Устройство для генерирования функций Советский патент 1982 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано для воспроизведения произвольных функций времени. Известен функциональный генератор содержащий задающий генератор импуль.сов, реверсивный сметчик, выход которого соединен с цифро-аналоговым преобразователем, управляющий вход - с выходом триггера управления, вход которого подключен к одному из выходов дешифратора, переключающий блок, входы которого соединены с выходом задающего генератора импульсов и его вторым выходом дешифратора, а выход переключающего блока подключен к входу реверсивного счетчика IJ. Недостатком его является ограниче ный класс воспроизводимых функций. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является, устройство для генерирования функций, содержащее последовательно включенные генератор периодических импульсов, счетчик участков аппроксимации и счетчик Ординат, преобразователь код-напряжение, дешифратор, выходы которых через разделительные конденсаторы подключены к входам двух групп параллельно соединенных сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, которые своими выходами подключены к операционным усилителям; в состав устройства входит также генератор импульсов возбуждения 2. Недостатком данного устройства является то, что оно обеспечивает только равномерное разбиение аргумента при кусочно-линейной аппроксимации функций. На точность устройства влияет погрешность, обусловленная разрядом конденсатора цепи обратной связи операционного усилит.еля в промежуток времени между импульсами. Определенную погрешность в результат воспроизведения функций вносит помеха типа звон, которая существует в вы ходном сигнале сегнетопьезоэлектрических трансформаторов. Цель изобретения - повышение точности воспроизведения функций. Поставленная цель достигается тем что в yctpoficTSO для генерирования функций, содержащее генератор импульсов, дешифратор, две группы сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, усилитель, формирователь постоянного уровня и счетчик, к первому выходу которого подключен сигналь ный вход дешифратора, к выходам которого через разделительные конденсаторы подключены сегнетопьезоэлект.рические трансформаторы первой и второй группы, выходы первой группы которых подсоединены к входу усилителя, а второй группы - к первому вх ду формирователя постоянного уровня, введены первый и второй триггеры управления, интегратор, ключ, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И и схема сравнения, первый вход которой подсоединен к выход усилителя, второй вход соединен с вы ходом интегратора и сигнальным входом ключа, выход которого является выходом устройства, а выход схемы сравнения подключен к суммирующему входу счетчика, к первому входу первого элемента И, второй вход которог подсоединен к вьгходу переполнения счетчика, а выход первого элемента И подключен к второму входу второго эл ИЛИ, нулевому входу первого триггера управления, единичный выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход кото рого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подсоединен к стр бирующему входу дешифратора, выход схемы сравнения подключен к единично му входу второго триггера управления и первому входу первого элемента ИЛИ выход которого подключен к второму входу формирователя, который своим выходом соединен с первым входом интегратора, второй вход первого элемента ИЛИ, второй вход интегратора, установочный вход счетчика, единичны вход первого триггера управления и первый вход второго элемента ИЛИ соединены с шиной запуска устройства выход второго элемента ИЛИ соединен с нулевым входом второго триггера управления, единичный выход которого присоединен к управлжсндему входу клю На чертеже представлена структурная схема устройства для генерирования функций. Устройство содержит последовательно включенные счетчик 1, дешифратор 2, к выходу которого через разделительные конденсаторы 3 подсоединены первая группа вторая группа ц сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, которые идентичны и каждый из них состоит из секции 6 возбуждения и генераторной секции 7, разделенных экранирующим электродом 8, соединенным с шиной нулевого потенциала, а также содержит входной электрод 9 и выходной электрод 10. Выходы первой группы трансформаторов через последовательно включенные формирователь 11 ПОСТОЯ.ННОГО уровня и интегратор 12 присоединены к второму входу схемы 13 сравнения и с помощью ключа 1 соединены с выходом-, 15 устройства для генерирования функций, первый вход элемента 13 сравнения через усилитель 16 подсоединен к выходам второй группы 5/|-5 сегнетопьезоэлектрических трансформаторов. Выход элемента 13 сравнения присоединен к суммирующему входу счетчика 1, е/ 1ничному входу второго триггера 17 управления, первому входу второго элемента И 18, выход которого подключен к нулевому входу первого триггера 19 управяенв я, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 20, а его второй вход соединен с выходом генератора 21 импульсов напряжения. К выходу элемента 13 сравнения присоединен также первый вход первого элемента ИЛИ 22, второй вход которого связан с шиной 23 запуска. Входы 2 являются входами подключения напряжения поляризации Устройство содержит также второй элемент ИЛИ 25. Сегнетопьезоэлектричесю е трансформаторы второй группы используются для установки напряжений соответствующих ординатам узловых точек нелинейной зависимости, аппроксимированной кусочно-линейным методом. С помощью трансформаторов первой группы воспроизводятся линейные отрезки ломаной линии. Как ор(, так крутизна линейных отрезков определяются коэффициентом передачи по напряжению соответствуюбцих I сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, ycfaнaвливaeмыx напряжением поляризации, прилагаемым к вхо-; дам 2 и общим точкам при настройке устройства для воспроизведения функции.