Функциональный генератор

Соез СоветскииСоциаиистическихРеспубиииОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и 89663 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 24.03.80 (21) 2900025/18-24с присоединением заявки Рй(53)М. Кд. 6 06 6 7/26 Гевудврстеаеый камитвт СССР аф ааааа язабратеннй а етквытай(088.8) Дата опубликования описания 07.01;82) Авторы изобретен ерников и А, В, Кондаков 1) Заявител НАЛЬНЪЙ ГЕНЕРАТОР 4) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.Известен функциональный генератор 11, содержащий интегратор, многофазный мульти- вибратор, на вход которого поданы импульсы синхронизации, ключи, задающие потенциомет.5 ры, между входом и выходом интегратора включенные последовательно резистор и зле. мент выборки-хранения, управляющий вход которого соединен с входом многофазного0 мультивибратора.Недостатком известного генератора является ограниченные функциональные возможности, так как отсутствует возможность умножения воспроизводимой функции времени на15ка умнозада. а нерато ующий многофаз- хранервый ационе вхос пря-,входнои сигнал без специального бложения,Известен также функциональный г12, содержащий усилитель, ннтегрирконденсатор, включенный между входвыходом операционного усилителя,ный мультивибратор, блок выборкиния, подключенный выходом через псуммирующий резистор к входу опер ного усилителя, второй и третий суммнруюширезисторы, подключенные одним выводом квходу операционного усилителя, первую ивторую, группы из и ключей каждая, управ.ляющие входы соответствующих ключей первой и второй групп объединены и соединены с соо 1 ветствующим выходом многофазного мультивибратора, и+1 задающих потенцнометров, подвижные контакты каждого из которых, кроме (и+1).го, соединены с информационными входами соответствующих ключейпервой группы, подвижный контакт и+1юшего. потенциометра подключен к информционному входу п-го ключа второй группы,информационный вход каждого из ключейвторой группы, кроме - п-го, соединены синформационным входом следующего по но.меру ключа первой группы, первый счетчик,счетный вход которого является входом сии.хронизации генератора, а выход старшего разряда соединен с входом запуска многофз.ного мультивибратора, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, цифровьды которых соединены соответственно896637мыми и инверсными разрядными выходамипервого счетчика, выходы ключей первой груп.пы соединены с аналоговым входом первогоцифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым выводом второгосуммирующего резистора, выходы ключейвторой группы соединены с аналоговым входомвторого цифроаналогового преобразователя,выход которого соединен со вторым выво.дом третьего суммирующего резистора, разрядный ключ, включенный между выходом операционного усилителя и входом блока выборкис входом синхронизации генератора, первыеи вторые неподвижные контакты задающихпотенциометров соединены соответственно сшиной положительного и шиной отрицательно.,го опорных напряжений, выход операционногоусилителя, является выходом генератора.Недостатком такого генератора являютсяограниченные функциональные возможности,так как он не позволяет осуществлять амплитудную модуляцию выходного сигнала,Целью изобретения является расширениефункциональных возможностей за счет умножения выходного сигнала генератора на независимый входной сигнал.Это достигается тем, что,функциональный.генератор, содержащий операционный уси.литель, интегрирующий конденсатор, включенный между входом и выходом ойерационно.го усилителя, многофазный мультивнбратор,блок выборки-хранения, подключенный выходом через первый суммирующий резистор квходу. операционного усилителя, второй и третий суммирующие резисторы, подключенныеодним выводом к входу операционного усилителя, первую и вторую группу из и ключей каждая, управляющие входы соответствующих ключей первой и второй групп объединены и соединены с соответствующим выходом миогофаэного мультивибратора, и+1 задающих йотенциометров, подвижные контактыкаждого из которых, кроме (и + 1)-го, сое,динены с информационными входами соответствующих ключей первой группы, подвижныйконтакт (и + 1)-го задающего потенциометра 43подключен к информационному входу п.гоключа второй группы, информационный входкаждого из ключей второй группы, кромеп-го, соединен с информационными входом сле.дующего по номеру ключа первой группы, первый счетчик, счетный вход которого является входом синхронизации генератора, дополнительно содержит второй счетчик, блок срав.