Функциональный генератор Советский патент 1982 года по МПК G06G7/26 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к вычислительной технике, связанной с одновременным генерированием электричес ких сигналов треугольной, прямоугол ной и синусоидальной форм как в непрерывном режиме, так и в режиме внешнего запуска, и может использоваться как источник испытательных сигналов гари исследовании широкого класса автоматических иорадиотехнических систем и их моделей, для фор мирования частотных кодов и различных импульсных последовательностей. Известен функциональный генерато в котором для обеспечения ре) внешнего запуска используется блоки рующий усилитель, управляемый с помощью логической схемы. Этот генера тор содержит интегратор, релейный элемент, переключатель, блок управления частотой, функциональный преобразователь, потенциометр уровня запуска-остановки, блокирующий усилитель, диод, компаратор, блок запуска, переключатель режимов работы, масштабные резисторы П . Недостатком этого генератора являет ся ограниченность рабочего диапазона задания уровней запуска - ос-) тановки колебаний. Наиболее близким техническим решением к предложенному является генератор, содержащий интегрирующее устройство, релейный гистерезисный элемент, электронный переключатель, блок управления частотой, парафазные выходы которого соединены с электрон ным переключателем, функциональный преобразователь, подключенный к выходу интегрирующего устройства, блокирующий усилитель, ко входу которого подключены первый и второй маештабные резисторы, два последователь но включенных диода, у которых общая точка подключена ко входу интегрирующего устройства, а крайние выводы через первый переключатель соединены с выходом блокирующего усилителя, дифференцирующая схема, выход которой соединен со входом релейного гистерезисного элемента, а вход через BTOpov i переключатель с разнополярными источниками питания, первый потенциометр уровня запуска-остановки, включенный между разнополяриыми источниками питания и переключатель ре)химов работы. Указанный генератор предназначен для получения колебаний треугольной, прямоугольной и синусоидальной форм как в непрерывном режиме, так и в режиме внешнего запуска, при котором возможна генерация отдельного импульса или ограниченно го числа импульсов с заданным уровне запуска-останоаки колебаний 21 . Однако данный генератор не позволяет получать участки линейно-нарастающего или линейно-убывающего напря жения меиду заданными уровнями запуска-остановки колебаний. Этот недостаток ограничивает возможность применения известного устройства, то в качестве источника управляющего напряжения в генераторах с линейной разверткой частоты колебаний. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет формирования пилообразного напряжения между заданными уровнями запуска и остановки колебаний. Указанная цель достигается тем, что в функциональный генератор, содержащий последовательно соединенные блок управления частотой, вход которого является входом генератора, электронный переключатель, интегратор и релейный гистерезисный элемент выход которого является первым выходом генератора, функциональный преобразователь, подключенный к выходу интегратора, являющемуся вторь м выходом генератора, выход функциональ ногопреобразователя является третьим .выходом генератора, блокирующий усилитель, вход которого через первый и второй масштабные резисторы соединен соответственно с выходами интегратора и переключателя режимов, два разделительных диода, первые выводы которых подключены ко входу интегратора, а вторые выводы через переключатель соединены с выходом блокирующего усилителя, дифференцирующий элемент, вход которого через второй переключатель соединен с раЗ нополярнь1ми входами питания генератора и первым потенциометром, а выхо подключен ко второму входу релейного гистерезисного элемента, введены второй потенциометр, суммирующий усилитель, три переключателя, третий и четвертый масштабные резисторы и инвертор, вход которого подключен к выходу второго переключателя, а выход через третий переключатель соединен с одним из входов переключателя режимов, другой вход которого подключен к шине нулевого потенциала, пер1ВЫЙ вход суммирующего усилителя соединен с выходом четвертого переключателя и через третий масштабный ре13ИСТОР - с выходом блокирующего усилителя, второй вход суммирующего усилителя подключен к выходу пятого переключателя, причем входы четвертого и пятого переключателей соединены 1свыходами первого и второго потенциометров, второй потенциометр включен между выходом первого потенциометра и плюсовым входом питания генератора, а выход суммирующего усилителя через четвертый масштабный резистор подключен к общему выводу третьего переключателя и переключателя режимов, На фиг.1 изображена функциональная схема генератора; на фиг,2 временные диаграммы работы отдельных узлов генератора. Функциональный генератор содержит замкнутый контур из последовательно включенных интегратора 1, релейного гистерезисного элемента 2, переключателя 3j который соединен с парафазными выходами блока управления частотой 4, К выходу интегратора подключен функциональный преобразователь 5. Ко входу блокирующего усилителя 6 подключены масштабные резисторы 7-9. Ко входу интегратора подсоединень разделительные диоды 10 и 11, Выход дифференцирующего элемента 12 подключен ко входу релейного гистерезисного элемента 2. Между разнополярными входами питания 13 и 14 включен первый потенциометр 15 уровня запуска-остановки, выход которого соединен с одним из выводов второго потенциометра 16 уровня запуска-остановки. Один из входов переключателя режимов 17 соединен с шиной