Устройство для генерирования функций Советский патент 1981 года по МПК G06G7/19 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ФУНКЦИЙ

I

Устройство отиосится к автоматике и вычислительной технике, в частности к генераторам сигналов, представляемых в виде суммы гармонических составляющих ряда Фурье. .

Известен генератор функций, содержащий управляемый генератор, две схемы вьвделения огибающей, выходной сум матор и блоки формирования гормони- ческих составляющих, количество которых определяется требуемой точностью аппроксимации функции, состоящие из последовательно соединенных полосового фильтра, усилителя, детектора, ограничителя, максимума и ограничителя миниму а сигнала fl/j.

Известен также генератор функций, содержапщй генератор прямоугольных импульсов, подключенный выходом к входам блоков формирования гармонических составляющих ряда Фурье, каждый из которых содержит последовательно соединенные резонансный усилитель, фазосдвигающую цепь и делитель напряжения. Выхода блоков формирования гармонических составлянмцих подключены к входам выходного сумматора, к одному из входов которого подключен также через частотиа-ксшпеисированный делитель генератор линейно-измеряющегося напряжения, связанный входом с выходом генератора прямоугольных импульсов.

Общим недостатком этих генерато10ров является пониженная точность генерирования функций вследствие наличия в их составе инерционных элементов, которые приводят к фазовым и амплитудным искажениям гармоничес15ких составляющих.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для генерирования функций, содержа20щее опорный генератор импульсов и сумматор, подключенный выходом к выходу устройства, а входами - к выходам блоков формирования гармоничес ких составляющих ряда Фурье, каждый из которых содержит интегратор, сгла живаю|ций фильтр, промежуточный сумматор и два делителя частоты, первый йэ которых соединен входом с выходом опорного генератора импульсов,, а выходом г с первым входом промежуточ ного сумматора и через второй делитель частоты - с вторым входом промежуточного сумматора, подключенного выходом к входу сглаживающего фил тра, соединенного выходом с входом интегратора, причем выходы сглаживающего фильтра и интегратора подключены к входам основного cyMMaTopa 2j Однако известное устройство обеспечивает заданную точность воспроизведения генерируемой функции только на одной определенной частоте опорного генератора. Изменение этой частоты, например, под влиянием внешних условий вызьюает появление фазовых и амплитудных искажений гармоня-ческих составляющих, обусловленных наличием инерционных элементов, с использованием которых выполнены сглаживающие фильтры. Это понижает точность генерирования функций. Цель изобретения - повьшение точности генерирования функций. Эта цель достигается тем, что в устройстве Для генерирования функций содержащем опорный генератор импульсов и сумматор, подключённый выходом к выходу устройств, а входами - к выходам блоков формирования гармонических составляющих ряда Фзфье, каждый из которых содержит делитель час тоты, подключенный входом к выходу опорного генератора импульсов,в° каждый блок формирования гармонической составляющей введены триггер, эл менты И, НЕ и И-НЕ, преобразователи прямоугольного напряжения в треуголь ное и два синусных функциональных преобразования, выходы которых соединены с входами сумматора, а входы подключены соответственно к выходам первого и второго преобразователей прямоугольного напряжения в треуголь ное, вход первого из которых соединен с выходом элемента И, а вход вто рого - с выходом триггера, входом первого элемента НЕ и с первым входом первого элемента И-НЕ, подключенного вторым входом к выходу второго элемента НЕ, а в|акодом - к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом второго эле24мечта И-НЕ, первый вход которого подклю ен к выходу первого элемента НЕ, а второй вход - к выходу делителя частоты, счетному входу триггера и к входу второго элемента НЕ, На чертеже изображена блок-схема .устройства для генерирования функций. Предлагаемое устройство содержит . опорньй генератор 1 импульсов и сумматор 2, подключенный выходом к выходу устройства, а входами - к выходам блоков 3 формирования гармонических составлякицих ряда Фурье, Каждый из блоков 3 содержит делитель А частоты,триггер 5,первый и второй элементы НЕ 6 и 7 первый и второй элементы И-НЕ 8 и 9, элемент И 10, первый и второй преобразователи И и 12 прямоугольного напряжения в треугольное и два синусных функциональных преобразователя 13 и 14, подключенных выходами к входам сумматора 2, а входами - соответственно к выходам первого и второго преобразоваталей II и 12, Вход преобразователя П соединен с выходом элемента И 10, а вход преобразователя 12 - с выходом триггера 5, входом первого элемента НЕ 6 и с входом первого элемента И-НЕ 8, Элемент И-НЕ 8 подключен вторым входом к выходу второго элемента НЕ 7, а выходом - к первому входу элемента И 10, Элемент И 10 соединен вторым входом с выходом второго элемента И-НЕ 9, первый вход ко-т торого подключен к выходу элемента НЕ 6,;а второй вход - к выходу делителя 4.