Функциональный генератор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) (11 9 4 Н 03 К 4/06 4/О ЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСК У 6нститут механизаии сельского хо- .Ф.Кучин, В.С.Жили Ю.Н.Караев Л8)обритании2039181980.403113,1983.(57) Изобретение п формирования сигнал мы в низкочастотно стотном диапазонах ния - уменьшение н ний выходного напр назначено для различной форизкач брете и инфр Цель и скажеоднолинейных жения пр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Патент Великкл. Н 03 К 4/02,Патент. США В 4кл. Н 04 Н 5/00,54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТО временном расширении функциональных возможностей, Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчик 4 импульсов с дешифратором, аналоговый мультиплексор 7, резистивные делители 9-1 - 9-(И+1) напряжения, аналоговые ключи 11, 16, фильтр 12 нижних частот, триггер 17, инвертор 10, выходную шину 15, Кроме того, в устройство введены генератор 3 треугольного напряжения, компаратор 2, элементы 2 И 5-1 - 5-2 И, элементы ИЛИ 8- - 8(М), элемент НЕ 6. Введение указанных элементов обеспечивает возможность выполнения кусочной аппроксимации различных функций, при этом функция аппроксимируется не в виде ступенчатой огибающей, а в виде ломаной линии. Устройство содержит также аттенюатор 13, усилитель 14, первый и второй переключатели 8, 19, 2 ил.Выходы аналогового мультиплексора 7 соединены через инвертор 10 с входом первого аналогового ключа 11 и непосредственно с входом второго аналогового ключа 16. Счетный вход триггера 17 через переключатель 18 соединен с выходом нулевого разряда счетчика 4, а прямой и инверсный выходы соединены соответственно с управляющими входами аналоговых ключей 16 и 11, выходы которых объединены и соединены с входом фильтра 12.На фиг. 2 показано напряжение на выходе генератора 1; - напряжение на выходе генератора 3 треугольного напряжения; б- сигнал на выходе компаратора 2; г - сигнал на выходе элемента НЕ 6; д - и - сигналы на выходах счетчика 4; к - напряжение на выходе мультиплексора 7;л,м - сигналы на неинвертирующем и инвертирующем выходах триггера 17; Н - напряжение на выходе устройства.,Кусочная аппроксимация переменного напряжения трапецеидальной симметричной относительно оси ординат формы. Предположим, что необходимо выдержать соотношение между параллельными сторонами трапеции 1:5. При этом счетчик 4 можно переключить на счет до 5, 10, 20 и т.д., в зависимости от того, из скольких отрезков требуется формировать каждый изучастков трапецеидальной функции,Простейший случай, когда 0=5, т,е.счет идет до пяти. При этом используются 0+1, т,е, 6, резистивных делителей 9-1 - 9-6 с помощью движков первого 9-1 и шестого 9-6 резистивных делителей на сигнальных входахпервого и шестого разрядов мультиплексора 7 устанавливается нулевоезначение напряжения. С помощью движков второго 9-2 и пятого 9-5 резистивных делителей устанавливается напряжение, равное половине амплитудного значенияС помощью третьего 9-3и четвертого 9-4 резистивных делителей устанавливается амплитудноезначение напряжения. Частота выходного напряжения (фиг. 2 н) плавно регулируется с помощью изменения частоты генератора 1 (фиг. 2 а). Частотагенератора 3 треугольного напряжения постоянная. Допустим, что в данном случае она в 4 раза превышает частоту генератора 1 (фиг.о 2 ). Навыходе компаратора 2 формируются им 1 1290498 2Изобретение относится к импульсной технике и предназначено ддя формирования сигналов различной формыв низкочастотном и инфранизкочастотном диапазонах. 5Цель изобретения - уменьшение нелинейных искажений выходного напряжения путем обеспечения кусочно-линейной аппроксимации при одновременном расширении функциональных возмож- Оностей, формируя сигналы различныхформ.На фиг, 1 приведена функциональная схема генератора; на фиг, 2 -временные диаграммы. 5Устройство содержит генераторимпульсов, компаратор 2, генератор 3треугольного напряжения, счетчик 4импульсов с дешифратором, с первогопо 2 Ю-й элементы 2 И 5-1 - 5-2 М,элемент НЕ 6, аналоговый мультиплексор7, имеющий с первого по (И+)-й разряды, с первого по (И)-й элементы2 ИЛИ 8-1 - 8-(Ю-), в первого по(0+1)-й резистивные делители 9-19-(И+1) напряжения, инвертор 10,первыйаналоговый ключ 11, последовательно соединенные фильтр 12 нижних частот, аттенюатор 3, усилитель 14 и выходную шину 15, второйаналоговый ключ 16, триггер 17, атакже первый 18 и второй 19 переключатели,Выход генератора 3 соединен спервым входом компаратора 2, второй 35вход которого соединен с выходом генератора 1 и входом счетчика 4, авыход соединен с первыми входами нечетных элементов 2 И 5-1,5-35-(2 И) и через элемент НЕ 6 с первыми входами четных элементов 2 И5-2,5-4, ,;у 5-2 И. Вторые. входы элементов 2 И 5-(2 М) и 5-(2 к) объединены и подключены к выходу (1-1)-горазряда счетчика 4 (для 1=1И). 45Выходы элементов 2 И 5-2 Е и 5-(21+1)подключены к входам элемента ИЛИ8 К, выход которого соединен с управляюшим входом (1+1)-го разряда аналогового мультиплексора 7 (для 1 с= 50+1)-го разрядов аналогового мультиплексора 7, входы всех разрядов которого соединены поразрядно с выходами соответствующих резистивных делителей 9-19-(И+1), включенныхпараллельно между шинами питания.3 12904 пульсы прямоугольной формы с частотой генератора 3 и скважностью, линейно уменьшающейся в течение периода пилообразного напряжения на выходе генератора 1 от 1 до 0 (Фиг,25). На выходе элемента НЕ 6 (фиг, 2 г) образуется последовательность импульсов, инверсных по отношению к импульсам на фиг. 2 8. Во время первого такта на нулевом разряде перво О го выхода счетчика 4 появляется положительный сигнал длительность которого равна периоду пилообразного напряжения генератора 1 (фиг. 2 у).