кения кодов, блок формирования широтноимпульсного сигнала, одновибратор, первый Ми второй суммаоры, первый и второй до.полнительные ключи, элемент НЕ, инвертор,выход которого соединен с первыми неподвижными контактами задающих потенциоматров, а вход является входом амплитудноймодуляции генератора и соединен с вторыми неподвижными контактами задающих по.тенцнометров, разрядные выходы первогосчетчика соединены с первыми входами бло.ка сравнения кодов, выход которого соединен с первым входом блока формированияширотно. импульсного сигнала, выход старше.го разряда первого счетчика соединен со1счетным входом второго счетчика, разрядныевыходы которого, кроме выхода старшегоразряда, соединены с вторыми входами блока сравнения кодов, выход старшего разрядавторого счетчика соединен с вторым входомблока формирования широтно импульсногосигнала и:с входом запуска многофазногомультивибратора, выход блока формированияширотно импульсного сигнала соединен черезодновибратор с управляющим входом блокавыборки-хранения, через элемент НЕ - с управляющим входом первого дополнительногоключа, и непосредственно с управляющимвходом второго дополнительного ключа, выходы ключей первой группы соединены с входами первого сумматора, выход которогочерез первый дополнительный ключ соединенсо вторым выводом второго суммирующегорезистора, выходы ключей второй группы сое.динены с входами второго сумматора, выход которого через второй дополнительныйключ .соединен со вторым выводом третьегосуммирующего резистора, выход операционного усилителя соединен с входом блока выбор.ки-хранения, выход которого является выходом генератора.На чертеже приведена структурная схемапредлагаемого генератора,Генератор содержит операционный усилитель 1, блок 2 выборки-хранения, первыйсуммирующий резистор 3, многофазный мультивибратор 4, и + 1 задающих потенциометров 5 5 п, в ключей первой группы 6, 6, и ключей второй группы 71, ." 7 пинвертор 8, первый сумматор 9, второй сумматор 10, первый дополнительный ключ 11,второй дополнительный ключ 12, элемент НЕ13, одновибратор 14, второй суммирующийрезистор 15, третий суммирующий резистор 16,первый счетчик 17, второй счетчик 18, блок19 сравнения кодов, блок 20 формированияширотно. импульсного сигнала, интегрирующийконденсатор 21,Генератор работает следующим образом.Синхронизирующие импульсы поступают навход синхронизации генератора, т.е. на входсчетчика 17, выход старшего разряда которо.го соединен с входом счетчика 18. Число раэ.рядов счетчика 18 на единицу больше, чем у896637 ВСТ,10 2ф 1 " 2 а 2 а т = 1+ 25 30 141( п 1-ХР. счетчика 7, Блок 19 сравнивает состояниеразрядов первого 17 и второго 18 счетчиков,кроме старшего разряда второго счетчика, ивырабатывает на выходе единицу если М, (( й или нуль, если й,) й, где й, иИ - коды разрядов соответственно первого17 и второго 18 счетчиков, блок 20 формирует прямоугольные импульсы, относительнаядлительность которых 8 изменяется по треугольному закону во времени с периодом Т,равным времени заполнения счетчика 18,На выходе инвертора 13 относительная дли.тельность прямоугольных импульсов изменяетсяпо закону 8 - -9:8ИНВОдновибратор 14 формирует по переднему фронту прямоугольных импульсов с выхода блока 20 короткие импульсы, управляющие работой блока 2. Задающими потенциометрами 51, , 5 п выставляется значения, соот,ветствующие узловым ординатам заданной функции времени Цт): х; = Е;(т). К неподвижным контактам задающих потенциомет. ров 51, , 5 г; подсоединены соответственно . входное и инвертированное инвертором 8 входное напояжение Овх = У, определяющее амплитуду выходного сигнала генератора.Таким образом, на выходе .го задающе. го потенциометра 5; получается произведение Многофазный мультивибратор 4 одновремен. но открывает= е ключи первой и второй35 групп 6;, 7;, котэрые подключают подвижные контакты -го и ( + 1)-го потенциомет. ров 5;, 5 + к входам первого 9 и второго 10 сумматоров. При этом на выходе сумматора 9 формируется сигнал 2;, а на выходе1сумматора 10-сигнал Е;1.Сигналы Е; и 7 соответственно через ключ 11, резистор 16 поочередно в течение каждого периода подключаются к суммирующей точке усилителя 1. Очередность обуслов 45 лена тем, что ключ 2 управляется прямоугольными импульсами с выхода блока 20 со скважностью 9, а ключ 11 - прямоугольными импульсами с выхода элемента НЕ 13 со скважностью бМ 50Таким образом, на выходе уснлителеи 1 в течение периода коммутируются напряже, ния напряжение на выходе блока 2, которое име.