Функциональный генератор Советский патент 1983 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к аналоге- вой вычислительной и измерительной, технике.

Известен функциональный генератор, содержащий первый и второй интегра- торн, первый и второй блоки перемногжения и инвертор .lX.

Недостатком генератора являются ограниченные функциональные возможности , - поскольку, он воспроизводит только синусную и косинусную функции времени. ; .

Наиболее близкимк предлагаемому является функциональный генератор, ср гержащий операционный усилитель, резистор обратной связи, включенный между входом и выходом операционного усилителя, входной резистор, первый вывод которого подключен к входу операционного усилителя, а второй вывод является входом задания частоты функционального генератора, инвертор, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, интегратор, электронный переключатель, первый и второй информационные входы которого соединены соответствен-: но с выходом инвертора и выходом операционного усилителя, а выход с входом интегратора, синусный функциональный преобразователь, выход которого является выходом синусоидального напряжения генератора, релейный элемент, выход которого соединен с управляющим входом электронного переключателя и является выходом прямоугольного напряжения генератора , выход интегратора соединен с входами синусного функционального

10 преобразователя и релейного элемента и является выходом треугольного напряжения генератора 2.

Недостатком известного функционального генератора является отсут15ствие возможности регулировки фазового сдвига выходных сигналов относительно опорного синхроимпульса, что существенно сужает класс задач, рииаемых спомощью генератора.

20

Цель изобретения - расширение класса решаемых задач путем введения регулируемого фазового сдвига выходных сигналов относительно опорного импульса.

25

Поставленная цель достигается тем, что функционсшьный генератор, содержаний операционный усилитель, резистор обратной связи, включенный между входом и выходом операционного

30 усилителя, входной резистор, первый вывод которого подключен к входу опе рационного усилителя, а второй вывод является входом задания частоты функ ционального генератора, инвертор, вход которого соединен с выходом опе рационного усилителя, интегратор, электронный переключатель, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с выходо инвертора и выходом операционного усилителя, а выход - с входом интегратора, синусный функциональный преобразователь, выход которого является выходом синусоидального напряже ния генератора, релейный элемент, выход которого соединен с управляю-, щим входом электронного переключателя и является выходом прямоугольного напряжения генератора, дополнительно содержит компаратор, одновибратор, суг., ключ, блок сравнения, первый и второй элементы И-НЕ, счетный триггер, формирователь синхроимпульса, вход которого соединен с выходом релейного элемента, а выход является выходом синхроимпульсов генератора , выход интегратора соединен с первы и входами компаратора и сумматора, вторые входы которых соединены соответственно с шиной нулевого потенциала и с выходом ключа, вы- ход сумматора соединен с входами синусного функционального преобразователя и релейного элемента и является выходом треугольного напряжения генератора, выход компаратора соединен с входом одновибратора, выход которого является выходом опорных синхроимпульсов генератора, информационный вход ключа и вход б.лока i сравнения соединены и являютс я входом задания фазового сдвига выходных сигнало)в генератора, выход блока сравнения соединен с первым входом первого элемента И-НЕ и входом сброса счетного триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с управляющим входом ключа и с первым входом второго элемента И-НЁ, выход .второго элемента И-НЕ соединен со счетным входом счетного триггера, а его второй вход - с выходом первого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу релейного эле мента. На фиг. 1 приведена схемафункцио нального reHepaTopaJ на фиг.2 - вре менные диaгpa мы, поясняющиеего работу. . Функциональный генератор Инвертор 1, электронный переключатель 2, интегратор 3,- релейный элемент 4, синусный функциональный преобразоват-ель 5, формирователь б синхроимпульса, сумматор 7, одновибратор 8, компаратор 9, ключ 10, блок 11 сравнения, первый и второйэлементы И-НЕ 12 и 13, счетный триггер 14, операционный усилитель 15, входной резистор 16, резистор 17 обратной связи. Генератор работает следующим образом. Управляющее напряжение (постоянного така или одновременно постоянijoro и переменного тока при частот}iofi модуляции - ЧМ) подается на вход задания частоты генератора. На выходах операционного усилителя 15 и инвертора 1 вырабатываются разнополярные напряжения, подаваемые через переключатель 2 на вход интегратора 3, на выходе КОТОРОГО формируется треугольное напряжение U (фиг. 2аЛ После подачи в момент времени-t на сумматор 7 через ключ 10 калиброванного напряжения постоянного тока Е, задающего фазовый сдвиг (фиг. 26)/ срабатывание релейного элеиента 4 наступает раныле или позже, чем это имеет место в прототипе. Поэтому фаза напряжения и на выходе сумматора 7 (фиг. 2 jизменяется в соответствии со знаком и величиной кгшиброванного напряжения Е (при Ер 7 О - сплошная линия, при ЕО О - пунктирная линия). Опорные игшульсы генератора UQPI (фиг. 2г) формируются в моменты перехода выходного напряжения интегратора 3 Uvi через нуль при помощи компаратора 9 и одновибратора 8. Эти импульсы имеют неизменный период. Так как пороги срабатывания релейного элемента 4, определяющие амплитуду треугольного сигнала, неизменны, то после момента времени t форма и амплитуда треугольного сигнала сохраняются, но изменяется фаза треугольного сигнала и синхроимпульса (фиг. 2д). Если , то имеет место опережение по фазе, если же Е(з О, имеет место запаздывание по фазе, что хорошо видно из сопоставления фазовых сдвигов (f (исходный фазовый сдвиг мезхду опортт и синхрош-отульсом) и tf( фазовый сдвиг между этими импульсами после воздействия Е,) . Изменяя Е в пределах ± ,с,4Сг получим непрерывное изменение фазового сдвига в пределах ±90° при симметричном треугольном сигнале и в пределах ±180 - при идеально пилообразном сигнале. При .этом фазовый сдвиг f линейно связан с напряжением Е,. Сигнал с выхода сумматора 7 подается на входы релейного элемента 4 и синусного функционального преобразователя 5, а также на выход треугольного сигнала генератора. Таким образом, выходные синусоидальный, треугольный и прямоугольный сигналы, а также, синхроимпульс предлагаемого функционального генератора имеют

