Генератор периодического напряжения Советский патент 1986 года по МПК H03K4/50 

1238212

относится к-импульможет быть использованезн

но в устройствах автоматического вос произведения периодического непре- рьтного напряжения произвольной формы.

Целью изобретения является расширение функциональный возможностей путем обеспечения генерирования ши- рокогр Khdbca пернр ХИческих функций при одновременном ;1ров1 Ш1ении стабиль- йостн работы.

Чй фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - эпюры, пояснякицие работу устройства.

Генератор периодического напряжения содержит тактовый генератор 1, первый выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 2 импульсов и с первым входом элемента ИЛИ 3, выход которого соединен с суммирующим входом второго счетчика 4 импульсов, второй выход тактового ге нераторй 1 соединен с тактовым входом блока 5 синхронизации, рабочий вход которого соединен с выходом делителя 6 частоты, выходы первого и второго счетчиков 2 и 4 .импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами триггера., выход которого соединен с входом демодулятора 8, выход которого соединен с выходной шиной 9 устройства, коммутатор 10, первый и второй регистры 11 а 12,третий и четвертый счетчики импульсов 13 и 14, блок 15 равнозначности, первый и второй элементы 16 и 17 задержки, блок 18 памяти, адресный вход которого подключен к выходу третьего счетчика 13 импульсов, а первый и второй выходы - к входам первого и второго регистров 11 и 12, кодовьй выход первого регистра соединен с управляю1Щ1м входом делителя 6 частоты, а знаковый выход - с управляющим входом коммутатора 10, вход которого подключен к выходу блока 5 синхронизации, а первый и второй выходы соответственно - к второму входу элемента ИЛИ 3 и к вычитающему входу второго счетчика 4 импулсов , причем выход первого счетчика 2 импульсов соединен с рабочим входом делителя 6 частоты, со стробиру- кяцим входом блока 15 равнозначности, и через первый элемент 16 задержки - с счетным входом четвертого счетчика 14 импульсов, выход которого соеди2

нен с первым входом блока 15 .равнозначности, подключеннного вторым

5

входом к выходу второго регистра 12, а выходом - к входу сброса четвертого счетчика 14 импульсов, к счетному входу третьего счетчика 13 импульсов и через второй элемент 17 задержки к входу блока памяти.

Приняты следующие условньте обозначения: Т период тактового генератора 1; Т - период выходного напряжения устройства по шике 9; 0 - период импульсов на выходе счетчика 2; ®1 и О - время пребывания триггера 7 в единичном и нулевом состоянии соответственно в течение периода 0 ; d - коэффициент деления делителя 6 частоты; К - число разрядов счетчика 2 (счетчика 4); п - число участков аппроксимации; N - число ячеек памяти 18; S| - крутизна i-ro участка аппроксимации (i 1,2,...,п); h,- - длина i-ro участка аппроксимации; S - содержимое первого регистра 11; 5 h - содержимое второго регистра 12; а - коэффициент пропорциональности;

Устройство работает следукяцим об- . разом.

Пусть требуется генерировать напряжение с периодом Т, описываемое на отрезке О t 4 Т непрерывной функцией U(t), причем U(о) и(т), т.е. напряжение U(О непрерывно

0

0

5

0

5

0

5

И в точках t Т, 2Т..,. Проводится кусочно-линейная аппроксимация функции, и (О на отрезке о,TI так,что число п участков аппроксимации не превышает N ячеек блока 18 памяти. Определяется (фиг. 2) длина h j и крутизна Sj каждого участка (i 1,2...,ti). Заносится в первую часть i -и ячейки памяти блока 18 число S;v а во вторую часть - число Ь, (в соответствующих масштабах). Устанавливается коэффициент пересчета счетчика 13 равный 1 (можно иметь этот коэффициент постоянным, раань1м N и брать ровно N участков аппроксимации).

В исходном состоянии счетчик 2 устанавливается в ноль, счетчик 4 за- полняется наполовину, счетчики 14 и 13, регистры 11 и 12 устанавливаются в ноль-.

Пусть выход счетчика 2 подключен к входу триггера 7 и делителя 6 частоты, а от стробирующего входа блока 15 равнозначности и от входа первого элемента 16 задержки отклю(О

fS

20

25

чен (с помощью тумблера, не показа- . йо на фиг. 1).

С момента начала работы тактового генератора 1 импульсы с его первого выхода непрерывно поступают на счет- ньй вход первого и суммирующий. вкод sropOTo (через элемент ИЛИ 3) счетчиков 2 и 4.

Поскольку емкости обоих счетчиков равны, импульсы на их выходах появляются с пёрирдом . 0 2 t, причем ввиду того, что в Исходном состоянии счетчик 2 обнулен, а счетчик 4 - наполовину заполнен, импульсы на выходе (Счетчика 4 на время 9 /2 сдвигаются относительно импульсов на выхо- де счетчика 2, т.е. получают ®, 6/2, и напряжение на выходе демодулятора 8 становится равным нулю: и а(в,-©р).

