Функциональный генератор Советский патент 1987 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к автоматике, аналоговой и аналого-цифровой вычислительной технике и может быть использовано в радиоэлектронике, связи, акустике, информационно-измери- тельной технике.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет программного перехода от одной функциональной зависимости к другой.

На фиг. 1 представлена функционалная схема предлагаемого функционального генератора (ФГ); на фиг. 2 - временные диаграммы работы ФГ; на фиг. 3 - таблица воспроизводимых функций и таблица положений переключателей с

Функциональньш генератор содержит интегратор 1, релейный элемент 2, электронный переключатель 3, выходы треугольного 4 и прямоугольного 5 напряжений генератора, блок 6 управления, содержащий первый 7 и второй 8 преобразователи напряжение - ток, пять переключателей 9-13, три сумми- рующих масштабных усилителя 14-16, три ключа 17-19, цифровой коммутатор 20, две декодирующие резисторные мат рища 21 и 22, тактовый вход 23 блока управления, инвертор 24, реверсивньш счетчик 25, вход 26 управления реверсом счетчика, вход 27 за,чания чистоты генератора, блок 28 задания вида функции.

Функциональный генератор работает следующим образом.

При установлении с помощью блока 28 задания вида функции по соответствующим шинам осуществляется установка переключателей 9-13 и ключей 17- 19 в положение, соответствующее реализации функциональной зависимости F f Кх с входа 27 задания частоты генератора, входная величина х (напряжение) подается через переклю- чатели 11 и 13 и ключ 18 на входы декодирующих резисторных матриц 21 и 22. I

Обозначим коэффициенты преобразо- вания соответствующих элементов 1, 2, ...., 25 схемы через К , К , ..., К .

55 ,,

Ьсли ПО управляющим входам декодирующих резисторньк матриц 21 и 22 установлены равные значения их сопротивлений, что соответствует равенству числовых значений длительности фронта Т и среза Т импульсов треугольной формы, то коэффициенты передачи К„. К . 1C и К , К . К посJ 14 7 j t5 8

ледовательно соединенных преобразователей соответственно 21, 14, 7 и 22, 15, 8 одинаковы.

В этом случае напряжение с выхода декодирующей резисторной матрицы 21 через суммирующий масштабный усилитель 14, переключатель 9 поступает на преобразователь 7 напряжение - ток, а с вькода резистьрной матрицы 22 через с т мирующий масштабный усилитель 15, переключатель 10 - на преобразователь 8 напряжение - тон, формируя на выходах соответственно токи 1 -- +1, 1 -I.

При высоком уровне напряжения, подчваег ого с выхода релейного элемента 2 на управляющий вход электронного переключателя 3, заряжается конденсатор интегратора 1 током +1 через электронньй переключатель 3, формируя на выходе устройства фронт треугольньсх импульсов длительностью Т. При низком уровне напряжения конденсатор перезаряжается током -I, формируя срез импульсов длительностью Т. Таким образом, в кольце, состоящем из электронного переключателя 3, интегратора 1, релейного элементя 2, возникают автоколебания и на выходе 4 генератора формируются импульсы симметричной треугольной формы, а на выходе 5 - импульсы симметричной прямоугольной формы.

Для данного режима работы структуры (фиг. 1) длительность фронта импульса Т. пропорциональна I/I , а длительность среза Т пропорциональна /(,. Токи преобразователей 7 и 8 I и I,, являются в свою очередь линейными функциями входной величины X (напряжения U.). С учетом равенства

I

(1)

частота генерируемых импульсов f имеет линейную зависимость от значения входной величины х, что следует из данного выражения

f (2)

где К - коэффициент, равный произведению преобразования последовательно включенных элементов схемы.

Возможности функционального генератора могут быть расширены, если обеспечить изменение коэффициента К, произведения К х или из соотношения. Покажем функциональные возможности предлагаемого устройства при воспроизведении функций в соответствии с табл. 1 и 2 (фиг. 3).

