Функциональный генератор Советский патент 1981 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Известен функциональный генератор основанный на аппроксимации воспроизводимой функции прямолинейными отрезками, содержащий схемы сравнения, задающие положение точек излома и уп равляющие переключением входных резисторов выходного интегрирующего усилителя Cli Недостатком этого устройства явля ется его конструктивная сложность. Известен также функциональный генератор, содержащий генератор пилообразного напряжения, прроговые устройствй, соединенные через переменные резисторы с соответствующими мостовыми схемами, состоящими из резисторов и транзисторов, и интегрирующую цепь 2 . Однако в этом устройстве ограниче на крутизна формируемых отрезков, которая определяется амплитудой импульсов, поступающих на интегрирующую цепь, что ограничивает класс воспроизводимых функций. . . Наиболее близким к изобретению является функциональный генератор, содержащий интегратор, п пороговых элементов, входы которых соединены с. ыходом интегратора, п управляющих триггеров, входы установки нуля которых соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, инвертор, п потенциометров, п масштабных резисторов, одни выходы которых объединены, а другие соединены с подвижными контактами соответствующих потенциометров, подключенных первыми неподвижными контактами к шине нулевого потенциала, прямые выходы управляющих триггеров, кроме п-го, подключены ко вторым неподвижным контактам соответствующих потенциометров,прямой выход п-го управляющего триггера подключен через инвертор ко второму неподвижному контакту п-го потенциометра, элемент ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого управляющего триггера, первый вход - с инверсным выходом п-го управляющего триггера, а второй вход является входом запуска генератора, инверсный выход каждого управляющего триггера, кроме п-го, соединен со счетным входом следующего по номеру управляющего триггера, общий вывод масштабных резисторов соединен со входом интегратора, выход которого является выходом генератора, транзисторную компенсирующую цепь, подключенную ко входу усилителя интегратора 33 .

Недостатком этого генератора является пониженная точность воспроизводимой функции вследствие отсутствия возможности синхронизации конца формирования воспроизводимой кривой,поскольку начало формирования каждого последующего.линейного отрезка связано с окончанием формирования предыдущего отрезка, длительность воспроизведения каждого из которых зависит от параметров интегратора и может меняться при изменении внешних условий (изменение окружакицей температуры, напряженияпитания и т.д.), Это приводит к временному сдвигу точек аппроксимации воспроизводимой функции, который к концу формирования накапливается до значительной величины. Кроме того, недостатком генератора является ограниченная крутизна формируемых отрезков и отсутствие возможности воспроизведения горизонтальных участков, вследствие наличия обратной связи с выхода интегрирующего усилителя на входы пороговых элементов, которая вызывает неопределенность в срабатывании следящих триггеров при формировании горизонтального отрезка. Это ограничивает класс воспроизводимых функций.

Цель изобретения -.повышение точности аппроксимации воспроизводимых функций за счет синхронизации начала и конца каждого формируемого линейного отрезка и расширение класса воспроизводимых Лункций.

Цель достигается тем, что в функциональный генератор, содержгидий интегратор, п пороговых элементов,входы которых соединены с выходом интегратора, п управляющих триггеров, входы установки нуля которых соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, инвертор, п потенциометров, п масштабных резисторов, одн выходы которых объединены, а другие соединены с подвижными контактами соответствующих потенциометров, введены операционный усилитель, резистор обратной связи, (п + 1)-и потенциометр, п + 1)-й масштабный резистор, (п + 1) ключей, (п + 1)-и управляющий триггер, вход установки нуля которого соединен с выходом инвертора и счетным входом первого управляющего триггера,вход интегратора является входом запуска генера тора и соединен со входом инвертора счетный вход каждого управляющего триггера, кроме первого, соединен с выходом предыдущего по номеру порогового элемента, резистор обратной связи включен между входом и выходо операционного усилителя, выход которого является выходом генератора.

а вход соединен с выходами ключей, подключенных управляющими входами к выходам соответствующих управляющих триггеров, общий вывод масштабных резисторов соединен с выходом интегратора, информационные входы ключей соединены с подвижными контактами соответствующих потенциометров, неподвижные контакты которых соединены с шинами отрицательного и положительного опорных напряжений.

На фиг. 1 приведена блок-схема генеоатора на фиг. 2 - диаграммы,поясняющие его работу.

Генератор содержит интегратор 1, инвертор 2, п пороговых элементов 3,...,3, п + 1 управляющих триггеров 4 . . . , 4 +. , п + 1 ключей 5,...;5о+-1 , п + 1 потенциометров 6, . . . , б,. , п + 1 масштабных резисторов 7, . . .,7 , операционный усилитель 8, резистор 9 обратной связи.

Генератор работает следующим образом.

