Функциональный генератор Советский патент 1987 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к электронным аналоговым устройствам, предназ- начено для вьфаботки электрических сигналов заданных форм и может HafttH применение в системах автоматическог управления и в контрольно-испытательной аппаратуре.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет ре- ализации режимов затухающих/нарастающих колебаний заданной формы с устанавливаемым декрементом затухания.

На фиг., 1 представлена блок-схема функционального генератора; на фиг,2 - временные диаграммы напряжений функционального генератора.

Функциональный генератор содержит блок 1 управления частотой, интегратор 2, первый релейный гистерезис- ный элемент 3, функциональный преобразователь 4, компаратор 5, элемент И 6, вход 7 опорного напряжения генератора, переключатель 8, первый 9 и второй 10 блоки выборки-хранения, блок 11 масштабирования, вход 12 задания величины декремента затухания/ нарастания выходных сигналов генератора, инвертор 13, второй релейный гистерезисный элемент 14.

. Особенностью элемента И 6 является появление на его выходе сигнала как при совпадении положительных, та и при совпадении отрицательных сигналов на его входах, что легко реализуется при использовании как неинвертирующего, так и инвертирующего входов операционного усилителя.

Компаратор 5 должен инвертировать сигнал, а также менять знак выходного сигнала при изменении знака входного сигнала.

Функциональный преобразователь 4 должен обеспечить получение на своем выходе сигнала заданной формы независимо от масштаба входного сигнала или при изменении опорного сиг- нала в соответствии с изменением масштаба входного сигнала.

Функциональный генератор работает следукмцим образом.

1) Переключатель 8 установлен в положение, соединяющее вход 7 опорного напряжения с сигнальным входом первого блока 9 выборки-хранения. В этом случае реализуется режим незатухающих колебаний.

На выходе первого блока 9 выборки-хранения и на выходе инвертора 13

5

0

5

0

5

0

5

0

а следовательно, на обоих входах задания пороговых значений обоих релейных гистерезисных элементов 3 и 14 напряжения постоянны и равны по величине опорному сигналу.

Поэтому величина выходного сигнала первого релейного гистерезисного элемента 3 постоянна и равна величине опорного сигнала, а знак изменяется при достижении выходным напряжением интегратора 2 величины, равной выходному напряжению первого релейного гистерезисного §лемента 3, под действием которого меняется выходное напряжение интегратора 2. Таким образом, реализуется режим периодических колебаний. Колебания треугольной формы с выхода интегратора 2 преобразуются функциональным преобразователем 4 в колебания заданной формы (например, синосоидальные), а компаратором 5 - в колебания прямоугольной формы с амплитудой, ограниченной вторым релейным гистерезисным элементом 14.

Амплитуда колебаний на всех выходах функционального генератора постоянна и равна по величине опорному сигналу. Импульсы с выхода элемента И 6 переводят поочередно блоки выборки-хранения 9 и 10 из режима слежения в режим хранения. Когда первый блок выборки-хранения 9 работает в режиме слежения и в него записывается сигнал источника опорного сигнала, второй блок выборки-хранения 10. работает в режиме хранения и сохраняет предьщущее значение сигнала, которое быпо на выходе первого блока выборки-хранения 9 в предьщущем цикле переключения. Так как в режиме незатухающих колебаний величина сигнала, поступающего на сигнальный вход первого блока выборки-хранения 9, постоянна и равна U то и на его выходе и на выходе второго блока выборки-хранения 10 величина сигнала постоянна и равна , , на выходе блока 11 масштабирования величина сигнала также постоянна и равна и„ К Upn ,

где К, 1 (коэффи5

1-(

циент передачи блока.11 масштабирования) .

2) Переключатель 8 переводится в положение, соединяющее выход блока 11 масштабирования с сигнальным входом первого блока выборки-хранения 9.

313

В этом случае реализуется режим затухания (нарастающих) колебаний.

Работа схемы аналогична описанному, за исключением того, что в качестве опорного сигнала служит уже не постоянный сигнал источника опорного сигнала, а уменьшающийся (увеличивающийся) ступенями сигнал с выхода блока 11 масштабирования.

Рассмотрим режим затухающих колебаний. В этом случае по входу 12 задания величины декремента затухания/ нарастания выходных сигналов генератора устанавливается коэффициент пе- редачи (К 1).

Пусть переключатель 8 переводится из режима незатухающих колебаний в режим затухающих колебаний в момент

времени t

h

Как видно из диаграммы U(t), на выходе элемента И 6 сигнал отсутствует. Следовательно, первый блок выборки-хранения 9 работает в этот момент в режиме хранения и на его выходе сигнал Uj Ujf, .

Второй блок выборки-хранения 10 работает в режиме слежения и сигнал на его выходе равен U, , т.е. U|Q Uj Upp . Сигнал на выходе блока 11 мае штабирования Ц К„-и Uj . Затухание колебаний начинается в схеме с момента tj, в который треугольный сигнал на выходе интегратора 2 переходит через ноль. Первый блок выбор- ки-хранения 9 переходит в режим слежения и на его выходе появляется сигнал Uj и К,, Uon .

Второй блок выборки-хранения 10 переходит в режим хранения и на его выходе остается сигнал

В момент времени tj , когда треугольное напряжение на выходе интегратора 2 достигает величины, равной выходному напряжению первого релей- ного гистерезисного элемента 3, сигнал на выходе элемента И 6 равен нулю.