При воспроизведении функций вида F 2 и F импульсы с частотой f с выхода 5 функционального генератора через ключ 17 поступают на счетный вход реверсивного счетчика 25 с пре- дустановкой Y, формируя на его выходе линейно изменяющийся во времени код

Y f-t (3)

Код, поступающий на управляющие вхо- ды декодирующих резисторных матриц 21 и 22 изменяет соответственно коэффициенты преобразования звеньев 21 14 и 22, 15 согласно выражения

1

и ,4-х . (4)

где и - выходное напряжение суммирующих масштабных усилителей 14 и 15. С учетом (3) и (4) вьфажение (1) при- мет следующий вид

f - К €

При постоянстве одной из величин х и t получим функциональные зависимости вида F , F .

Установлением ключа 17 в положение В отключается счетвьи вход реверсивного счетчика 25 от выхода 5 генератора. Изменение кода Y на входе 26 транслируется на выход реверсивного счетчика 25, чем меняется коэффициент преобразования звеньев 21, 14 и 22, 15 в соответствии с вы- ражением (4). Таким образом, получаем функциональную зависимость вида F. К,/Y. При линейном изменении коэффициента пребьшания К в выражении (1) с помощью кода Y получим функциональную зависимость вида F,

О

. Особенностью воспроизведения функции F К sinY является то, что получают ее с помощью аппроксимирующего полинома второй степени с ис- пользованием операции умножения на декодирующих матрицах 22, 21 и суммирующих масштабных усилителей 15, 14 для возведения в квадрат с последующим суммированием масштабным уси- лителем 16.

Для обеспечения изменения длительности фронта Тф и среза Т треуголь- ных импульсов и их соотнощения (сква

ности), при сохранении постоянной частоту f и период следования импульсов Т, необходимо вьтолнить равенство (1).

Длительности Т и Т имеют следующие зависимости от 1+ и IПравая часть -вьфажения (8) будет постоянной, если зависимость между I и 1 будут нелинейными,

С помощью декодирукщих резисторных матриц 21 к 22 и суммирующих масштабирующих усилителей 14 и 12 можно выполнить данные требования.

Выходные токи преобразователей 7 и 8 напряжение- ток, соответственно I OS и 1 можно представить в следующем виде

30

Т

I 5

(9) (10)

Учитывая, что числовое значение кода периода следования импульсов

1

f .

Y, Y., Y,

и подставляя выражения (9), (10) в (8), получим

f K-Y/Yf (11) Из выражения (11) следует, что частота импульсов не зависит от числового значения кодов Y,, Y, т.е. она остается постоянной.

Рещая совместно выражения (6), (9), (7) и (10), получим

Т - Y

X Р

(12)

Т,

(13)

Так как коэффициенты К/х являются постоянными, то длительности фронта , среза Т, импульсов мчеют линейную зависимость от числовых значений кодов Y и Y при неизменности частоты, т.е. формируются функции вида

1.1 Р.5 ,

I.I

Функция вида F К /Y реализуется с учетом выражений (6), (7) при ли

нейном изменении коэффициента К в выражении (2) с помощью кода Y. При этом переключение с одной функциональной зависимости на другую осуществляется программным способом.

Формула изобретения

Функциональньй генератор, содержащий электронньтй переключатель, соединенный выходом с входом интегратора, выход которого является выходом треугольного напряжения генератора и подключен к входу релейного элемента, соединенного выходом с выходом прямоугольного напряжения генератора и с управляемым входом электронного переключателя, подключенного первым, вторым информационным входами соответственно к прямому и инверсному выходам блока управления, соединенного тактовым входом с выходом релейного элемента, блок задания вида функции, подключенньй выходами к управляющим

рез инвертор подключен к его второму выходу и управляющему входу второй резисторной матрицы, выходы первой и второй резисторных матриц подключены к первым входам первого и второго суммарных масштабных усилителей соединенных вторыми входами с выходами второго и треть его ключей, первьш и второй информационные входы третьего суммирующего масштабного усилителя соединены с первыми информационными входами первого и второго переключателей, вторые информационные входы которых соединены с выходом третьего суммирующего масштабного усилителя, соединенного первым информационным входом с выходом второго суммирующего масштабного усилителя и первыми информационными входами третьего и пятого переключателей, второй информационный вход третьего суммирующего масштабного усилителя соединен с выходом второго суммирующего масштабного усилителя и первым

