Функциональный генератор Советский патент 1981 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относитйя к аналогово и аналого-цифровой вычислительной те нике. Известен функциональный генератор содержащий программный блок, задающие потенциометры, ключи и интегратор. Кусочно-линейный выходной сигнал этого генератора получается интегрированием прямоугольных импульсов, поступающих через последователь но открываемые ключи с задаю1цих потенциометров ll . Его недостатком является.эффект накопления погрешности с увеличением порядкового номера генерируемого уча стка функции. Наиболее близким техническим реше нием является функциональный генератор , содержащий интегратор,выход которого является выходом генератора, многофазный мультивибратор, аналоговое запоминающее устройство, подключенное выходом через первый суммирующий резистор ко входу интегратора, а входом через разрядный ключ, управляющий вход которого является входом синхронизации генератора - к выходу интегратора, второй суммирующий резистор, подключенный ко входу интегратора, п задающих потенциометров каждый из которых подключен неподвижными контактами к шинам положительного и отрицательногоопорного напряжения, п ключей, информационный вход каждого из которых соединен с подвижным контактом соответствующего задающего потенциометра, управляю1ций вход - с соответствующим выходом многофазного мультивибратора, а выход со свободньм выводом второго суммирующего резистора, вход многофаэйого мультивибратора соединен со входом разрядного ключа 2 . Недостатком такого генератора является пониженная точность воспроизведения функции времени, обусловленная дрейфом интегратора на каждом участке разбиения. Цель изобретения - повышеиие точиости воспроизведения функции времени. Это достигается тем, что функциоиальный генератор, содержащий интегратор, выход которого является вьрсодом генератора, многофазный мультивибратор, аналоговое запоминающее устройство, подключенное выходом через, первый суммирующий резистор ко входу интегратора, а выходом через разрядный ключ, управляющий вход которого

является входом синхронизации генератора - к вьоходу интегратора, второй суммирующий резистор, подключенный ко входу интегратора, п задающих потенциометров, каждый из которых подключен неподвижными контакташй к шинам положительного и отрицательного опорного напряжения, п ключей, информационный вход каждого иэ которых соединен с подвижным контактом соответствующего задающего потенциометра а управляющий вход - с соответствующим входом многофазного мультивибратора, дополнительно содержит счетчик первый и второй цифроаналоговые преоразователи, третий суммирующий резистор,п дополнительных ключей (п+1)-й задающий потенциометр, подключенный нeпoдвижны и контактами к шинам положительного и отрицательного опорных напряжений, а подвижным контактом к информационному входу п-го дополнительного ключа, управляющие входы дополнительных ключей соединены с соответствующими управляющими входами ключей, информационный вход каждого из дополнительных ключей, кроме п-го, соединен с информационным входом следующего по номеру ключа, выходы ключей соединены с аналоговым входом первого цифроаналогового преобразователя, цифровые входы которого соединены с прямыми выходами разрядов счетчика, а выход - со свободным выводом второго суммируюш.его резистора, выходы дополнительных , ключей соединены с аналоговым входом второго цифро-аналогового преобразователя, цифровые входы которого соединены с инверсными выходами счетчика, а выход через третий суммирующий резис,тор - со входом интегратора выход старшего разряда счетчика соед нен со входом многофазного мультивибратора, счетный вход счетчика соедине с.управляющим входом разрядногоключ

На фиг. 1 приведен функцйональный генератор, схема; на фиг, 2 - временные диаграммы формирования двух учасков функции времени,

Функциональный генератор содержит интегратор 1, аналоговое запоминающее устройство 2, первый суммирующий резистор 3, разрядный ключ 4, второ суммирующий резистор 5, третий суммирующий резистор 6, п + 1 задающих

I

потенциометров 7

п клю /

чей 8,...8, и h дополнительных ключей 9,..,..9,, первый и второй умножающие цифроаналоговыеt преобразователи 10,11, многофазный мультивибратор 12, счетчик 13.

Функциональный генератор работает следующим образом.

