Функциональный генератор Советский патент 1988 года по МПК G06G7/26 

4;:

to СП Nl

ко

Изобретение относится к импульсной аналогозой технике и может быть использовано в измерительной технике в качестве формирователя импульсов, аппроксимирующих гиперболическую функцию для частотомеров, а также в вычислительЕьж системах для об работки аналоговой информации,

Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства

На фиг, 1 представлена функциональная схема функционального генератора; на фиг, 2 временные диаграммы, отражающие сущность его работы,.

Функциональный генератор содержит П накапливающих конденсаторов 1j п зарядных резисторов 2, п разрядный 3 и п выходных 4 ключей5 п масштаб- ных усилителей.. 5. Распределитель 6 с группой прямых и инверсных выхо- довувременной дифференциальньй усилитель 7, информационньпЧ вход 8 и выход 9 генератора, вход 10 запуска.

Функциональный генератор работает следующим образом.

Приходящий на вход 30 запуска запускающий импульс (импульс синхронизации) поступает на вход временного распределителя 6, который сбрасывается и удерживается в сброшенном состоянии в течение действия запускающего импульса (фиго 23, момент t4-tj) по окончании которого запу. скается временной распределитель 6, и на его соответствующих входах в определен1€Ь е моменты формируются импульсы напряжения, управляющие работой соответствующих разряд. нь0с и выходных .ключей.

В соответствии с заранее заложенной во временной распределитель 6 программой его работы-во времени, с момента времени to до момента tg на всех прямых вьшодах зременного распределителя 6 присутствуют низкие уровни напряжений (уровни логк-ческог , б - г) 5 постуг ающие на уп- р авляющие входы соотвётству;бщ.их разрядных ключей 3, На всех иййерсш ж выходах временного распредели- ля 6 с момента времени tj до момента t присутствуют высокие уровни напряжений; (уровни логической 1), которые поступают на управляющие вход соответствующих вьпходных клгочей 4а При этом с момента времени ta До момента tj низкг-вди уровнями напряже

5

0

НИИ на зтравляющих входах разрядные ключи 3 замкнуты, а выходные ключи 4 высокими уровнями напряжений на своих управляющих входах разомкнуты. С момента ts в соответствии с одним из возможных вариантов программной работы временного распределителя б, на его первом прямом выходе появляется импульс высокого уровня напряжения, а на первом инверсном выходе временного распределителя 6 формируется импульс низкого уровня напряжения. Длительность,этих им- пульсов- равна

6t t - tj

где - заложенный в программу работы временного распределителя б момент времени окончания импульсов напряжения на его первьк выходах. В течение действия этих импульсов напряжения 5 поступивш1-1Х на управляющие входы разрядного 3 и выходного 4 ключей, разрядный ключ 3 размыкается,, а в ыходной ключ 4 замыкается. При этом конденсатор Ц начинает заряжаться от источника входного напряжения Ugj; через резистор 2 по экспоненциальному закону, аппроксимирующему гиперболический закон изменения напряжения

. и, (1 - K.t -)K, ,

где Kj и К; - масштабные коэффициенты,

в первом временном интервале аппроксимации -Ati t - t, начиная с Начального напряжения Uyv,.

с К I л. - ехр X

-и

м )

5

ного источника напряжения;

Ri- S - величина сопротивления резистора 2 ;

- величина емкости конденсатора 1 ;j .

интервал времени задержки начала формирования напряжения , формируемый временным распределителем 6 (и равный TjftA At tg tg) с целью расширения первого временного ин 5аатервала аппроксимации ut t - t, в котором осуществляется наилучшее приближение экспоненциальной функции Uc. к гиперболе Uv, и величину , целесообразно выбирать из соотношения L aoA, Тмим причем Тммчг минимальный период повторения входных запускающих импульсов (синхроимпульсов)5 Uf - выходное напряжение масштабного усилителя 5,определяемое согласно выражению UK f UgK , причем jw - коэффициент передачи масштабного усилителя 5. Через выходной ключ 4, замкнутый в течение первого временного интервала аппроксимации 4t (с момента tj, до момента t4), напряжение с конденсатора 1 проходит на выходную шину 9 функционального генератора.