нулевого потенциала, второй через четвертый масштабный резистор 18 соединен с выходом суммирующего усилителя 19. Ко входу дифференцирующего элемента подключен ,вход инвертора 20. В состав генератора входят синхронно коммутируемые первый 21, второй 22, четвертый 23, пятый 2k переключатели, а также третий переключатель 25. Функциональный генератор работает следующим образом. До включения генератора переключатель режимов 17 устанавливается в нижнее положение, что соотве ствует режиму Подготовка. Знак произвольной формируемого в дальнейшем пилообразного напряжения устанавливается переключателями 21-2, причем, при нахождении этих переключателей в верхнем положении производная пило образного сигнала отрицательная, а при нахождении в нижнем положении положительная. Работа генератора при нахохадении переключателей 21-2 в нижнем положении . При включении генератора ко входу дифференцирующего элемента 12 через (Переключатель 22 прикладывается напряжение положительной полярности со входа питания It. В результате на выходе дифференцирующего элемента 12 появляется установочный импульс, подаваемый на вход релейного гистерезисного элемента 2 и устанавливающий релейный гистерезисный элемент в заданное состояние. Этому состоянию соответствует положение электронного переключателя 3 (фиг.1). При включении генератора через переключатель 23 к масштабному резистору 9 прикладывается напряжение с движка первого потенциометра 15 уровня запуска-остановки Ug 1)5 (фиг.2). Это напряжение вместе с напряжением на выходе интегратора 1 определяет потенциал на входе блокирующего усилителя 6. В случае, если напряжение U, на выходе интегратора 1 в момент включения генератора превышает уровень запуска, т.е. U -U, то , напряжение на выходе блокирующего усилителя L(, оказывается положительным, и выходное напряжение положительной полярности блокирующего усилителя открывает диод 11. В результате за время АЦ (фиг.2) происходит формированная установка уро ня запуска разностным током из блоки рующего усилителя бис выхода блок управления частотой 3- В случае, есл напряжение на выходе интегратора 1 ниже уровня запуска (U;,-Uij ), то н входе блокирующего усилителя напряжение и оказывается отрицательным, диод 11 оказывается смещенным в обратном направлении, и установка уровня ,5- осуществляется током -i, поступающим через электронный переключатель 3 на вход интегратора I.По достижении напряжением Uj ypOEiня в замкнутом контуре, образо-. ванном интегратором 1, блокирующим усилителем 6 и диодом 11, устанавливается динамическое равновесие, характеризующееся неизменностью потенциала )j . Режим формирования одиночного пилооЬразного импульса с выхода интегратора 1 устанавливается при нахождении переключателя 25 в нижнем положении в результате переключения пе реключателя режимов 17 в верхнее положение. При этом к масштабному резистору 8 через переключатель 17 с выхода суммирующего усилителя 19 через резистор 18 прикладывается напряжение L U;)(, -Ui5 . В результате нарушенное динамическое равновесие в контуре, образованном интегратором 1, блокирующим усилителем 6 и диодом II,восстанавливается по достижению (Напряжением на выходе интегрирующего устройства 1 уровня . При переключении переключателей 21-2 в момент tj. в верхнее положение ко входу дифференцирующего элемента 12 через переключатель 22 прикладывается напряжение отрицательной полярности со входа питания 13- Установочный импульс с выхода дифференцирующего элемента 6 устанавливает релейный гиcfepeзиcный элемент 2 в противоположное положение по сравнению с первоначальным, а переключающий контакт переключателя 3 в нижнее положение. Одновременно с выходом блокирующего усилителя 6 через переключатель 21 подсоединяется катсад диода 10. В момент tj. происходит так:же смена напряжений, прикладываемых к масштабным резисторам 8 и Э. В результате в промежутке времени от t до tj напряжение на входе блокирующего усилителя 6 положительно. Это обуславливает запирание диода 10 положительным выходным потенциалом усилителя 6, и на вход интегратора 1 поступает ток +i через электронный переключатель 3 с выхода блока упДля (jjopf4ipos3f-sHH последоватеггьиосЗи импульсов, например, с момента . (фиг.2) необходимо вначале переicriiOMHTb перекльочзтели 21-2i снова в нижнее положение (переключатель режимов работы 17 остается в верхнем положении-). Тогда сумма напря), прикладь зае-1ык к масштабным резисторам 8 и 9. окажется равной напрямению U.i, с движка потенциометра 16;. д /|намическое равновесие в контуре, обрззовзнноминтегратором 1, блокируюидим усилителем 6 и диодом 1 1 , нарушится, и напряжение на выходе интегратора 1 с момента t будет нарастать « 8 последующий за Ьц момент времени, например в момент t-,, необходимо переключатель 25 переклочит в BepxfTee .положение. При этом к масштабному резистору 8 с выхода инвертора 20 прикладывается напрлжегние отрицательной полярности, которое обеспечивает запирание блокирующего усилителя 6. и при максимз.пь:-юм по.поиительном (ам.плитудном) значении НчЧпряжения на выходе интегратора 1 (ампш-ггуда треугольных колебаний определяется величинами порогов срабатывания релейного гнстерезисного элемеьгта 2) Для прекращения генерирова ни я поел ед о Е. а т е л ь но с т и и мпу.п ь со в необходимо г.ереклю-гить переключатель 25 в нижнее положение, например. Б момент t-{; Пр.и этом уменьщэется суммарное напряжение, прикладываемое к масштабным резисторам 8 и 9,. и в результате в момент t. изме1-1ение . напряжения на зы.ходе интегратора гфекращается, так как в замкнутом контуре, образованном интегратором 1,блокирующим усилителем 6 и диодо;. 1 1 „ устанавливается динамическое pash:oвe сие.

