Функциональный генератор Советский патент 1982 года по МПК G06G7/26 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Известен функциональный генератор Ц, содержащий интегратор, многофазный мультивибратор, на вход которого поданы импульсы синхронизации, ключи, задающие потенциометры, между входом и выходом интсграгора включенные последовательно резистор и элемент выборки-хранения, управляющий вход к торого соединен с входом многофазного мультивибратора. Недостатком известного генератора является ограниченные функциональные возможности, так как отсутствует возможность умножения воспроизводимой функции времени на входной сигнал без специального блока умножения. Известен также функциональный генератор 2, содержащий усилитель, интегрирующий конденсатор, включенный между входом и выходом операционного усилителя, многофазный мультивибратор, блок выборки - хранения, подключенный выходом через первый суммирующий резистор к входу операционноги усилителя, второй и третий суммирующие резисторы, подключенные одошм выводом к входу операционного усилителя, первую и вторую, группы из п ключей каждая, управляющие входы соответствующих ключей первой и второй групп объединены и соединены с сОМветствующим выходом многофазного мультивибратора, п+1 задающих потенциометров, подвижные контакты каждого из которых, кроме (ггИ)-го, соединены с информационными входами соответствующих ключей первой группы, подвижный контакт задающего, потенщюметра подключен к информационному входу п-го ключа второй группы, информационный вход каждого из ключей второй группы, кроме - п-го, соединены с информационным входом следующего по номеру ключа первой группы, первый счетчик, счётный вход которого является входом синхронизации генератора, а выход старщего разряда соединен с входом запуска многофглного мультивибратора, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, цифровые входы которых соединены соответственно с пря-. мыми и инверсными разрядными выходами первого счетчика, выходы ключей первой груп пы соединены с аналоговым входом первого . цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым выводом второго суммирующего резистора, выходы ключей , второй группы соединены с аналоговым входо второго цифроаналогового преобразователя, выход которого соединён со вторым выводом третьего суммирующего резистора, разряд ный ключ, включенный между выходом onepi ционного усилителя и входом блока выборки с входом синхронизации генератора, первые и вторые неподвижные контакты задающих потенциометров соединены соответственно с шиной положительного и шиной отридательно,го опорных напряжений, выход операционного усилителя, является выходом генератора. Недостатком такого генератора являются ограниченные функциональные возможности, так как он не позволяет осуществлять амплитудную модуляцию выходного сигнала. Цепью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет умноже ния выходного сигнала генератора на независимый входной сигнал. Это достигается тем, что .функциональный генератор, содержащий операционный усилитель, интегрирующий конденсатор, включенный между входом и выходом ойерационного усилителя, многофазный мультивибратор, блок выборки-хранения, подключенный выходом через первый суммирующий резистор к входу, операционного усилителя, второй и третий суммирующие резисторы, подключенные одним выводом к входу операционного усилителя, первую и вторую группу из п ключей каждая, управляющие входы соответствующих ключей первой и второй групп объединены и соединены с соответствующим выходом многофазного мультивибратора, п+1 задающих Потенциометров, подвижные контакты каждэто из которых, кроме (п + 1)-го, сое.динены с информационными входами соответствующих ключей первой группы, подвижный контакт (п + 1)-го задающего потенщгометра ПОДКЛЮЧИ к информационному входу п-го ключа второй группы, информационный вход каждого из ключей второй группы, кроме п-го, соединен с информационными входом сл дующего по номеру ключа первой группы, пе вый счетчик, счетный вход которого является входом синхронизации генератора, дополн с TeiBiHO содержит второй счетчик, блок сравнения кодов, блок формирования широтноимпульсного сигнала, одновибратор, первый и второй сумм& ры, первый и второй дополнительные ключи, элемент НЕ, инвертор, выход которого соединен с первыми неподвижными контактами задающих потенциометров, а вход является входом амплитудной модуляции генератора и соединен с вторыми неподвижными контактами задающих потенциометров, разрядные выходы первого счетчика соединены с первыми входами блока сравнения кодов, выход которого соединен с первым входом блока формирования щиротно-импульсного сигнала, выход старшего разряда первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, разрядные выходы которого, кроме выхода старшего разряда, соединены с вторыми входами блока сравнения кодов, выход старшего разряда второго счетчика соещшен с вторым входом блока формирования широгао-импульсного сигнала и .