Устройство для генерирования функционально изменяющихся напряжений Советский патент 1982 года по МПК G06J3/00 G06G7/26 

Изобретение относится к автомати-. ке и вычислительной технике, в частности к устройствам формирования аналоговых сигналов произвольной формы в системах обработки и преобразования дискретной информации.

Известен функциональный генератор, содержащий генератор опорной частоты, управляемый делитель частоты, блок памяти, распределитель, блок сравнения кодов, счетчик, дешифратор, преобразователь код-напряжение и блок интеграторов 1.

Недостатками устройства являются недостаточное подавление импульсных помех при преобразовании и ограниченность класса воспроизводимых функций .

Известен также функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, дешифратор, триггер, блок коммутации, блок счетчиков, сумматор и преобразователь код-напряжение 2.

Недостатками данного устройства являются наличие импульсных помех при преобразовании и сложность перенастройки .

Известным устройством является устройство для генерирования функционально-изменяющихся напряжений.

содержащее управляемые переключатели, декодирующих резистивную матрицу типа R - 2R, вход каждого разряда которой подключен к выходу соответствующего управляемого переключателя, триггерный счетчик, соединенный входом с выходом элемента ИЛИ, и группу формирователей число-импульсного кода приращений функции подключенных сигнальными выходами к входам элемента ИЛИ, импульсными входами к шинам ввода соответствующих опорных частот, а входами запуска - к выходам программного блока, причем управляемые переключатели вместе с резистивной матрицей образуют цифроаналоговый преобразователь, входы которого подключены к выходам разрядов счетчика Г53.

Недостатками известного устройства являются наличие импульсных помех в выходном сигнале, возникающих в моменты изменения состояния счетчика, а также сложность перенастройки на произвольно задаваемые функции.

Цель изобретения - уменьшение уров- ня импульсных помех и упрощение перенастройки.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для генерирования

ункцией ал ьно-измен яющихс:я напряжений, содержащее управляемые переключатели, деформирующую резистивную матрицу типа R - 2R, вход каждого разряда которой подключен к выходу соответствующего управляемого перекючателя, триггерный счетчик, соедиенный входом с выходом элемента ИЛИ, группу формирователей число-импульсного кода приращений Функции, подключенных сигнальными выходами ко вхоам элемента ИЛИ, а импульсными входами - к шинам ввода соответствующих опорных частот, дополнительно введены п (где п - количество разрядов триггерного счетчика) сумматоров по модулю два, а триггерный счетчик содержит по основному и вспомогательному триггеру в каждом разряде и входной инвертор, выход которого подключен k тактирующему входу основного триггера первого разряда, причем вспомогательный триггер каждого 1-го (1 f i п) разряда соединен прямым и инверсным выходами с S и R входами основного триггера i-ro разряда, S входом с инверсным выходом основного триггера i-ro разряда и с тактирующим входом основного триггера (i+i)-ro разряда, а Rвходом - с прямым выходом основного триггера 1-го разряда и с тактирующим входом вспомогательного триггера (i+l)-ro разряда, причем тактирующий вход вспомогательного триггера пеового разряда подключен ко входу инвертора, основной триггер п-го разряда соединен инверсным выходом с первым управляющим входом (п+1)-го управляемого переключателя, а прямым выходом - с первыми входами всех,сумматоров по модулю два и со вторым управляющим входом (п+1)-го управляемого переключателя, подключённого сигнальными входами к шине нулевого потенциала и к шине положительного опорного напряжения, а вспомогательный триггер каждого j-ro (2 4 j $ п) . разряда соединен прямым выходом с (n-j+2)-HHM входом каждого из первых J сумматоров по модулю два, а инверсным выходом - с первым управляющим входом j-го управляемого переключателя, подключенного вторым и третьим управляющими входами к соответствующим выходам j-го сумматора по модулю два, а сигнальными выходами - к шинам нулевого потенциала, положительного и отрицательного опорных напряжений, причем первый управляемый переключатель подключен первым и вторым управляющими входами к соответствующим выходам neipBoro сумматора по модулю два, а сигнальными входами - к шине нулевого потенциала и к шине отрицательного опорного напряжения, причем каждый i-ый (1 ;f i jf т,где m - количество интервалов аппроксимации) формирователь число-импульсного кода приращений функции соединен кодовым входом с шиной ввода двоичного -кода соответствующего приращения ординаты, а входом запуска - с управляющим выходом (i-l)-ro формирователя число-импульсного кода приращений.

