Функциональный генератор Советский патент 1990 года по МПК G06G7/26 

.3. .1

Изобретение относится к электро- тезснике, вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в преобразовательных устрсэйствах с . квазисинусоидальным входным напряжением для стабилизированного прецизионного электропривода, для генерации периодических тригонометрических функциональных напряжений, для моделиру ющих и вычислительных установок.

Цель изобретения - повьшение стабильности генерируемого напряжения и повьшение КПД генератора.

На фиг,1 представлена структурная схема функционального генератора; на фиг,2 - схема инверторной ячейки; на фиг.З - диаграмма, поясняющая сущность реализованного в генераторе способа стабилизации выходного напряжения генердтора.

Функциональный генератор (фиг.1) содержит задающий генератор 1, счетчик 2 импульсов, блок 3 памяти, дешифратор 4, инверторные ячейки 5

1

5,...,51, нагрузку 6, измерительный выпрямитель 7, фильтр 8 низкой частоты, буферный усилитель 9, регулирующий транзисторно, первый t1 и второй 12 аналоговые компараторы, настроенные соответственно на высокий и низкий уровни падения напряжения на регулирующем транзисторе 10, элементы И 13 и 14, реверсивный счетчик 15, соединенные по приведенной схеме.

Инверторные ячейки 5. могут быть построены по любой схеме, реализующей многозначную систему счисления. В качестве примера на фиг.2 приведен вариант схемы с использованием отводов первичной обмотки трансфор- мат ора 16, подключенных через ключи 17-21 переменного тока к шинам питания. Вторичные о-бмотки 22 инверторных ячеек соединены последовательно между собой и нагрузкой.

Функциональный генератор работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает импульсы с частотой f 4 S,f «.(j где SK цифровая емкость функционального генератора, определяемая точностью формы выходного напряжения, связанной с количеством ступенек в четверти периода сигнала,f, частота выходного сигнала генератора. Сигналы от генератора поступают на вход счетчика 2 импульсов. Парал

Q

лельньй двоичный код с выходов счетчика 2 импульсов поступает на адресные входы блока 3 памяти. Блок 3 памяти до установки его в функциональный генератор программируется так, чтобы при. смене кодов на группе адресных входов АО, A1,....,AN и в определенном двоичном коде на дополнительной группе адресных входов ВО,В1,..., ВМ на его выходе появлялся двоичный код, который при преобразовании его инверторными ячейками 5- в многозначный код, соответствовал в течение периода текущему значению ординаты аппроксимирующего сигнала, на- .пример синусоидальному. При смене параллельного кода на входах ВО-ВМ и прежней вариации кодов на входах 0 AO-AN ни выходе инверторных ячеек 5;

s

5

0

5

0

5

0

5

также будет формироваться синусои- . дальный сигнал, но уже с большей/или меньшей амплитудой. Таким образом, в блок 3 памяти записываются коды нескольких синусоид с разными; амплитудами, при этом выбор той или иной амплитуды синусоиды выбирается по адресным входам ВО-ВМ, а построение ординат синусоиды, в соответствии с текущим временем производится по адресным входам АО-AN.: В четвертом квадранте (фиг.З) показано, как при одних и тех же моментах-времени t, - t g записаны разные коды синусоиды (пунктир и сплошная линия), для удобства представленные в двоичной системе счисления.

Выходной код с блока 3 памяти, преобразованный и усиленный дешифратором 4, поступает на информационные входы ключей 17-21 инверторных ячеек 5 . Сигналы с выходных обмоток 22 инверторных ячеек 5j суммируются на нагрузке 6, синтезируя, например, си- нусоидальньй сигнал, который после выпрямления измерительным вьтрями- телем 7 и фильтрации фильтром 8 поступает в виде постоянного сигнала изменяющегося уровня на вход буферного усилителя 9 аналогового.стабилизатора, где сравнивается с опорным напряжением и напряжением разбаланса и после его усиления воздействует на регулирующий транзистор 10, приот- пирая его в случае снижения напряжения на выходе генератора относительно заданной в.еличины либо прикрьгаая его в случае повьщ1ения напряжения на выходе. Таким образом, на регулирующем

10

1-5

20

транзисторе 10 может вьщеляться значительная мощность, приводящая к снижению КПД генератора и разогреву транзистора. В целях повышения КПД предельное напряжение падения на тран- зисторе ограничивается уровнем срабатывания VPP компаратора 12,

