Функциональный генератор напряжения ступенчатой формы

Изобретение относится к автоматике и может быть. использовано для преобразования количества импульсов в величину постоянного напряжения, в программных устройствах, в задающих устройствах для тиристорных преобразователей, в том числе для горных машин.Известны функциональные генераторы напряжения ступенчатой формы, ра О бота которых основана на генерировании линейно-ступенчатого напряжения с последующим функциональным преобразованием его с помощью пороговых устройств, содержащее генератор им пульсов и схему формирования ступенчатого напряжения. 1Недостатком данных генераторов является возможность воспроизводить только непрерывные функции со знакопостоянной производной, что ограничивает их применение 1.Наиболее близким к изобретению является функциональный генератор, содержащий задающий генератор импульсов, реверсивный-разрядный счетчик, схему формирования напряжения ступенчатой формы, делитель частоты,ешифратор, триггер, инвертор, две схемы совпадения и сумматор.30Недостатком данного генератора является низкая надежность, обусловленная сложностью управления генератором, и ограниченная область применения 21. 35Цель изобретения - расширение области применения и повышение надежности за счет упрощения управления генератором.Поставленная цель достигается тем,4 О что в генератор напряжения ступенчатой формы, содержащий первый задающий генератор импульсов, триггер управления, реверсивный и -разрядный счетчик импульсов и дешифратор, введены второй задающий генератор импульсов, элемент ИЛИ, два элемента ЗИ, аппроксимирующая диодная цепочка, выполненная на и последовательно включенных диодах, раздели тельный диод, три токозадающих резистора, причем выходы первого и второго задающих генераторов импульсов подключены к первым входам соот. ветствующих элементов ЗИ, вторые 55 входы которых подключены к входам задания режима работы функционального генератора, а выходы подключены к входам соответственно прямого к обратного счета реверсивного п -разрядного счетчика импульсов и к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу синхронизации реверсивного и -разрядного счетчика импульсов, выходы которого подключены к информационным входам дешифратора, нулевой выход которого через разделительный диод подключен к первому крайнему выводу аппроксимирующей диодной цепочки, являющемуся выходом функционального генератора, и который через п рвый токозадающий резистор соединен с шиной питания, которая через второй и третий токозадающие резисторы соединена с нулевым и и -м выходами дешифратора и .соответственно с первым и вторым входами триггера управления, прямой и инверсный выходы которого подключены к третьим входам соответственно первого и второго элементов ЗИ, выходы дешифратора с первого по (-1)-й подключены к соответствующим промежуточным выводам ап-. проксимирующей диодной цепочки, В -й выход дешифратора соединен со вторым крайним выводом аппроксимирующей диодной цепочки.На чертеже приведена схема функционального генератора.Функциональный генератор содержит задающие генераторы импульсов 1 и 2, реверсивный ь-разрядный счетчик 3, дешифратор 4, триггер 5, логический элемент ИЛИ 6, диодную цепочку 7, токозадающие резисторы 8-10, разделительный диод 11, первый и второй элементы ЗИ 12 и 13, входы 14 и 15 задания режима работы генератора. Функциональный генератор напряжения ступенчатой формы работает следующим образом.В исходном состоянии счетчик 3 идешифратор 4 находятся в нулевом состоянии, открыта нулевая ячейка дешифратора 4 и по г .пи, создаваемойэтой ячейкой " резистором 10 подается нулевой уровень напряжения напервый вход триггера 5, который вследствие этого подает нулевой потенциална третий вход логической схемы ЗИ13, тем самым запрещая подачу сигналов на. счетчик 3 от генератора импульсов 2 и переводя схему в режим сложе -ния импульсов,О,=О +(о- ) ЛО где и и и - количество импульсов,поступивших соответственно на первый ивторой входы счетчика.При.прямом счете по достижении счетчиком максимального состояния открывается последняя, ячейка деппфратора, потенциал на втором входе триггера 5 становится равным логическому нулю и триггер переключается, запретив подачу сигналов сгенератора 1, обеспечивающего. сложение импульсов. В этом состоянии схемы возможна работа только в режиме обратного счета (вычитание) от генератора импульсов 2, так как выходными сигналами триггера 5. разрешена работа генератора 2.Защита от переполнения и сброса счетчика 3 производится с помощью 40 45 50 55. При наличии единичного напряжения на управляющем входе 14 генератора, соединенного с логическим элементом 12, сигналы с выхода генератора 1 подаются на вход счетчика 3. Поступающими импульсами счетчик 3 переводится из нулевого состояния в сторону увеличения счета. При этом выходные сигналы счетчика 3 последовательно переводят в открытое состояние вы ходные ячейки дешифратора, начиная с нулевой.