Кроме того, каждый формирователь |число-.импульсного кода приращений функции содержит счетчик и ключ, первый и второй входы которого являются импульсным входом и входом запуска формирователя, а выход является сигнальным выходом формирователя и соединен со счетным входом счетчика, установочный вход которого является кодовым входом формирователя, а выход переполнения - управляющим выходом формирователя и подключен к третьему входу ключа.

На чертеже изображена блок-схема устройства (для случая ).

Устройство содержит управляемые переключатели 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1резистивную матрицу 2 типа R-2R, вход каждого разряда которой подключен к выходу соответствующего управляемого переключателя, сумматоры 3-1, , 3-3, 3-4 по модулю два, триггерный счетчик 4, соединенный входом элемента ИЛИ 5, и группу формирователей 6 число импульсного кода приращений функции, подключенных сигнальными выходами ко входам элемента ИЛИ 5, импульсными входами - к шинам ввода соответствующих опорных частот f ,fj,...,f, а кодовыми входами - к шинам ввода двоичных кодов соответствующих приращений А,Ааг, ... Afv, ординат, причем каждый 1-ый (1 ;$ i т,где m - количество интервалов аппроксимации) формирователь б соединен входом запуска с управляющим выходом (i-1)7го формирователя б. Счетчик 4 содержит в каждом разряде по основному триггеру 7-1, 7-2, 7-3, 7-4, и по вспомогательному триггеру 8-1, 8-2, 8-3,8-4, а также содержит входной инвертор 9, выход которого подключен к тактирующему входу основного триггера 7-1 первого разряда. Вспомогательный триггер 81 каждого 1-го (1 - 1 п, где п - количество разрядов счетчика) разряда соединен прямым и инверсным выходами с S и R входами основного триггера 7-1 1-го.разряда, S входом с инверсным выходом основного триггера, 7-1 1-го разряда и с тактирующим входом основного триггера 7-(1+1) (1+1) разряда, а R входом с - прямым выходом основного триггер 7-1 1-го разряда и с тактирующим входом вспомогательного триггера 8-(1+1) (1+1)-го разряда. Тактирующи вход вспомогательного триггера (в-1) первого разряда подключен к входу инвертора 9. Основной триггер 7-4 п-го разряда соединен инверсным выходом с первым управляющим входом (п+1)-го переключателя 1-5, а прямым выходом - с первыми входами все сумматоров 3-1, Зт2, 3-3, 3-4 по мо дулю два и со вторым управляющим входом (п+1)-го переключателя 1-5, подключенного сигнальными входами к шине нулевого потенциала и к шине положительного опорного напряжения 1+Uo. Вспомогательный триггер 8- каждого j-ro (2 « j « n) разряда соединен прямым выходом с (n-j+2)-ы входом каяодого из первых j сумматоЬ 3-1,...3-J по модулю два, а инверсным выходом - с первым управляющим входом j-ro переключателя 1-j, подключенного вторым и третьим управляющими входами к прямому и инверсному выходам j-ro сумматора 3-j по модулю два, а сигнальными входам к шинам Нулевого потенциала, положи тельного и отрицательного опорных напряжений ±Uo. Первый переключатель -1 подключен первым и вторым управляющигли входами к прямому и инверсному выходам первого сумматор 3-1 по модулю два, а сигнальными входами - к шине нулевого потенциал и .к шине отрицательного опорного на пряжения UQ . Каждаай из формирователей 6 .содер жит счетчик 10 и ключ 11, первый и второй входы которого являются импу сным, входом и входом запуска, а выход является сигнальным выходом и соединен со счетным входом счетчика 10, установочный вход которого является кодовым входом, а выход переполнения - управляющим выходом и подключен к третьему входу ключа 11 Устройство работает следующим образом. В предварительном состоянии на формирователи б с соответствующих шин ввода подаются двоичные параллельные коды приращений ординат фун ции на каждом из интервалов аппроксимации и опорные частоты, соответс вующие углам наклона генерируемой функции на каждом из интервалов аппроксимации . По приходу команды Пуск на вход запуска первого из формирователей б эти формирователи последовательно вырабатывают на своих выходах число-импульсные коды причем число и частоты импульсов на выходе каждого из формирователей соответствуют определенному подинтервалу воспроизводимой функциональной зависимости Формируемые сигналы с выхода элемента ИЛИ 5 поступают на вход счетчика 4, в котором происходит суммирование этих сигналов (при необходимости счетчик 4 может быть выполнен реверсивным). Счетчик 4 формирует результат суммирования в коде Грея. С этой целью информация считывается от вспомогательных триггеров, начиная с триггера (й-2) второго разряда. Состояние старшего разряда одинаково для нормального и отраженного кода, поэтому информация о его состоянии снимается от основного триггера 7-4. Дашьнейшее преобразование кода Грея в непрерывный выходной сигнал осуществляется с использованием обычной резистивной матрицы 2 типа R-2R, 1при этом число разрядов матрицы на один больше/ чем число двоичных разрядов используемого кода Грея (лополнительным разрядом является разряд, вход которого подключен к выходу переключателя 1-1). Это вызвано особенностью суммирования весов в коде Грея при его преобразовании в непрерывный сигнал. Например если в нормальном двоичном коде разрядные веса имеют значения , 2 ... 2, 2, 2°,(в нашем случае число разрядов .равно-4, и следовательно 2 , 2, 2, 2), то в коде Грея веса имеют значения 2, ,... ,2,2 ,2 , (в нашем случае 2 ,2-,2 ,2) . Кроме этого, в коде Грея веса имеют разные знаки, положительные для данного разряда, если число единиц во всех старших разрядах четное, отрицательное, если число единиц нечетное. При использ.овании перечисленных весов возникает также необходимость в формировании дополнительного (корректирующего) разряда, вес которого минус 1, если число Единиц во всех разрядах нечетное, нуль, если число Единиц всех разрядов четное. В таблице приведены соответствия, показывающие принцип работы предложенного устройства в части цифроаналогового преобразования.