При достижении этого уровня происходит срабать1вание компаратора 12, его выходное напряжение от-пирает элемент И 13, через который начинают проходить импульсы от задающего генератора 1 и поступать на вычитающий вход реверсивного счетчика 15, на вьпсоде которого происходит уменьшение двоичного кода. Это, в свою очередь, приводит к изменению кода записанной синусоида, т.е, выбирается из блока памяти программа, соответствующая записи синусоиды с мень- щей амплитудой. Так, например, если при начальном коде ВО-ВМ выбрана программа синусоиды в соответствии с пунктирными линиями (фиг,3,.четвертый 25 квадрант), то после смены кода ВО-ВМ на новое значение выбирается программа синусоиды в соответствии со сплош- . ными линиями. Это приводит к тому, что при неизменном напряжении питания синусоидальньй сигнал на выходе уменьшается, регулирукщий транзистор 10 приоткрывается, чтобы стабилизировать выходное напряжение и.напряжение на нем уменьшается, КПД повьшается, а нагрев снижается.

Если же вьпсодное напряжение упало по каким-либо причинам (уменьшилось напряжение питания, згвеличи- лась нагрузка и т,д,) и регулирующий транзистор 10 открылся настолько, что подошел к режиму насьпцения и дальнейшее .регулирование может быть невозможньм, срабатывает компаратор 11, Опорное напряжение кото- рого Vjn настроено на допустимый минимум падения напряжения на регулирующем транзисторе 10, Отпирается второй элемент И 14, импульсы от генератора 1 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 15, увеличивая его выходной код, что приводит к выбору в блоке 3 памяти программы с записью кодов синусоиды повышенной амплитуды, срабатывает новое

35

40

30 50

45

55

сочетание инверторных ячеек 5 и на выходе синтезируется синусоида с большей амплитудой, что приводит к подзапиранию транзистора 10 и уда1587549

0

-5

0

5

лению его режима от зоны нечувствительности и стабилизации амплитуды синусоиды на выходе, хотя и используется для ее синтеза программа,рассчитанная на, большую амплитуду.

Таким образом, стабилизируется выходное напряжение и сохраняется достаточно высокий КПД функционального генератора.

При использовании в аналоговом стабилизаторе астатической схемы регулирования, т,е, при введении в схему регулятора интегрирующего звена можно добиться высокой точности стабилизации выходного напряжения (в пределе с нулевой ошибкой).

Цифровая емкость функционального генератора (S) определяется формулой S ,где п - количество записанных программ или зон регулирования; S - цифровая емкость,обусловленная заданным коэффициентом гармоник К,

25 .

35

40

Формула изобретения

Функциональный генератор, содержащий п последовательно соединенных инверторных ячеек, последовательно 30 включенные задающий генератор,счетчик ш пульсов, блок памяти и дешифратор, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих п инверторных ячеек, и реверсивный счетчик, входы вычитания и сложения которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов Н, подключенных первыми входами к выходу задающего генератора, свободные выводы первой и п-й инверторных ячеек подключены к нагрузке и к входам измерительного выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности генерируемого, напряжения и повышения КПД, в него введены фильтр низкой частоты, буферный усилитель, регулирующий транзистор и первый и второй компараторы, входы задания порогов 50 срабатывания которых подключены к шинам соответственно первого и второго напряжений, первые и вторые информа- циoнz ыe входы соединены соответственно с коллектором и эмиттером регулируемого транзистора, а выходы - с вторыми входами соответственно второго и первого элементов И, выход измерительного вьшрямителя подключен через последовательно соединенные фильтр

45

5

о-н

Изобретение относится к электротехнике, вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в преобразовательных устройствах с квазисинусоидальным выходным напряжением для стабилизированного прецизионного электропривода, при генерации периодических тригонометрических функциональных напряжений, для моделирующих и вычислительных установок. Целью изобретения является повышение стабильности генерируемого напряжения и повышение КПД генератора. Функциональный генератор содержит задающий генератор 1, счетчик импульсов 2, блок памяти 3, дешифратор 4, инверторные ячейки 5 1, 5 2 ... 5 N, нагрузку 6, измерительный выпрямитель 7, фильтр низкой частоты 8, буферный усилитель 9, регулирующий транзистор 10, первый 11 и второй 12 аналоговые компараторы, настроенные соответственно на высокий и низкий уровни падения напряжения на регулирующем транзисторе 10, элементы И 13 и 14, реверсивный счетчик 15. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря введению в устройство фильтра низкой частоты, буферного усилителя, регулирующего транзистора, двух компараторов. 3 ил.

Фиг.2.

л. г %л

Фе/ffJ

Редактор С.Патрушева

Составитель А.Иаслов

Техред А.Кравчук . Корректор С.Шевкун