Он перемножается логически с после довательностями импульсов на выходе компаратора 2 и элемента НЕ 6 первым нечетным и первым четным элементами И из ряда 5 соответственно. При этом поочередно замыкаются первый и вто .рой разряды мультиплексора 7, поочередно подавая на входы инвертора 10 и аналогового ключа 16 напряжения с резистивных делителей 9-1 и 9-2. Одновременно с этим сигнал на выходе 25 нулевого разряда счетчика 4 переключает триггер 17, на неинвертирующем выходе которого появляется напряжение высокого логического уровня(фиг. 2 ), включающее второй ана логовый ключ 16, Форма импульсов на входе аналогового ключа 16 во время первого такта, амплитуда которых определяется напряжениями на выходах резистивных делителей 9-1 и 9-2, приведена на фиг. 2 к. Во время второго такта положительный сигнал появляется на выходе первого разрядасчетчика 4 (фиг, 2 е). Он перемножается логически с последовательностями импульсов на выходе компаратора 2 и элемента НЕ 6 вторым нечетным и вторым четным элементамиИ из ряда 5 соответственно, При этомпоочередно замыкаются разряды 7-2 и 457-3 мультиплексораи на его выхо;де появляется напряжение, амплитудызначения которого определяются вторым 9-2 и третьим 9-3 резистивнымиделителями (Фиг. 2). Далее во время 50остальных трех тактов процесс идетаналогично, а начиная с шестого такта полностью повторяется (фиг.2 к).Однако во время шестого такта триггер 17 переключается, размыкая аналоговый ключ 16 и замыкая аналоговыйключ 11. Следовательно, во время первых пяти тактов напряжение с выходамультиплексора 7 подается на вход 98 4фильтра 12 непосредственно черезаналоговый ключ 16, а во время следующих пяти тактов - через аналоговый ключ 11 и инвертор 10, формирующий отрицательный полупериод трапецеидального напряжения. Послефильтра 12 нижних частот выходноенапряжение имеет вид, показанный наФиг. 2 н,При необходимости формированияоднополярного сигнала вход триггера17 подключается к общей точке с помощью переключателя, При необходимос.ти формирования ступенчатого напряжения с помощью переключателя 19 напервые входы нечетных элементов Ииз ряда 5 подается напряжение высокого логического уровня, а вторыевходы четных элементов И через элемент НЕ 6 - низкого логического уровня.Расширение Функциональных возможностей в устройстве достигается засчет того, что оно легко перестраивается для выполнения кусочной аппроксимации различных Функций. Устройство позволяет формировать какпеременные, так и однополярные сигналы. Значительно расширен спектрвариантов аппроксимирующих функций,в том числе со сложным, гармоническимсоставом, с несколькими переходамичерез нуль в течение периода и ступенчатые различных видов. Улучшениекачества выходного напряжения достигается за счет того, что функцияаппроксимируется не в виде ступенчатой огибающей, а в виде ломаной линии, что существенно снижает нелинейные искажения, Так как частота генератора 3 треугольного напряжения повышенной частоты постоянна и существенно превьппает частоту пилообразного напряжения генератора 1, фильтр12 нижних частот значительно упрощается, Он может быть выполнен ввиде фильтра-пробки, настроенногона частоту треугольного напряжения,или в виде простейшего КС-интегратОра,формула изобретенияФункциональный генератор, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с тактовым входом счетчика импульсов с дешифратором, аналоговый мультиплексор, И+1 резистивных делителей напряжения, триггер, первый и второй аналоговые клю 1290 ччи, инвертор и Фильтр нижних частот, причем сигнальные входы аналогового мультиплексора соединены с выходами резистивных делителей напряжения, счетный вход триггера соединен с выходом нулевого разряда счетчика импульсов с дешиФратором, инверсный и грямой выходы - с управляющими входами соответственно первого и второго аналоговых ключей, а выход Филь тра нижних частот соединен с выходной шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений выходного напряжения при одновременном расширении 15 Функциональных возможностей в него введены генератор треугольного напряжения, компаратор, с первого по 2 И-й элементы 2 И, с первого по (И- -2)-й элементы 2 ИЛИ и элемент НЕ, 2 О причем выход генератора треугольного напряжения соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход соединен с первыми . 25 98 6входами нечетных элементов 2 И и через элемент НЕ с первыми входами четных элементов 2 И, выход 1-го разряда счетчика импульсов с дешифратором соединен с вторыми входами (1+1)-го и (1+2)-го элементов 2 И, для всех 1 от единицы до 2 И, выходы 2 Е-го и (1+1)-го элементов 2 И соединены с входами Е-го элемента 2 ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом Ь+1)-го разряда аналогового мультиплексора для всех Е от единицы до И, выходы первого и 2 И-го элементов 2 И соединены управляющими входами первого и (0+1)-го разрядов аналогового мультиплексора, соответственно, выход аналогового мультиплексора соединен с входом второго аналогового ключа и через инвертор с входом первого аналогового ключа, выход которого соединен с выходом второго аналогового ключа и входом Фильтра нижних частот, а резистивные делители включены между шинами питания.