Такимобразом, в генераторе оказываетсявозможным формировать пилообразноенапря ; ение между заданными уровнямизапуска и остановки колебаний, приэтом режимы работы не нарушаются иво врем.я переключения коммутируемых цепей.

-Р О о ..ly Г; а изобретения Фу Н |диоиал ьный генератор . содер:-;;г.:1ций последовательно соединенные бпок управления частотой, вход которого .нйляется Егходом генератора, электроннь Й переключатель, интегратор и релейнь Й гистерезисный элемент, выхой которого яв.ляется первым выходом генератора, функциональный преобразователь; подключенный к выходу ун тегратора. являющемуся вторым выходом генератора, выход функциональногопреобразователя является третьим вы.5СОДОМ генератора, блокирующий усилитель, вход которого через первый и второй (Масштабные резисторы соединен соответственно с выходами интегратора и .п очате.ля режимов, два разделительных диода, первые выводы которых подключены ко входу интеграЭтора, а вторые выводы через первый переключатель соединены с выходом . блокирующего усилителя, дифференцирующий элемент, вход которого через второй переключатель соединен с разнополярными входами питания генератора и первым потенциометром генератора, а выход подключен ,ко-второму входу релейного гистерезисного элемента, о т л и Мающийся тем , что5 с целью расширения функциональных возможностей за счет формирования пилообразного напр.яжения между заданными уровнями запуска остановки колебаний, в него введены второй потенциометр, суммирующий усилитель, три переключателя, третий и четвертый масштабные резисторы и инвертор, вход которого подключен к выходу второ.го переключателя, а выход через

0 третий переключатель соединен с одним из входов переключателл режимов, дру1гой вход которого подключен к шине нулевого потенциала;- первый вход суммирующее го усилителя соединен с

S выходом четвертого переключателя и через третий масштабный резистор с вь ходом блокирующего усилителя, второй вход су- мирующего усилителя подключен к выходу п.ятс1го переключателя, причем входы четвертого и пятого переключателей соединены с выходами первого и второго потенциометров, второй потенциометр включен между выходом первого потенциометра и плюсовым входом питания генераторЗэ а выход суммирующего.усилителя через четвертый .масштабный резистор подклю-чен к выводу третьего

переключателя и переключателя режимов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5

.90582810

1,Авторское свидетельство СССР W 650221, кл. Н 03 К 4/08, 1978,

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № ,кл. G 06 G 7/26,