Функциональный генератор Советский патент 1979 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и автоматики. Известен функциональный генератор l для воспроизведения сложных коле баний путем суммирования синусной и косинусной зависимостей, содержащий двигатель, переключатель, кнопку, зубчатую передачу. Его недостатком является низкая надежность и долговечность из-за наличия в нем элект- ромеханических узлов. Наиболее .близким техническим реше нием является функциональный генератор 2, содержащий источник периодического опорного напряжения, выход которого соединен со входом дифферен цирующего элемента, с цснформационным входом первого демодулятора и через блок сдвига фазы с информационным входом второго демодулятора, выходы первого и второго демодуляторов соединены соответственно с управляющими входами первого и второго модуляторов, выходы которых являются выходами функционального генератора, а информационные входы - входом задани несущей частоты, -первый и вторюй фор мирователи пилообразного напряжения, выходы которых подключены ко входам первого блока сравнения, а информационные входы соответственно к выходу дифференцирунндего элемента и выходу элемента И, выход первого блока сравнения подключён к управляющему входу третьего демодулятора и первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом дифференцирующего элемента, выход третьего демодулятора через первый блок делителей напряжения соединен с первым входом блока суммирования, выход которого подключен к первому входу второго блока сравнения, а второй вход является задающим входом функционального генератора, второй вход второго блока сравнения подключен, к выходу первого формирователя пилообразного напряжения, а выход - к управляющим входам первого и второго демодуляторов. Недостатком такого устройства является невозможность получения нерегулярного закона движения вектора, моделируемого выходными напряжениями, с изменяющимися во времени частотой и амплитудой колебаний необходимого для иммитации нерегулярной качки движущихся объектов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей feaepatopa эа счет обеспечения движе ния вектора, моделируемого выходными напряжениями с иэменякияимися во времени частотой и амплитудой колебаний. Данная цель достигается тем, чфогёнератор содержит второй блок делителей напряжения, первый и аторой коммутаторы, счетчик, дешйфраTopi, блок управления, первый вход которого подключен к выходу элемента И, выход - ко входу счетчика, а второй вход является управляющим вхойом функционального генератора, эйхоДы счетчика подключены ко входам дешифратйра, выходы дешифратора соединены с управляющими входами перво го и второго коммутаторов, ёыходы ко торых, подключён соответствё1нн э к угШй1ляющёму входу второго форммррва теля пиJ: юбраэного напряжения и инфо мационному входу третьего демодулятора, а икфорМйЦйонные входы соответ ственно к выходам первого и йторого блоков делителей напряжения, вход первого блока делителей напряжения является входом эадаг-ия опорного напряжения функционального генератора, а вход второго блока делителей напря жения подключен к выходу источника периодического опорного напр яжения. На фиг. 1 представлена блок-схема функционального генератора; на фиг. 2 - временные дидгра.ммы, поясняйщие его работу. Функциональный генератор содержит источник периодического опорного напряжения 1, дифференцирующий элемент 2, элемент И 3, первый и второй формирователи пилообразного напряжения 4 и 5, первый и второй блоки сравне-ния 6 и 7, ьервый, второй и третий демодуляторы 8,9,10, блок сдвига фазы .11, делитель напряжения 12, пер вый и второй блоки делителей напряже ния 13 и 14, блок суммирования 15, первый и второй модуляторы 16 и Д7, блок управления 18, счетчик 19, дешифратор 20,- Первый и второй коммутаторы 21 и 22; 23 - входзадания несущей частоты, 24 - задающий вход фуйкционального генератора. Функциональный генератор работает следующим образом. , при. включении питающих Н51пряжений с выхода источника перио пйчёскогб рйорногр напряжения 1 поступает нанряжение гармонических колебаний заданирй частоты (фиг. 2) . : В момент начала нарастания положи тельной полуволны дифференцирующий элемент 2 вырабатывает импульс, кото рый формируёт ся й оВрываёт пйлообраз нЬе напряжение первого формирователя 4. Таким образом, частота пилробpaswol-o найряжё:Ш1я c SliffSMTrepiBoro формирователя 4 равна чаетотё эадаюtaeroгенератора (фиг.2,в) Г Частота пилообразного напряжения, поступающего с выхода второго формирователя 5, (фиг.2 ,в) ,, задается из условия частоты движения вектора и обычно на 3-5 порядкрв меньше частоты пёрибдаческого опорного напряжения. Пилообразное напряжение с выходов формирователей 4 поступает На входы первого блока сравнения 6. При равенстве напряжения на выходе первого блока сравнения б формируются импульсы (фиг.2,г), которые управляют третьим демодуляторо11л 8, В момент совпадения импульса, поступающего с выхода первого блока сравнения б с импульсрм дифференцирующего элемента 2, вырабатывается импульс, который обрывает пилообразное напряжение на выходе второго формирователя 5, после, чего период формирования повторяetcs.. . Амплитуда напряжения на выходе Третьего демодулятора 8 работающего в режимах выборки-хранения изменяется по гар юническому закону/с периодом, равным периоду пилообразного напряжения, поступающего с выхода второго формирователя 5. Для получения нерегулярных колебаний векторадолжна изменяться частота напряжения, поступающего с выхода третьего демодулятора 8. Это достигается тем, что изменяется крутизна пнлообразнрго напряжения (фиг.2,в) путем подключения к управляющему входу формирователя 5 различных значений