В исходном состоянии на прямых выходах пороговых элементов Зх,, . . . , 3 ц положительные потенциалы. На выходах управляющих триггеров 4 , . . . , 4 нулевые потенциалы, поддерживающие ключи 5 , . . . , 5 в закрытом состоянии. При поступлении на вход генератора прямоугольного импульса (фиг. 2-а) , преобразуемого интегратора 1 в напряжение треугольной формы, последний через инвертор 2 отрицательным перепадом (фиг. 25) опрокидывает первый управляющий триггер 4, на выходе которого появляется положительный потенциал (фиг.2 б) .открывающий ключ 5. При этом нарастающее напряжение с выхода интегратора 1 через масштабный резистор 7 и открытый ключ 5 поступает на вход операционного усилителя 8, на выходе Которого появляется нарастающее напряжение (участок ЛВ на фиг. 2г), крутизна которого определяется величиной масштабного резистора 7 . Кроме того, напряжение с выхода интегратора 1 поступает также на входы пороговых элементов 3,...3 с регулируемыми порогами срабатывания. Величина порога срабатывания определяет размах линейного отрезка по горизонтали.. Придостижении напряжения на выходе интегратора 1 величины порога срабатывания первого порогового элемента 3. последний срабатывает (фиг. 2 о) и отрицательным перепадом напряжения на выходе возвращает триггер 4 (фиг. 2 б) в исходное состояние и,опрокидывает одновременно триггер 42 (фиг. 2 Э) . при этом закрывается первый ключ 5 и открывается второй ключ 5. С этого момента начинается формирование второго участка Б(фиг. 2п) аппроксимируемой кривой. Крутизна этого участка определяется величиной масштабного резистора 7ij. Формирование последующих участков осуществляется поочередньи срабатыва нием пороговых элементов 3 и 3j (фиг. 2е , 3 ) и подключением напряжения с выхода интегратрра 1 через соответствующие масштабные резисторы 7 и 7 к входу усилителя 8 (фиг. 2жг м). Поскольку при нарастании напряжения на выходе интегратора 1 срабатывают также пороговые элементы . () для рассматриваемого случая, участвующие в формировании спадающих участков воспроизводимой- кривой DE , Б Ж , то для того, чтобы они при этом не вызывали срабатывания соответствующих управляющих триггеров 45-, ..., 4,.,используются их инверсные выходы. В этом случае при срабатывании пороговых элементов 34,-..r3f, на их выходах формируются положительные перепады напряжения (фиг. 2к.,м) не вызывающие срабатывания триггеров 45,..., при возвращении их в исходное состояние (при уменьшении тре угольного напряжения на выходе интег ратора 1) - отрицательные перепады, вызывающие срабатывание соответствую щих управляющих триггеров 4,..., 4,41 (фиг. 2А,н). Потенциометры смещения 6х), . . . ,6. обеспечивают возможность перемещения формируемых отрезков по вертикали вниз и вверх от их базо вого уровня, т.е. возможность воспро |ИЗведения вертикальных участков аппроксимируемой функции. Таким образом, в предлагаемом генераторе осуществляется синхронизация начала и конца формирования функ ции, что позволяет повысить точность аппроксимации функций по сравнению с известным генератором. Кроме того, возможность воспроизведения вертикальных участков аппроксимируемой функции существенно расширяет класс функций воспроизводимых предложенным генератором по сравнению с известным При использовании предложенного генератора для формирования символов на экране электронно-лучевой трубки, воспроизводимых двумя кривыми с одинаковым расположением аппроксимации, он обеспечивает синхронное воспроизведение линейных участков формируемых кривых за счет подключения к выходам управляющих триггеров аппрокси х1ирующих ячеек, формирующих вторую функцию, что уменьшает количество элементов в ген раторе. Формула изобретения Функциональный генератор, содержащий интегратор, п пороговых элементов, входы которых соединены с выходом интегратора, п управляющих триггеров, входы установки нуля которых соединены с выходами соответствующих пороговых элементов, инвертор, п потенциометров, п масштабных резисторов, одни выходы которых объединены, а другие соединены с подвижными контактами соответствующих потенциометров, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и класса воспроизводимых функций,он содержит операционный усилитель,резистор обратной связи, (п + 1 )-и потенциометр, (п + 1)-и масштабный резистор, (п + 1) ключей, (п + 1 )-it управляющий триггер, вход установки нуля которого соединен с выходом инвертора и счетным входом первого управляющего триггера, вход интегратора является входом запуска генератора и соединен со входом инвертора, счетный вход каждого управляющего триггера, кроме первого, соединен с выходом предыдущего по номеру порогового элемента, резистор обратной связи включен между входом и выходом операционного усилителя, выход которого является выходом генератора,а вход соединен с выходами ключей,подключенных управляющими входами к выходам соответствующих управляющих триггеров, общий вывод масштабных резисторов соединен с выходом интег- ратора, информационные входы ключей соединены сподвижными контактами соответствующих потенциометров, неподвижные контакты которых соединены с шинами отрицательного и положительного опорных напряжений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3622770, кл. 235-197, опублик. 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 231900, кл. G 06 G 7/26, 1967. 3.Авторское свидетельство СССР № 570069, кл. G 06 G 7/26, 1977.

г.1