Максимальное время . моделирования устройством гиперболической зависимости разбивается программной работой временного распределителя 6 на последующие временные интервалы аппроксимации ut t s - t ; utj;.

tg - tg-, , . . , Aty, tn - trt-j), в

каждом из которых производится аппро симация гиперболической зависимос.ти V отдельными экспонентами, формируемыми соответствующими экспоненциальными преобразователями устройства от второго до п-ного.

В экспоненциальных преобразовате-: лях от второго п-го, работа которых аналогична работе первого экспоненциального преобразователя, соответствующие конденсаторы 1 начинают экспоненциальный заряд по закону, аппросимирующему гиперболический с началь -ньЕХ напряжений:

и

°л ,

Uc

и,

М(1

мин

/д.4,.,.,

.. , /Иц - коэффициенты передачи масштабных усилителей 5, равных напряжениям соответств.ующих источ- { НИКОВ, коммутируемых к соответствующему конденсатору соответствующими разрядными ключами 3. Каждый конденсатор формирует экспоненциальную функцию, аппроксимирующую гиперболическую, в единственном интервале, отведенном для него программной работой временного распределителя . 6.

(3 Последовательно формируемые на конденсаторах 1 экспоненциальные напряжения, аппроксимирующие, гиперболическое в каждом соответствующем временном интервале аппроксимации, про5 ходят через соответствующие выходные ключ|1 4, последовательно замыкаемые низкими уровнями напряжений импульсов, поступающих на их управляющие кходы с соответствующих инверсных

выходов временного распределителя 6 по заданной программе его работы.

При этом на выходе 9 генератора формируется кусочно-экспоненциальное напряжение, аппроксимирующее гипер5 болическое V/ .

Номинальные величины емкостей конденсаторов 1, резисторов 2, коэффициентов передачи масштабных усилителей 5, а также программу работы вре0 менного распределителя 6 выбирают из . условий получения на выходной шине 9 устройства кусочно-экспоненциального напряжения, аппроксимирующего гиперболическое с минимальной погрешностью в течение максимального времени . моделирования обратной зависимости напряжения от времени.

Вькодная функция формируется на усилителе 7,

0 По отношению к известному предлагаемое устройство обладает более высоким быстродействием за счет значительно меньшего времени восстановления исходного напряжения конденсад тора первого экспоненциального преобразователя по причине независимости выбора в предлагаемом устройстве

величины времени восстановления исходного напряжения конденсатора перП вого экспоненциального преобразователя от наперед заданных параметров: временного диапазона моделирования гиперболической зависимости, чества интервалов аппроксимации, от

g масштаба представления гиперболиче- с кой зависимости по амплитуде.

формула изобретения

Функциональный генератор, содержащий временной распределитель, rsz:

I

Изобретение относится к импульсной аналоговой технике и может быть использовано в качестве формирователя импульсов , аппроксимирующих гиперболическую функцию времени для частотомеров а также в других вычислительных устройствах. Изобретение позволяет повысить быстродействие за счет уменьшения времени подготовки начальных условий в зкспоненцнальньгх преобразователях, образованных RC-цепями, состоящими из конденсаторов 1 ,. in и резисторов 2,) , .. . 2 , подключаемых к первому входу дифференциального усилителя 7 с помощью клк1чей 4,.,.. 4г, в моменты времени, определяемые временным распределителем 6. Время подготовки уменьшается за счет малого выходного Сопротивления масштабных усилителей 5,. .. ,5„ ,подключен-- ных к конденсаторам Ц , . . . , Ц RC- цепей с помощью ключей 3 , . .., 3 п ) лод действием сигналов с инвертирующих выходов временного распределителя 6. 2 ил. с (Л

г-т ияя. arnifemt- нецеч

tj tf

)vii инт.

QtVipCtfUfiaum

tT«8