напряжения с, выходов блока делителей напряжения 13 через первый коммутатор 21. Управление первым коммутатором 21 осуществляется от счетчика 19 через дешифратор 20. Счетными импульсами, поступающими на счетный вход счетчика, являются импульсы с выхода элемента И 3, проходящие через блок управления 18 (фиг.2,е). Для получения напряжения с выхода третьего демодулятора В, изменяющегося не только по частоте, но и по амплитуде, на вход демодулятора 8 подается напряжение с выходов второго блока делителей напряжения 14 через второй коммутатор 22, управление которым осуществляется от дешифратора 20. БЛОК управления 18 служит не только для пропускания счётных импульсов навход счетчика 19, но и для уста-. новКи счетчика 19 в определенное состояние. При подачена вход блока управления 18 сигналов управления он запрещает прохождение счетных импульсрв на вход счетчика 19 и устанавливает его в одно из определенных срстояний, при котором на.вход второго формирователя пилообразного напряжения 5 поступает прстрянНбе напряжение определенной величины, а на ин- формационный вход третьего демодулятора 8 - синусоидальное напряжение определенной амплитуды (фиг.2,(5). Таким образом, изменяя сигналы управ ления, подаваемые на вход блока управления 18, можно получать на выходе функционального генератора гармонические колебания определенной амплитуды и частоты. Для получения гармонического закона движения вектора, напряжени с третьего демодулятора 8 (фиг.2,д) поступает Нз делитель напряжения 12, который определяет амплитуду гармонического иакона движения вектора. Выходное напряжение с выхода делителя напряже ния 12 суммируется с оостбямным напряжением, определяющим нулевое поло жение, вокруг которого колеблется. вектор. Суммарное напряжение о йнхода блока суммирования 15 поступает на первый вход второго блока сравнения 7, на второй вход которого посту пает пилообразное напряжение с выхода первого формирователя 4. В момент равенства напряжений фор мируются импульсы, которыми управляются первый и второй демодуляторы 9 и 10, работающие в режимах выборкихранения. Напряжения на выходах последних при соответствующей настройке блока сдвига фазы 11 будут изменяться по гармоническим законам, модулирующий колебания вектора. Эти напряжения управляют первым и вторым модулятора ми 16 и 17,осуществляющими амплитудную модуляцию несущей частоты функционал . генератора. Таким.образом, функциональный генератор позволяет получить колебания Вектора с изменяющейся частотой и амплитудой колебаний (имитирующие нерегулярную качку), а также колебания постоянной частоты и амплитуды, величины которых можно по желанию изменять (имитирующие регулярную кач ку с различной частотой и амплитудой колебаний), что расширяет функционал ные возможности и область применения генератора по сравнению с его прототипом. Использование предложенного функционального генератора для иссле дования систем автоматического управ л.ения Лает возможность максимально приблизить условия отработки систем к реальным условиям и тем самым улуч шить качество отработки. Формула изобретения Функциональный генератор, содержа щий источник периодического опорного напряжения, выход которого соединен со входом дифференциру1ощег6 элемента, с информационным входом первого демодулятора и через блок сдвига Фазы с информационным входом второго демодулятора, выходы первого и второ - го демодуляторов соединены соответс венно с управляющими входами первого и второго модуляторов, выходы кото,рых являются выходами функционально- го генератора, а информационные входы - входом задания несущей частоты, первый и второй формирователи пилообразного напряжения, выходы .которых подключены ко входам первого блока сравнения, а информационные входы соответственно к выходу дифференцирующего элемента ивыходу элемента И, выход первого блока сравнения подключен к управляющему входу тр.ётьего. демодулятора и первому входу элемента И, второй входкоторого соединен с выходом дифференцирующего элемента, выход третьего дембдулятора через первый блок делителей напряжения соединен с первым входом блока суммирования, выход которого подключен к первому ВХОДУ второго блока сравнения, а второй вход является задающим ВХОДОМ)функционального генератора, второй вход второго блока сравнения подключен к выходу первого формирователя пилообразного напряжения, а выход - к управляющим входам первого и второго демодуляторов отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможное-, тей генератора за счет обеспечения движения вектора, моделируемого выходными напряжениями с изменяющимися во времени частотой и амплитудой колебаний, он содержит второй блок делителей напряжения, первый и второй коммутаторы, счетчик, дешифратор/ блок управления, первый вход Которого подключен к выходу элемента И, выход - ко входу счетчика, а второй вход является управляющим входом функционального генератора,выхода счетчика подключены ко входам дешифратора, выходы дешифратора соедкнёны с управляющими входами первого и второго .коммутаторов, выходыкоторых подключены соответственно к управляющему входу второго формирователя пилообразного напряжения и информационному входу третьего демодулятора, а информационные входы соответственно к выходам первого ивторого блоков делителей напряжения,вход nepBorq блока делителей напряжения является входом задания опорного напряжения функционального генератора, а вход второго блока делителей напряжения подключен к выходу ис Рочника периодического опорного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе/ 1.Патент США , кл. 235-150, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 423137, кл. Q06G 7/22, L974.

Сигн. упр.

iJ-j-±J-jj--La j L,