Пусть теперь выход счетчика 2 подключается также к стробирующему входу блока 15 равнозначности и к входу первого элемента 16 задержки. Предполагается пока, что U (о) и(Т)

о . ; . ; ; . . . .. . . ,

Первый же импульс с выхода счет-: чика 2 проходит на выход блока 15 равнозначности (поскольку и в счетчике 14, и в регистре-12 содержится ноль), увеличивает на единицу содеримое счетчика 13 и спустя время . задержки элементом 17, т.е. после срабатывания счетчика 13, вызывает считывание чисел S, и - в регистры 11 и 12 соответственно. Теперь коэф- 5 ициент деления делителя 6 частоты соответствует крутизне первого участка аппроксимации. Пусть она положительна (фиг. 2). Тогда в знаковом разряде регистра 11 записывается нуль и коммутатор 10 подключает выход блока 5 синхронизации к второму входу элемента ЩТИ 3, т.е. выход делителя 6 частоты - к суммирующему входу счетчика 4 (через блок 5 синхронизации и элемент ИЛИ 3).Каждьтй выходной импульс делителя 6 частоты добавляется в счетчик 4 - помимо TaKTOBbjx импульсов, поступающих в оба счетчика 2 и 4. В результате опережение импульсами с выхода счетчика 4 импупьсов с выхода счетчика 2 (равное до этого в/2) начинает линейно расти со скоростью определяемой коэффициентом деления делителя 6 частоты, т.е. чис- 55 лом S, зафиксированным в регистреИ.

Таким образом, растет 9, и ,соответственно, линейно увеличивается от

30

40

50

О

S

0

5

. 5 5

0

0

0

нулевого уровня выходное напряжение демодулятора 8 на выходной шине 9. Так продолжается до тех пор, пока со-г держимое счетчика 14 не достигнет значения Ь,т.е, содержимого регистра 12. Очередной импульс с выхода счетчика 2 проходит при этом через блок 15, сбрасывает счетчик 14 в ноль, добавляет единицу в адресный счетчик 13 и вызывает запись чисел S, иЬ в регистры 11 и 12. С этого момента начинается реализация с второго участка аппроксимации, ос щестзпяемая совер- шенно аналогично описанному. Если Sj - О, то (при этом в знаковом разряде регистра 11 записана единица) коммутатор 10 подключает выход блока 5 синхронизации к вычитающему входу 4, благодаря чему опережение импульсами с его выхода импульсов с выхода счетчика 2 начинает уменьшаться (со скоростью пропорциональной /S,/), т.е. выходное напряжение на шине 9 начинает линейно убьгоать от достигнутого уровня с соответствующей крутизной .

Если S, О, то импульсы на выходе делителя 6 частоты отсутствуют, дос- тигнутьй сдвиг между выходными импуль сами счетчиков 2 и 4 сохраняется неизменным, т.е. напряжение на выходе демодулятора 8 - постоянное,пропорциональное величине указанного сдвига (с соответствую1цим знаком).

После реализации последнего и -го участка аппроксимации (его номер кодируется нулевым состоянием счётчика 13) из памяти вновь извлекаются величины s и Ь помещаемые в регистры 11 и 12, и автоматически начинается формирование следующего периода напряжения требуемой формы. Начальное значение U (о) выходного напряжения (оно предполагалось равным ну- лю) может быть задано установкой соответствующего начального значения счетчика 2 или счетчика 4, т.е. соответствующего сдвига между их выходными импул ьс.ами.

Предлагаемое устройство позволяет формировать напряжение с высокой точностью, определяемой количеством участков аппроксимации. При этом период однозначно определяется частотой генератора 1 и числами К

О

и

все переключения синхронизированы импульсами генератора 1, что повьша- ет стабильность работы устройства.

Формула изобретения

Генератор периодического напряжения, содержащий тактовый генератор, первый выход которого соединен со счетным входом первого счетчика импульсов и с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с суы- мирукяцим входом второго счетчика им- пульсов, второй, выход тактового генератора соединей с тактовым входом блока синхронизации, рабочий вход которого соединен с выходом делителя частоты, выходы первого и второго счетчиков импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами триггера, выход которого соединен с входом демодулятора, выход которого соединен с выходной шиной устройства отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности генерирования широкого класса периодических функций при одновре- менном повьшении стабильности работы, в него введены коммутатор, первый и второй регистры, TpeTttt и четвертый счетчики импульсов, блок равнозначности, первый и второй эле- менты задержки, блок памяти, адрес-, ный вход которого подключен к выходу третьего счетчика импульсов, а первый и второй выходы - к входам соответственно первого и второго регистров , кодовый выход первого ре- гистра соединен с управляющим входом делителя частоты, а знаковый выход - с управляюпрп входом коммутатора, рабочий вход которого подключен к выходу блока синхронизации, а первый и второй выходы соответственно - к второму входу элемента ИЛИ и к.вычитающему входу второго счетчика импульсов, причем выход первого счетчика импульсов соединен с рабочим входом делителя частоты, со стробиру- ющим входом блока равнозначности я через первый элемент задержки - со счетным входом четвертого счетчика имульсов, выход которого соединен с первым входом блока равнозначности, второй вход которого подключен к выходу второго регистра, а выход - к входу сброса четвертого счетчика импульсов, к счетному входу третьего счетчика импульсов и через второй элемент задержки - к входу блока памяти.

Изобретение может бьЛ ь использовано в устройствах автоматического воспроизведения периодического непрерывного напряжения произвольной формы. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит тактовый генератор 1, счетчики 2 и 4 импульсов, элемент 3 ИЛИ, блок 5 синхронизации,, делитель 6 частоты, триггер 7, демодулятор 8 и блок 18 памяти. Введение в устройство коммутатора 10, регистров 11 и 12, счетчиков импульсов 13 и 14, блока 15 равнозначности элементов 16 и 17 зaдepжки и блока 18 памяти позволило формировать напряжение с высокой точностью, определяемой количеством участков аппроксимации. При этом период однозначно определяется частотой reiHepaTopa 1 и длиной участка аппроксимации и все переключения синхронизированы импульсами генератора 1, что повьшает стабильность работы устройства. 2 ил. а S (Л с ю

Составитель А.Горбачев Редактор Л.Повхан Техред М.Ходанич КорректорМ.Максимишинец

Заказ 3302/56 Тираж 816 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, Л