Функциональный генератор Советский патент 1989 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в виброметрии, при создании сканирующих устройств, при цифровом управлении перемещением пье- зоманипуляторов.

Цель изобретения - снижение, энергопотребления устройства.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Функциональный генератор содержит генератор 1 импульсов, подключенньй выходом к счетному входу двоичного счетчика 2, кодовый выход которого соединен с входами А сумматора 3. Выход старшего разряда счетчика 2 соединен со счетным входом счетчика 4 . Кодовые выходы счетчика 4 адреса соединены с адресными входами блока 5 памяти, кодовые выходы которого подключены к входам В сумматора 3. Блок 5 памяти представляет собой постоянное запоминакяцее устройство (ПЗУ), на выходе которого формируют- ся двоичные параллельные коды сигнала, записанного в ПЗУ - синуса, тра- п еции, колокола и т.п. Выход переноса сумматора 3 соединен с первым входом первого буферного ключа 6 и пер- вым входом логического элемента И-НЕ 7. Буферньй ключ 6 представляет собой логический элемент И-НЕ с открытым коллектором, его выход через резистор подключен к эмиттеру высоковольтного транзистора 8, образующего второй токовый.ключ 9, который собран по схеме с общей базой и служит для разряда емкости пьезоэлектрического элемента 10. Выход старшего раз ряда счетчика адреса 4 подключен к входу счетного триггера 1I, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ 7 и через инвертор 12 со вторым входом буферного ключа 6. Счетный триггер 11 определяет, какой токовый ключ 9 или 13 является в даный момент рабочим.

Первьш токовый ключ 13 собран по схеме с общей базой на вь 1соковольт- ном транзисторе 14 и служит для зарда пьезоэлемента 10, Коллекторы транзисторов 8 и 14 соединены между собой и с выводом пьезоэлектрическо элемента 10, второй вывод которого подключен к общей щине. К эмиттеру транзистора 14 через второй буферны ключ 15 подключен выход диодного оптрона 16, вход которого соединен

0 5 Q д

5

50

55

с выходом элемента И-НЕ 7. Оптрон 16 служит для высоковольтной развязки источников питания Еп2 и ЕпЗ.

Устройство работает следунщим образом.

На адресный вход ПЗУ 5 поступает код со счетчика 4 адреса. Каждому коду адреса считывания соответствует выходной код, находящийся в линейной зависимости с требуемыми значениями напряжения выходных сигналов устройства. На входы А сумматора 3 поступает число в двоичном коде с выходов двоичного счетчика 2, на входы В сумматора - с выходов блока 5 памяти. В сумматоре 3 используется выход переноса, при переполнении сумматора на этом выходе появляется импульс переноса, длительность которого при заданном периоде следования импульсов, пропорциональна цифровому коду на выходе блока 5 памяти. Период следования импульсов равен 2 -Т (гдеТ- период следования импульсов генератора 1, п - число используемых двоичных разрядов счетчика 2) .

Таким образом, на выходе переноса сумматора 3 получают последовательность импульсов, которые в зависимости от того, какой сигнал на выходе счетного триггера 11, поступают либо на эмиттер высоковольтного транзистора 14, либо на эмиттер высоковольтного транзистора 8 и управляют их работой. Пьезоэлемент 10 обладает электрической емкостью, которая заряжается постоянным током через токовый ключ 13, а разряжается через токовый ключ 9.

При сигнале 1 на выходе счетного триггера II последовательность импульсов, формируемая на выходе сумматора 3 через элемент И-НЕ 7, диодный оптрон 16 и буферный ключ 15 поступает на эмиттер транзистора 14 токового ключа 13 и управляет зарядом пьезоэлемента 10 по закону, записанному в ПЗУ 5. Сигналом со стар- шего разряда счетчика 4 адреса счетный триггер П перебрасывается в О . Управляющие импульсы с вькода переноса сумматора 3 поступают на эмиттер транзистора 8 токового ключа 9. Происходит разряд емкости пьезоэлемента 10 по этому же закону.

Таким образом, на пьезоэлементе формируется сигнал заданной формы в

3146

соответствии с цифровым кодом, записанным в ПЗУ. Используя токовые ключи на высоковольтных транзисторах и соответствующее напряжение питания можно получить высоковольтный аналоговый сигнал.

Пьезоэлемент преобразует электрическую энергию в механическое перемещение по закону, задаваемому ПЗУ.

Особенностью предложенной схемы является потребление энергии высоковольтным каскадом только в моменты перезаряда пьезоэлемента, благодаря чему заметно снижается общее энерго- потребление схемы при формировании медленно меняющихся сигналов.

Введение новых элементов позволяет снизить энергопотребление устрой- ства, улучшить его энергетические и маесогабаритные характеристики благодаря тому, что исключены резисторы в коллекторных цепях -высоковольтных транзисторов, которые в результате избыточного нагрева ухудшают параметры устройства вследствие повышения температурного дрейфа характеристик высоковольтн1з1Х транзисторов. Кроме того, отсутствует энергопотребление высоковольтного каскада в статическом режиме работы пьезоэлемента.

Ф о рмула изобретения

Функциональный генератор, содержа щий генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом двоичного счетчика, кодовые выходы ко

Q

15

jn 2530

35

торого соединены с входами первого слагаемого сумматора, входы второго слагаемого которого соединены с ко- | довыми выходами блока памяти, адресные входы которого соединены с кодовыми выходами счетчика адреса, выход переноса сумматора соединен с первым входом первого буферного ключа, второй вход которого соединен с выходом инвертора, второй буферный ключ, выходы первого и второго буферных ключей соединены соответственно с управляющими входами второго и первого токовых ключей, сигнальный вход каждого из которых соединен с шиной ввода соответствующего опорного напряжения, выход первого токового ключа соединен с первым вьшодом пьезоэлектрического элемента, отличающийся тем, что, с целью снижения энергопотребления устройства, в него введены счетный триггер, логический элемент И-НЕ и оптрон, выход второго токового ключа соединен с первым вьшодом пьезоэлектрического элемента, второй вывод которого соединен с общей пш- ной, выход старшего разряда двоичного счетчика соединен со счетным входом счетчика адреса, выход старшего разряда которого соединен с входом счетного триггера, выход которого соединен с входом инвертора и одним из входов логического элемента И-НЕ, другой вход которого соединен первым входом первого буферного ключа, а выход - с входом оптрона, выход которого соединен с входом второго буферного ключа.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в виброметрии, при создании сканирующих устройств, при цифровом управлении перемещени ем пьезоманипулятора. Цель изобретения - снижение энергопотребления устройства - достигается в результате введения в устройство счетного триггера 11, логического элемента И-НЕ 7 и оптрона 16. Кроме того, устройство содержит генератор I импульсов, двоичный счетчик 2, сумматор 3, счетчик 4 адреса, блок 5 памяти, буферные ключи 6 и 15, транзистор 8, образующий второй токовый ключ 9, пьезоэлектрический элемент 10, инвертор 12, первый токовый ключ 13, собранный на высоковольтном транзисторе 14. Введение новьпс элементов позволяет снизить энергопотребление устройства, улучшить его энергетические и массо- габаритные характеристики. 1 ил. а СЛ