с входом запуска многофазного мультивибратора, выход блока формирования широтно-импульсного етгаала соединен через одновибратор с управляющим входом блока выборки-хранения, через элемент НЕ - с управляющим входом первого дополнительного ключа, и непосредственно с управляющим входом второго дополнительного ключа, выходы ключей первой группы соединены с входами первого сумматора, выход которого через первый дополнительный ключ соединен со вторым выводом второго суммирующего резистора, выходы ключей второй группы соединены с входами второго сумматора, выход которого через второй дополнительный ключ .соединен со вторым выводом третьего суммирующего резистора, выход операционного усилителя соединен с входом блока выборки-хранения, выход которого является выходом генератора. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого генератора. Генератор содержит операционный усилитель 1, блок 2 выборки-хранения, первый суммирующий резистор 3, многофазный мультивибратор 4, п + 1 задающих потенциометров 5t, ..., 5п, п ключей первой группы 6i, ..., 6, л ключей второй группы 7i, ..., Тр, Инвертор 8, первый сумматор 9, второй сумматор 10, первый дополнительный ключ И, второй дополнительный ключ 12, элемент НЕ 13, одновибратор 14, второй суммирующий резистор 15, третий суммирующий резистор 16, первый счетчик 17, второй счетчик 18, блок 19 сравнения кодов, блок 20 формирования цшротно-импульсного сигнала, интегрирующий конденсатор 21. Генератор работает следующим образом. Синхронизирующие импульсы поступают на вход синхронизации генератора, т.е. на вход счетчика 17, выход старшего разряда которого соединен с входом счетчика 18. Число разрядов счетчика 18 на единицу больше, чем у счетчика 17. Блок 19 сравнивает состояние разрядов первого 17 и второго 18 счетчиков кроме старшего разряда второго счетчика, и вырабатывает на выходе единицу если N, NJ или нуль, если Nj N3, где NI и N2 - коды разрядов соответственно первого 17 и второго 18 счетчиков, блок 20 формирует прямоугольные импульсы, относительная длительность которых изменяется по треугольному закону во времени с периодом Т, равным времени заполнения счетчика 18. На выходе инвертора 13 относительная длительность прямоугольных импульсов изменяет по закону ИН8,Одновибратор 14 формирует по переднему фронту прямоугольных импульсов с выхода блока 20 короткие импульсы, управляющие работой блока 2. Задающими потенциометрами 5i, ..., Sp выставляется значения, соответствующие узловым ординатам заданной функции временн f(t): х{ f((t). К неподвижным контактам задающих потенциометров Sj, ..., 5f подсоединены соответственно входное и инвертированное инвертором 8 входное напряжение Ugx Y, определяющее амплитуду выходного сигнала генератора. Таким образом, на выходе i-ro задающего потенциометра Sj получается произведение ; i n U.i - Xj Zj, Многофазный мультивибратор 4 одновремен но открывает i е ключи первой и второй групп 6j, 7, которые подключают подвижные контакты i-ro и (i + 1)-го потенциомет ров Si, 5: к входам первого 9 и второго 10 сумматоров. При этом на выходе сумматора 9 формируется сигнал Zj, а на выходе сумглатора 10-сигнал . Сигналы Zj и Z4., соответственно через ключ 11, резистор 16 поочередно в течение каждого периода подключаются к суммирующей точке усилителя 1. Очередность обусловлена тем, что ключ 12 управляется прямоуго импульсами с выхода блока 20 со скважностью 9 , а ключ 11 - прямозтоль ными импульсами с выхода злемента НЕ 13 со скважностью С Таким образом, на выходе усилителей 1 в течение периода коммутируются налряже.ния Z,- + T и а.-хр. напряжение на выходе блока 2, которое имеет знак, обратнь1Й знаку напряжения, запомненному с выхода усилителя 1. 6 Условием работоспособности пр едлагаемого генератора является RC Т, где R - сопротивление суммирующих резисторов 3, 15, 16; С - величина екпсости кмзденсатора 21 интегратора. Обозначим длительность прямоугольного импульса ШИМ - последовательности через t|, а длительность паузы - через tj, пр« этом t| + tj Т. Тогда с учетом условия напряжения на интегрирующем конденсаторе 21. к концу периода Т ра.вно и -И °d :Titi±C - --5сГ- .-ур. §Г Из ЭТОЙ формулы следует, что предлагаемый генератор осуществляет интерполяцию между узловыми ординатами xj и x.j. функции .времеда f(t) с одновременным ее умножением на напряжение V подаваемое на вход амплитудной модуляции генератора. При этом вычисление значения выходного напряжения усилителя 1 производится на один период ШИМ-поспедовательности, в то время как в аналогичных устройствах конечный результат получается путем фильтрации за 1020 периодов ШИМ-прследовательности. Выходное напряжение усилителя 1 в течение каждого периода ШИМ - последовательности запоминается блоком 2, выход которого является выходом генератора. Таким , предлагаемый генератор имеет более широкие функциональные возможности, поскольку позволяет осуществлять амплитудную, модуляцию выходного сигнала путем изменения напряжения на соответствующем вхО|Де. Формула изобретения Функциональный генератор, содержащий операщнжный усилитель, интегрирующий ковденатор, включенный между входом и выходом перационного усилителя, многофазный мультивибратор, блок выборки-хранения, подклюенный выходом через первый сумллирующий езистор к входу операционного усилителя, торой и третий суммирующие резисторы, подлюченные одним выводом к входу операци