регулируемый в широких пределах и в широком частотном диапазоне фазовый сдвиг относительно опорного импульса Ugf, .

Момент времени t в случае треугольного сигнала, имеющего примерно равные длительности прямого и обратного хода, может попасть как на прямОП, так и на обратный ход, что приводит к неоднозначности отсчета фазового сдвига. Поэтому, если необходимо получать фазовые сдвиги, используя нарастающий рабочий ход, то ключ 10 должен пропускать Е на вход сумматора при отрицательной полуволне прямоугольного напряжения релейного элемента 4. .

Для управления ключом 10 используются элементы И-НЕ 12 и 13 и счет.;Ньгй триггер 14. Приведение триггеру 14 в исходное состояние при переходе напряжения Е через нуль производится блоком 11 сравнения, на выходе которого при формируется низкий потенциал, а при Е . fO высокий.

Предлагаемый генератор по сравнению с прототипом может решать более широкий класс задач, так как в нем и лeeтcя возможность регулировать в широки с;. пределах фазовый сдвиг выходного сигнала любой из форм относительно опорного импульса.

Благодаря наличию опорного импульса и синхроимпульса с регулируемым фазовым сдвигом предлагаемый генератор можно использовать как генератор napHbtx импульсов (опорного и задержанного) . Поскольку при помощи стабильного и точно устанавливаемого напряжения постоянного тока Е в предлагаемом генераторе создается калиброванный фазовый сдвиг, то это позволяет использовать его во всем диапазоне частот как источник калиброванного фазового сдвига или как калибратор фазы.

Формула изобретения

Функциональный генератор, содержащий операционный усилитель, резистор обратной связи, включенный между входом и выходом операционного усилителя, входной резистор, первый вывод которого подключен к входу операционного усилителя, а второй вывод является входом задани частоты функционального генератора, инвертор, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, интегратор, электронный переключатель

первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с выходом инверто эа и выходсял операционного усилителя, а выход с входом интегратора, синусный функциональный преобразователь, выход которого является выходом синусоидального напряжения генератора, релейный элемент, выход которого соединен с управлягацим входом электрон 0 ного переключателя и является выходом прямоугольного напряжения генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач путем введения регулируе5 , мого фазового сдвига в ыходных сигналов относительно опорного импульса,он содержит компаратор,одновибратор, сумматор,, ключ, блок сравнения, первый и второй элементы И-НЕ, счетный

Q триггер, формирователь синхроимпульсов, вход которого соединен с выходе релейного элемента, а выход является выходом синхроимпульсов генератора, выход интегратора соединен с

5 первыми входами компаратора и сумма:тора, вторые входы которых соедине- ны соответственно с 1аиной нулевого потенциала и с выходом ключа, выход сумматора соединен с входами

Q синусного функционального преобразователя и релейного элемента и является выходом треугольного напряжения генератора, выход компаратора соединен с входом одновибра- тора, выход которого является выхо5дом опорных синхроимпульсов генератора, информационный вход ключа и вход блока сравнения соединены и являются входом задания фазового сдвига выходных сигналов генератора,

0 выход блока сравнения соединен спервым входом первого элемента И-НЕ . и входом сброса счётного триггера, прямой и инверсный выходы Которого соединены соответственно с управля5 ющим входом ключа и с первым входом второго элемента И-НЕ, выход второго элемента И-НЕ соединен со счетным входом счетного триггера, а его второй вход - с выходом первого эле0 мента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу релейного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 1. Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Д. Шейнголда. М., Мир, 1977, с. 88, фиг. i.2.9.

2. Авторское свидетельство СССР 580561, кл. G 06 G 7/26, 1977 t прототип ). дзш .1