Продолжение таблицы

Отрицательный знак разрядных весов обеспечивается с помощью переключателей путем коммутации на соответствующий разряд матрицы R-2R опорного напряжения отрицательного знака. Переключатели 1-1,...1-5 работают таким образом, что в зависимости от наличия входного сигнала на одном из их управляющих входов/ ко входу соответствующих разрядов матрицы 2 подключается или шина нулевого потенциала, или шина положительного опорного напряжения, или цгана отрицательного опорного напряжения. При этом, если на прямом ваходе данного разряда счетчика 1 кода Грея сигнал а ( на его инверсном выходе), то к выходу соответствующего переключателя подключена шина нулевого потенциала Если на прямом выходе этого разряда 1 { О на инверсном выходе)/ то инверсный выход разряда не меняет состояние переключателя, и в этом случае переключатель управляется выходными сигналами соответствующего сумматора по модулю два, так как ко входам сумматоров переключены прямые выходы разрядов. Например если число Цциниц во всех старших разрядах относительно просматриваемого четное, то сигналом с прямого выхода сумматора по модулю два ко входу разряда матрицы подключается положительное опорное напряжение, а если число таких Кдиниц нечетное - то подключается отрицательное опорное напряжение.

Таким образом, предлагаемое уст0 ройство по сравнению с известным позволяет обеспечить как упрощенна перенастройки, так и уменьшение уровня импульсных помех (выбросов напряжения) , возникающих при переходе состояний счетчика через границы неоднозначности. Так, в известном устройстве максимальное значение этих помех возникает при переходе от числа О 111... (2 - 1) к числу 1000... О (2) и наоборот и составляет по амплитуде 50% от полного выходного напряжения цифроаналогового преобразования. В предлагаемом устройстве, использующим код Грея, при переходе от числа к числу информация изменяется только в одном из разрядов и неоднозначность сводится к 50% веса младшего разряда, т.е. амплитуда импульсной

2

помехи уменьшается в

раз.

Формула изобретения

и третьим управляющими вхйдами к соответствующим выходам j-го сумматора по модулю два, а сигнальными входами к шинам нулевого потенциала, положительного и отрицательного опорных напряжений, причем первый управляемый переключатель подключен первым и вторым управляющими входами к соответствующим выходам первого сумматора по модулю два,а сигнальными входами - к шине нулевого-потенциала

o и к шине отрицательного опорного напряжения, причем каждый i-ый (14i4ni/ где m - количество интервалов аппроксимации) формирователь число-импульсного кода приращений функции соеди5нен кодовым входом с шиной ввода двоичного кода соответствующего приращения ординаты, а входом запуска с управляющим выходом (i-l)-ro формирователя число-импульсного кода

0 приращений.

5 которого являются импульсным входом и входом запуска формирователя, а выход является сигнальным выходом формирователя и соединен со счетным входом счетчика, установочный вход

0 которого является кодовым входом формирователя, а выход переполнения управляющим выходом формирователя и. подкл очен к третьему входу ключа.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

0

кл. 235-150.53, опублик. 1970 (прототип) .