входам блока управления, содержащего

реверсивньй счетчик, два ключа и че- 25 информационным входом четвертого петыре переключателя, отличаю- реключателя, соединенного вторым инщ и и с я тем, что, с целью расшире- формационным входом с информационньм

ния функциональных возможностей за

счет программного перехода от воспровходом третьего ключа и выходом пятого переключателя, подключенного вто- 30 рым информационным входом к информационному входу второго ключа, второму информационному входу третьего переключателя и входу задания частоты генератора, выходы третьего и четвертоизведения одной функциональной зависимости к другой, в блок управления генератора введены третий ключ, пя- Т1ЛЙ переключатель и цифровой коммутатор, три суммируклцих масщтабных

усилителя, две декодирующие резистор- 35 го переключателей соединены с инфор- ные матрицы, инвертор и два преобразователя напряжение - ток, выходы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами блока управления генератора, тактовый вход блока управления генератора через первый ключ подключен к счетному входу реверсивного счетчика, соединенного выходами с управляющим входом первой декодирующей ревисторной матрицы и информахцюнным входом цифрового

мадионными входами соответственно первой и второй декодирующих резисторных матриц, входы первого и второго преобразователей напряжение - ток

40 подключены соответственно к прямому выходу первого переключателя и инвертирующему вь1ходу второго переключателя, управлякнцие входы трех ключей, пяти переключателей, цифрового комму45 татора и вход управления реверсом счетчика подключены к соответствующим

коммутатора, первый выход которого че- управляющим входам блока управления.

10

20

98777 6

рез инвертор подключен к его второму выходу и управляющему входу второй резисторной матрицы, выходы первой и второй резисторных матриц подключены к первым входам первого и второго суммарных масштабных усилителей, соединенных вторыми входами с выходами второго и треть его ключей, первьш и второй информационные входы третьего суммирующего масштабного усилителя соединены с первыми информационными входами первого и второго переключателей, вторые информационные входы которых соединены с выходом третьего суммирующего масштабного усилителя, соединенного первым информационным входом с выходом второго суммирующего масштабного усилителя и первыми информационными входами третьего и пятого переключателей, второй информационный вход третьего суммирующего масштабного усилителя соединен с выходом второго суммирующего масштабного усилителя и первым

t5

входом третьего ключа и выходом пятого переключателя, подключенного вто- 30 рым информационным входом к информационному входу второго ключа, второму информационному входу третьего переключателя и входу задания частоты генератора, выходы третьего и четверто35 го переключателей соединены с инфор-

мадионными входами соответственно первой и второй декодирующих резисторных матриц, входы первого и второго преобразователей напряжение - ток

40 подключены соответственно к прямому выходу первого переключателя и инвертирующему вь1ходу второго переключателя, управлякнцие входы трех ключей, пяти переключателей, цифрового комму45 татора и вход управления реверсом счетчика подключены к соответствующим

Изобретение относится к автоматике, аналоговой и аналого-цифровой вычислительной технике и может быть использовано в радиоэлектронике и информационно-измерительной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет программного перехода от одной функциональной зависимости к другой. Цель достигается за счет выполнения блока 6 управления на двух преобразователях напряжение-ток 7 и 8, пяти переключателях 9-13, трех суммирующих масштабных усилителях 14-16, трех ключах 17-19, цифровом коммутаторе 20, двух декодирующих резисторных матрицах 21 и 22, инверторе 24 и реверсивном счетчике 25. Блок 28 зада-- ния вида функции в соответствии с воспроизводимой функциональной -зависимостью осуществляет коммутацию ключей и переключателей блока 6 управления. 3 ил. б (/) , Н

Редактор В.Данко

Заказ 892/53Тираж 673Подписное

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, 4

Таблиил /

Та5лица 2

Составитель Н.Зайцев

Техред И.Попович Корректор М.Шароши