частоты, счетному входу триггера 5 и входу элемента НЕ 7. Вход делителя 4 частоты соединен с выходом опорного генератора 1 импульсов. Устройство для генерирования функций работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает опорную последовательность прямоугольных импульсов, поступающих на входы блоков 3 формирования гармонических сое-; тавляющих Рида Фурье, Каждый блок вырабатывает на своих выходах cooTBeTtT- венно синусоидальную и косинусоидальную составлякнцую этого ряда. Коэффициент деления делителя 4 частоты каждого блока 3 равен отношению частоты генератора I к удвоенному номеру гармоники разложения ряда Фурье, вьфабатываемой соответствующим блоком 3. С выхода делителя 4 частоты каждого блока 3- импульсы поступают на счетный вход триггера 5, на вход элемента НЕ 7 и на один из входов элемента И-НЕ 9, на другой вход которого поступают импульсы с уменьшенной вдвое частотой через элемент НЕ 6 с выхода триггера 5, Если рассматривать последовательность импульсов на входе триггера 5 в двоичном коде Как 0101, то на его выходе импульсы могут быть представлены как ООП. Элементы И-НЁ 8 и 9 осуществляют логическое умножение по тупающих на их входы последователь- ностей импульсов и последующее инвертирование результатов умножения Последовательность импульсов на их выходахможно представить в вцде 1101 для элемента Й-НЕ 8 и 1011 Для элемента И-НЕ 9, Импульсы с выходов элементов И-НЕ 8 и 9 на входы элемента И 10, осуществляющего операцию логического умножения. Последовательность импульсов на еговыходе будет иметь вид 1001, В результате вышезгказанных операхщй фаза импульсов на выходе элемента И 10 буде сдвинута ло отношению к фазе импульсов на в 1ходе триггера 5 на величину равную| Г/2.; при этой величина угла сдвига не зависит от частоты следова ния импульсов генератора 1. Прямоугштыше импульсы с выхода триггера.5 и с выхода элемента И 10 поступают соответственно на входы преобразователей 12 и П прямоугольного напряжения в треугольное. После довательность треугольных импульсов с выходов блоков 1J и 12, сдвинутая по отношению друг к другу на 90, по дается на входы синусных функциональ ных преобразователей 13 и 14 ( выполненных, например,на полевом траязисторе с переключающими диодами),где преобразуется в Ьинусоидальное напряжение. Конечный этап формирования ге нерируемой функции осуществляется с 1|омощыр сумматора 2, на котором происходит суммирование полученных синусоидальных и косинусоидальных составляющих ряда Фурье с соответствующими .весовыми коэффициентами и знаками, . Таким образом, предлагаемое уст-, ройство за счет исключения инерционных элементов (. сглаживающих фильтров и выполнения безинерционного прёобразования -треугольных напряжений в синусоидальные при наличии постоянного сдвига фазы 1С}2(не изменяющегося при изменении частоты генератора ij позволяет повысить точность генерирования функций по сравнению с известным. Кроме того, предлагаемое устройство при использовании в качестве преобразователей 13 и 14 - преобразователей, выполненных, в частности, на полевых транзисторах с переключакнцими даодами, является более простым. Последнее также объясняется исключением из состава блоков 3 -интеграторов (осуществлякиций в прототипе сдвиг фазы , которые для достижения необходимой точности на высоких частотах требуют использования высококачественных операционньпс усилителей. Формула изобретения Устройство для генерирования функций, содержащее опорный генератор импульсов и сумматор, подключенньй выходом к выходу устройства, а входами - к выходам блоков формирования гармонических составляющих ряда Фурье. каждый из которых содержит делитель частоты, подключенный входом к выходу опорного генератора импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности генерирования функций, в каждый блок формирования гармонической составляющей введены триггер, элементы И, НЕ и И-НЕ, преобразователи прямоугольного.напряжения в треугольное и два синусных функциональных преобразователя, выходы которых соединены с входами сумматора, а входы подключены соответственно к выходам первого и второго преобразователей прямоугольного напряжения в треугольное, вход первого из которых соединен с выходом элемента И, а вход второго - с выходом триггера, входом, первого элемента НЕ и с первым входом первого элемента И-НЕ, подключенного Вторым.входом к выходу второго элемента НЕ, а выходом - к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом второго элемента И-НЕ, первый вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, а второй вход - к выходу делителя частоты, счет ному входу триггера и к входу второго элемента НЕ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №376780, кл. G 06 G 7/28, 1971. 7 2, Авторское свидетельство СССР 9 235572, кл. G 06 G 7/26, 1968. 8754028. 3. Автооское свидетельство СССР по заявке 2602274/18-24, кл. &06 &7/28, 1978 (прототип).