Формирователь 11 предназначен дл преобразования выходных импульсов напряжения сегнетопьезоэлектрических трансформаторов в постоянное напряже ние на уровне амплитуды и усиления их. Устройство для генерации функций работает следующим образом. Начало воспроизведения функции аппроксимированной KVсочно-линейным методом совпадает с поступлением на вход 23 импульса запуска, под дейст вием которого конденсаторы формирователя 11 и интегратора 12 мгновенно разряжаются до нуля, триггер 17 устанавливается в нулевое положение триггер 19 - в единичное, а счетчик Г обнуляется. Вследствие этого импульсы с генератора импульсов через элемент И 20, дешифратор 2 поступают на входы сегнетопьезоэлектри ческих трансформаторов 4 и 5-f. Импульсы, пропорциональные значению функции в исходном состоянии, образуются на выходе трансформатора 5, усиливаются усилителем 16 и поступают на первый вход схемы 13 сравнения. Одновременно с этим импульсы с выхода трансформатора k поступают на формирователь 11, усиливаются, преобразуются в постоянное напряжение, которое далее при помощи интегратора 12 преобразуется в линейно изменя щееся, которое поступает на второй вход схемы 13 сравнения и в момент равенства его сигналу, поступающему на первый вход схемы сравнения, на ее выходе появляется импульс, который устанавливает триггер 17 в еру ничное положение, разрешая поступление напряжения на выход 15 устройства для генерирования функций. Кроме того, этот же импульс, пройдя через элемент ИЛИ 22, разряжает до Нулевого значения конденсатор формирователя 11, а также записывает единицу в счетчик 1. В работу вк/ж чаютс сегнетопьезоэлектрические трансформаторы 52 и начинается воспроизведение первого линейного отрезка В момент, когда линейно изменяющееся напряжение интегратора 12 станет рав ным амплитуде импульса напряжения, соответствующего ординате первой узловой точки, элемент 13 сравнения опять срабатывает и на его выходе по явится второй импульс, который подтвердит единичное положение триггера 17i установит формирователь 11 в исходное состояние, а содержимое счетчика 1 увеличит на единицу. В дальНейшем процесс генерирования протекает аналогично предыдущему случаю. В результате воспроизведения функции наступит момент, когда вследствие поступления rt импульсов на суммирующий вход счетчика 1, в последнем в единичное состояние установится триггер самого старшего разряда, а поскольку его выход подсоединен к второму входу элемента И 18, установит триггер 19 в нулевое положение, прекращая поступление импульсов на входы сегнетопьезоэлектрических трансформаторов. Этот же импульс установит триггер 17 в нулевое положение, аналоговый ключ закроется, и напряжение на выходе 15 будет отсутствовать.. На этом моделирование функции заканчивается. Для повторного воспроизведения функции необходимо на вход 23 подать импульс управления. Управление крутизной линейных отрезков с помощью трансформаторов f обеспечивает воспроизведение функций с неравномерным квантованием аргумента при аппроксимации и, таким образом, с меньшей погрешностью выполнить моделирование функции. Одновременнос этим повышение точности воспроизведения способствует использованию в схеме интегратора 12, который не чувствителен к отклонениям выходного сигнала формирователя 11 от постоянного уровня вследствие разряда его конденсаторов между импульсами, поступающими на его вход. Технико-экономический эффект заключается в том, что использование в предлагаемом устройстве для генерирования функций первого и второго триггеров управления, интегратора, ключа, первого и второго элементов ИЛИ, первого и второго элементов И и схемы сравнения позволяет обеспечить моделирование функций с неравномерным квантованием их при аппроксимации . Это позволяет более точно воспроизводить функции. Кроме того, точность повышается вследствие совпадения линейных отрезков ломаной линии и выходного сигнала интегратора. Преимуществом данного устройства является также то, что все его схемные в интегральном элементы выполнены исполнении. Формула изобретения Устройство для генерирования функций, содержащее генератор импульсов, дешифратор, две группы сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, усилитель, формирователь постоянного уровня и счетчик, к первому выходу кото, рого подключен сигнальный вход дешифратора, к выходам которого через разделительные конденсаторы подключены сегиетопьезоэлектрические трансформаторы первой и второй группы, вы ходы первой группы которых подсоединены к входу усилителя, а второй группы - к первому формирователю постоянного уровня, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый и второй триггеры управления, ин тегратор, ключ, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И и схема сравнения, первый вход которой подсоединен к выходу усилителя второй вход схемы сравнения соединен С выходом интегратора и сигнальным входом ключа, выход которого являетс выходом устройства, а выход схемы сравнения подключен к суммирующему входу счетчика, к первому входу первого элемента И, второй вход KOTOpor подсоединен к выходу переполнения 95 08 счетчика, а выход первого элемента И подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, к нулевому входу первого триггера управления, единичный выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подсоединен к стробирующему входу дешифратора, выход схемы сравнения подключен к единичному входу второго триггера управления и к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу формирователя постоянного уровня, который своим выходом соединен с первым входом интегратора , второй вход первого элемента ИЛИ второй вход интегратора, установочный вход счетчика, единичный вход первого т|эиггера управления.и пеовый вход второго элемента ИЛИ соединены с шиной запуска устройства, выход второго элемента ИЛИ соединен с нулевым входом второго триггера управления, единичный выход которого подсоединен к управляющему входу ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 389520, кл. G Об G 7/26, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 525122, кл. G Об G 7/2б, 1977 (прототип).