ет знак, обратный знаку напряжения, запомненному с выхода усилителя 1. Условием работоспособности предлагаемогогенератора является где й - сопротивление суммирующих резисторов 3, 15, 16;С - величина емкости конденсатора 21интегратора.Обозначим длительность прямоугольного импульса ШЙМ - последовательности через т 1, а длительность паузы - через 1, при этом т, + т = Т,Тогда с учетом условия напряжения на интегрирующем конденсаторе 21 к концу периода Т равно Из этой формулы следует, что предлагае.мый генератор осуществляет интерполяциюмежду узловыми ординатами х; н т; функ.птюи .времени 1(1) с одновременным ее ум.ножением на напряжение , подаваемоена вход амплитудной модуляции генератора.При этом вычисление значения выходногонапряжения усилителя 1 производится иа одинпериод ШИМ-последовательности, в то времякак в аналогичных устройствах конечный результат получается путем фильтрации за 1020 периодов ШИМ-последовательности,Выходное напряжение усилителя 1 в течение каждого периода ШИМ - последовательности запоминается блоком 2, выход которого является выходом генератора,Таким образом, предлагаемый генераторимеет более широкие функциональные возможности, поскольку позволяет осуществлять амплитудную,модуляцию выходного сигнала пу-тем изменения напряжения на соответствующем входе,формула изобретеНия Функциональный генератор, содержащий операционный усилитель, интегрирующий конденсатор, включенный между входом и выходом операционного усилителя, многофазный мультивибратор, блок выборки хранения, подключенный выходом через первый суммирующий резистор к входу операционного усилителя, второй и третий суммирующие резисторы, под. ключенные одним выводом к входу операци896637 НИИПИ Заказ 11707/38 Тираж 73 иал ПЙП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна онного усилителя, первую и вторую группыиэ и ключей каждая, управляющие входы соот.ветствующих ключей первой и второй группобъединены и соединены с соответствующимвыходом многофазного мультивибратора,и + 1 задающих потенциометров, подвижныеконтакты каждого из которых, кроме (о+1)-го,соединены с информационными входами соот.ветствующих ключей первой группы, подвиж.ный контакт (и+1).го задающего потенцио.метра подключен к. информационному входуи-го ключа второй группы, информационныйвход каждого из ключей второй группы, кроме п-го, соединен с информационным входом следующего по номеру ключа первойгруппы, первый счетчик, счетный вход кото,рого является входом синхронизации генератора, отличающийся тем, что;с целью расширения функциональных возможностей генератора эа счет умножения выходного сигнала на независимый входной сигнал, онсодержит второй счетчик, блок сравнения кодов, блок формирования широтно. импульсногосигнала, одновибратар, первый и второй суммато.ры, первый и второй дополнительные ключи,элемент НЕ, иивертор, выход которого соединен с первыми неподвижными контактамизадающих потенциометров, а вход являетсявходом амплитудной модуляции генератораи соединен с вторыми неподвижными контактами, задающих потенциометров, разрядные выходы первого счетчика соединены спервыми входами блока сравнения кодов, выход которого соединен с первым входомблока формирования широтно-импульсного сигнала, выход старшего разряда первогосчетчика соединен со счетным входом второ.го счетчика, разрядные выходы которого,кроме выхода старшего разряда, соединены 5 со вторыми входами блока сравнения кодов,выход старшего разряда второго счетчика со.единен со вторым входом блока формирования широтно-импульсного сигнала и с входом запуска многофазного мультивибратора, 10 выход блока формирования широтно. импульсного сигнала соединен через одновибратор суправляющим входом блока выборки - хранения, через элемент НЕ с управляющимвходом первого дополнительного ключа, и 13 непосредственно с управляющим входом второго дополнительного ключа, выходы ключейпервой группы соединены с входами перво.го сумматора, выход которого через первыйдополнительный ключ соединен с вторым вы. щ водом второго суммирующего резистора, выходы ключей второй группы соединены с входа.ми второго сумматора, выход которого черезвторой дополнительный ключ соединен с вто.рым выводом третьего суммирующего резистоэа ра, выход операционногЬ усилителя соединенс входом блока выборки-хранения, выходкоторого является выходом генератора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Яф 398963,кл. 6, 06 6 7/26, 1972.2, Авторское свидетельство СССР по заявке У 2776663, кл. 6 06 6 7/26, 1979