Синхронизирующие импульсы со входа синхрО Д|зации генератора, поступают на вход счетчика 13 и на управляющий вход разрядного ключа 4. Сигналы с прямых и инверсных выходов

счетчика 13 подаются соответственно на цифровые входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей 10 и 11, выходные напряжения которых через второй и третий суммирующие резисторы 5 и 6 подаются на вход интегратора. При переполнении: счетчи ка 13 импульс с выхода -старшего разряда поступает на вход многофазного мультивибратора 12, изменяя его состояние. При каждом переполнении последовательно возбуждаются выходы многофазного мультивибратора 12 с первого по п-ый, сигналы с которых последовательно открывают основные 8,.,. 8 ключи и дополнительные 9 , . ., 9„ ключи. В результате на аналоговые входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей 10 и 11 поступают прямоугольные импульсы, амплитудные значения которых регулируются потенциометром 7, 7. я соответствуют узловым ординатам функции време,ни, ,

На пересчете счетчиком 13 синхронизирующих импульсов коэффициенты передачи цифроаналоговых преобразователей 10 и 11 изменяются по линейно-ступенчатому закону: у первого - по убывающему (фиг. 2а), у второго (фиг. 26) по возрастающему. Благодаря суммированию выходных токов цифроаналоговых .преобразователей 10,11, протекающих через второй и третий суммирующие резисторы 5, 6 на вход интегратора 1 происходит кусочно-ступенчатая аппроксимация линейных участков функции времени. .

При наличии обратной связи интегратора 1 .. через разрядный ключ 4, аналоговое запоминающее устройство 2 и первый суммирующий резистор 3, реакция интегратора 1 на одиночное приращение счетчика 13 имеет вид треугольника. Каждый интервал кусочно-линейной аппроксимации образуется суммированием треугольников (фиг, 2г), благодаря чему эффект накопления ошибки .в предлагаемом генераторе отсутствует.

Для того, чтобы в узлах аппроксимации не было плоских вершин в течение одного такта, счетчик 13, в исходное состоянии установленный в О после 0 Переполнения, должен сбрасываться не

ч

в О , a иметь в младшем разряде I 11 11 j- t

Преимущества предлагаемого изобретения в сравнении с прототипом заключаются в более мелком разбиении функции при равном с прототипом числа узлов аппроксимации, благодаря чему интегратор интегрирует входное напряжение непрерывно в несколько раз меньший отрезок времени. Это позволяет уменьшить погрешность, обусловленную дрейфом интегратора, в несколько раз, в результате чего повышается точность воспроизведения функции времени.

Формула изобретения

Функциональный генератор, содержащий интегратор, выход которого является выходом генератора, многофазный, мультивибратор, аналоговое запоминающее устройство, подключенное выходом через первый суммирующий резистор ко входу интегратора, .а входом через разрядный ключ, управляющий вход которого является входом синхронизации генератора - к выходу интегратора, второй суммирующий резистор, подключенный ко входу интегратора, п задающих потенциометров, каждый из которых подключен неподвижными контактами к шинам положительного и отрицательного опорного напряжения, п ключей, информационный вход каждого из которых соединен с подвижным контактом соответствующего задающего потенциометра а управляющий вход - с соответствующим входом многофазного мультивибратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит счетчик, первый и второй цифроаналоговые преобразователи,третий суммирующий резистор, п дополнительных ключей, (п )-й задающий потенциометр, подключенный неподвижными контактами к шинам положительного и отрицательного опорных напряжений, а подвижным контактом - к информационному входу п-го дополнительного ключа, управляющие входы дополнительных ключей соединены с соответствующими -управляющими входами ключей, информационный вход каждого из дополнительных ключей, кроме п-го, соединен с информационным входом следующего по номеру ключа, выходы ключей соединены с аналоговым входом первого цифроаналогового преобразователя , цифровые входы которого соеди0нены с Прямыми выходами счетчика, а выход - со свободнь1м выводом второго суммирующего резистора, выходы дополнительных ключей соединены с аналоговым входом второго цифроаналогового преобразователя, цифровые кото5рого соединены с инверсными выходами счетчика,а выход через третий суммирующий резистор - со входом интегратора, выход старшего разряда счетчика соединен со входом многофазного мультивиб0ратора, счетный вход счетчика соединен с управляющим входом разрядного ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Анисимов Б.В,Голубкин В.Н.

5 Аналоговые вычислительные машины М., Высшая школа , 1972, с. 433, рис. IX.19.

2.Авторское свидетельство СССР 398963, кл. G Об G 7/26, 1972

0 (прототип).

оп

-AW Ф о

Н

Y

тз

-о

ггит

,,

J пуек

i V V У

X к К Л

/ V V V V