмотки трансформатора и с общейшиной питания, а также бло управления, выполненный в виде последовательно включенных задающего генератора, делителя частоты, реверсивного счетчика, блока памяти, цифроаналогового преобразователя и переключателя полярности, подсоединенного двумя выходами к базам силовых транзисторов выз одного усилителя мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности выходного сигнала функционального генератора при обеспечении высокого КПД за счет работы в режиме со следящим питанием, он содержит генератор треугольных импульсов, модулятор длительдости прямоугольных импульсов и последовательно включенные между входом питания функционального генератора и входом питания выходного усилителя мощности силовой ключ и фильтр низкой частоты, выход и два входа модулятора длительности прямоугольных импульсов подключены соответственно к управлякнцему входу силового ключа, к выходу цифроаналргового преобразователя и к выходу генератора треугольных импульсов, вход за-, пуска которого соединен с промежу- . точным выходом делителя частоты.