При открывании первой ячейки замыкается цепь первого диода из диодной цепочки 7 через первый вы .ход дешифратора и резистор 8. На выходе формируется ступенька напряжения, равная сумме падений напряжения на открытом переходе ячейки 0 и диоде ДО. При последующем такте 20 работы счетчика 3 закрывается первая ячейка дешифратора и открывается вторая, которая создает цепь через два диода цепочки 7 и резистор 8. В результате выходное напряжение формирователя увеличивается еще на величи- нуйО.При воздействии сигналов обратного счета реверсивный счетчик 3 переводится в режим вычитания и выход- З 0 ные ячейки дешифратора 4 переключаются с частотой входного сигнала в обратной последовательности, уменьшая выходное напряжение формирователя. Выходное напряжение формировате- З 5 ля при этом составляет триггера 5, управление которым производится выходными сигналами дешифратора 4. При достижении счетчиком 3 минимального или максимального состояний на соответствующем входе триггера 5 формируется сигнал нулевого потенциала, в результате чего триггер переключается и с его выхода подается нулевой потенциална вход соответствующей схемы 3 И, которая запрещает прохождениесигна. лов к счетчику ат соответствующеГо генератора.Работа устройства при управлении от внешних источников заключается вследующем.В исходном состоянии счетчик 3и дешифратор 4 находятся в нулевомсостоянии и с выхода триггера 5разрешается работа от генератора 1.Когда на второй вход схемы 12 (ЗИ)подается единичный потенциал, импульсы с выхода генератора 1 подаются на вход счетчика 3. На выходеустройства формируется нарастающаячасть характеристики выходного напряжения. Когда на втором входе логического элемента ЗИ 12 устанавливается уровень логического нуля, навходе логического элемента 13 - логической единицы, запрещается подача импульсов на вход счетчика 3 отгенератора 1 и разрешается - от генератора 2. Это соответствует переводу схемы в режим вычитания импульсов,а на выходе устройства формируетсяподающая часть характеристики выходного напряжения.По управляющим входам 14 и 15 задаются момен;ы переключения режимовработы счетчика 3 (прямой или обратный счет) и, таким образом, формируется напряжение, изменяющееся позаданному закону,При работе устройства с внутренним управлением на вторые входы логических элементов ЗИ 12 и 13 подаются единичные потенциалы и режим работы устройства определяется состоянием триггера 5. По достижении дешифратором 4 предельных состояний производится переключение триггера 5 и формирование выходного напряжения производится аналогично управлению от внешнего программного устройства. При необходимости изменения амплитуды нижней и верхней гоаниц выходного напряжения устройства,б 112433 Составитель М.Зайц С,Тимохина Техред М.Кузьма, Редак орректор О, Б. каз 8284/40 Тираж 698Государственног елам изобретени осква, Ж, Ра одписное комитета СССРи открытийская наб., д. ИИ 113035 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,т.е. при .необходимости измененияпрограммы, входы триггера 5 посредством цепочек, аналогичных резистору, 10 и разделительному диоду 11,подключаются к заданным выходнымячейкам дешифратора. В этом случаевыходное напряжение устройства изменяется от нижнего уровня, определяемого номером ячейки дешифратора,соединенной с первым входом триггера, до верхнего уровня, определяемого номером выходной ячейки дешифратора, соединенного со вторым входомтриггера. Величины ступеней ЛО постоянны и равны между собой, Изменяя тип применяемого диода, можно изменять величину ступени, Изменением. номеров выходов дешифратора, соединенных с входом триггера, достигается изменение программы работы устройства. При этом, как в аналоге, максимальное отклонение от заданной функции сос" тавляет половину величины ступени, т.е. точность устройства не ухудшается. Диапазон изменения выходного напряжения в данном генераторе составляет от 1 В - начальная величина, определяемая падением напряжения на открытой ячейке дешифратора додО (М), где аО - падение напряженияна одном элементе диодной цепочки .и 1 ч - емкость счетчика. Например,5 при применении двоичного четырехраэрядного счетчика ,И =16, применениекремниевых маломощных диодов даетверхнюю границу 10 В, Применение низковольтных стабилитронов позволяетувеличить верхнюю границу этого напряжения до величины, равной предельному напряжению выходных ячеекдешифратора,Появление возможности управленияот внешнего источника позволяет использовать данное устройство в системах автоматического управления в устройствах преобразования импульсов вступенчатое напряжение, программныхустройствах циклического действия,в устройствах преобразования импульсно-кодовых сигналов в аналоговые,в схемах сравнения количества импульсов, датчиках скорости, задающихустройствах для управления тиристорными преобразователями,Таким образом, применение изобретения позволяет повысить надежностьустройства и расширить область, его30 применения.