Первый блок выборки-хранения 9 переходит в режим хранения и на его вы- ходе остается напряжение Uj, а второй блок выборки-хранения 10 переходит в режим слежения и на его выходе появляется напряжение U Следующее переключение режимов работы обоих блоков выборки-хранения 9 и 10 происходит в момент t , когда выходное напряжение интегратора переходит через ноль. При этом на выхо

1 . .4 да первого блока выборки-хранения 9 появляется напряжение U К, U

Далее цикл переключений режимов работы блоков выборки-хранения повторяется. При этом напряжение U, на выходе первого блока выборки-хранения меняется ступенями в моменты перехода через ноль выходного напряжения Uj,j интегратора 2, оставаясь постоянным в течение полупериода изменения этого напряжения.

Величина напряжения Uj во врем п-го полупериода, считая от момента tj н ачала режима затухания, равна

u; ,,

(1)

5

о ,

о

g

Q g

, Напряжение Uj непосредственно и 0 через инвертор 13 поступает на вторые входы задания пороговых значений обоих репейных гистерезисных элементов, а также на вход задания начального значения функционального преобразователя 4. В результате напряжения на первом 11, , третьем и четвертом V выходах функционального генератора представляют собой за- тухакхцие треугольные, синусоидальные (или другой заданной формы) и прямоугольные колебания соответственно, амплитуда которых в каждый полупериод определяется формулой (1).

Если обозначить декремент затухания D - отношение амплитуд двух соседних полупериодов одного знака, то D К и величина его может быть установлена изменением К, при изменении управляющего сигнала.

При К 1 колебания будут нарастающими. В предлагаемой схеме функционального генератора легко может быть реализован режим затухающе-нарастающих колебаний с автоматическим многократным переключением режима.при достижении напряжением Uj желаемых максимальной и минимальной величин. При этом необходимо автоматически переключить величину К от к К,1 и обратно. Напряжение Uj, на втором выходе функционального генератора также затухает, но форма его не прямоугольна, как в режиме незатухающих колебаний.

Таким образом, функциональные воз- можности функционального генератора расщирены путем реализации режимов затухаюЕЦИх колебаний заданной формы с

с устанавливаемым декрементом затухания.

Формула изобретения

5

Функциональный генератор, содержащий соединенные последовательно блок управления частотой, интегратор и первый релейный гистерезисный элемент, выход которого является выходом О прямоугольного напряжения генератора и подключен к входу блока управления частотЬй, выход интегратора является выходом треугольного напряжения генератора и подключен к входу 5 функционального преобразователя, выход которого является выходом функционально изменяющегося напряжения генератора, инвертор и переключатель,

выходом компаратора и первым входом элемента И, второй вход которого подключен к дополнительному выходу первого релейного гистерезисного элемента, выход элемента И соединен с управляющими входами первого и второго блоков выборки-хранения, выход , блока масштабирования соединен с вторым входом переключателя, подключенного выходом к информационному входу первого блока выборки-хранения, подключенного выходом к первым входам задания пороговых значений первого и второго релейных гистерезисных элементов, входу задания начального значения функционального преобразователя и входу инвертора, соединенного выходом с вторыми входами задания пороговых значений первого и второго.

первый вход которого подключен к вхо- 20 релейных гистереэисных элементов, выду опорного напряжения генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет реализации режимов затухающих/нарастающих колебаний заданной формы с устанавливаемым декрементом затухания, в него введены два последовательно соединенных блока выборки-хранения, блок масштабирования, компаратор, элемент И и вто- рой релейный гистерезисный элемент, срединенный информационным входом с

выходом компаратора и первым входом элемента И, второй вход которого подключен к дополнительному выходу первого релейного гистерезисного элемента, выход элемента И соединен с управляющими входами первого и второго блоков выборки-хранения, выход , блока масштабирования соединен с вторым входом переключателя, подключенного выходом к информационному входу первого блока выборки-хранения, подключенного выходом к первым входам задания пороговых значений первого и второго релейных гистерезисных элементов, входу задания начального значения функционального преобразователя и входу инвертора, соединенного выходом с вторыми входами задания пороговых значений первого и второго.

ход второго блока выборки-хранения соединен с информационным входом блока масштабирования, вход управления коэффициентом передачи которого соединен с входом задания величины декремента затухания/нарастания выходных сигналов генератора, выход втог рого релейного гистерезисного элемента соединен с дополнительным выходом прямоугольного напряжения генератора, выход интегратора подключен к входу компаратора.

9blXj

1д/ДГ;

бЫХу

(JbblXlt

II

1 I nIII

I I t i ItiI I I I

I I I 1 I1II I I I

I I I I I M I I I III

innnnann

i I

II

n

I I

i I I

Составитель Н. Зайцев Редактор М. Бандура Техред в.Кадар

Заказ 3393/47 Тираж 672Подписное

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

фиг. 2

Корректор С. .Черни

Изобретение относится к электронным аналоговым устаройствам, пред- назначено для выработки электрических сигналов заданных форм и может найти примене ние в системах автоматического управления. Целью изобрете- иия является расширение функциональных возможностей за счет реализации режимов затухающих/нарастающих колебаний заданной формы с устанавливаемым декрементом затухания. В функциональный генератор введены два блока выборки-хранения 9 и 10, блок 11 масштабирования, элемент И 6 и второй релейный гистерезисный элемент 14. Сущностью изобретения является то, что изменение амплитуды колебаний, вырабатываемых функциональным генератором, осуществляется путем изменения управляющего сигнала на управ ляющих входах релейных гистерезисных элементов 3, 14 и на входе опорного сигнала функционального преобразователя, а выработка этого управляющего сигнала производится автоматически в . системе, содержащей блоки выборки- хранения и блок 11 масштабирования, в моменты перехода через ноль треугольного сигнала.. 2 ил. с (Л