Функциональный генератор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ьство СССР 1971.тво СССР ГОсудАРстВенный НОмитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетелВ 394808, кл. б 06 6 7/26,2. Авторское свидетельсУ 868786, кл. 6 06 С; 7/26, 1980.3. Авторское свидетельство СССРУ 926679, кл. 6 06 С, 7/26,06 У 3/00 1980 (прототип).(54)(57) 1. ФУНКЦИОНАЛЬННИ ГЕНЕРАТОР,содержащий первьп и второй регистры,подключенные информационными входамик шине ввода кодов узловых значенийфункции, а выходами - к входам первого и второго цифроаналоговых .преобразователей соответственно,выходы которых соединены с входамирезисторной матрицы, подключеннойвыходап к информационным входамкоммутатора, соединенного управляюшими входами с выходами разрядовреверсивного счетчика, подключенноговыходом признака обнуления к входууправления записью первого регистраи к входу элемента ИЛИ, а выходомпризнака переполчения - к входу управления загисью второго регистра ик второму входу элемента ИЛИ, выходкоторого является выходом сигналаинициации функционального генератораи соединен с входом управлечия заЯО 1120308 А зцу С 05 (д 7/26 С 06 Ю 3/00 писью третьего регистра, подключенного информационным входом к шине ввода кода длительности участка, а выходом - к входу управляемого генератора импульсов, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения функций, в него дополнительно введены экспоненциальный интерполятор, фор - мирователь импульсов и делитель частоты, соединенньп выходом с входом реверсивного счетчика, а входом - с выходом упраю.яемого генератора импульсов и входом формирователя импуль сов, подключенного выходом к управляющему входу экспоненциального ин терполятора, выход которого является выходом фучкционального генератора, а сигнальньп вход соединен с выходом коммутатора.2. Генератор по п. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что экспоненциальный интерполятор содержит выходной повторитель, накопительный .конденсатор, ограничительный резистор и ключ, сигнальный и управляющий входы которого являются сигнальным и управляющим входами экспоненциального интерполятора, а выход ключа через ограничительный резистор соединен с входом выходного повторителя и первой обкладкой накопительного конденсатора, подключенного второй обкладкой к шине нулевого потенциала функционального генератора.Ф 12Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетнайти применение, в частности, в гибридных вычислительных и управляющих системах для воспроизведения функций, заданных кодами узловых значений ординат и длительностей участков аппроксимации.Известен функциональный генератор содержащий генератор импульсов, реверсивньгй счетчик, дешифраторы, блок памяти, регистры и цифроаналоговые преобразователи Г 1 1.Известен также Функциональный генератор, содержащий счетчик. регистр,1. коммутатор и выходной цифроаналоговый преобразователь 11.Недостатком известных Функциональ.- нЫх генераторов является пониженная точность генерирования Функции за счет кусочно-ступенчатого характера аппроксимации, что, в частности. приводит к вредному возбуждению при использовании генераторов в качестве задатчиков программ в системах автоматического управления.Наиболее близкимк предлагаемому является Функциональнь:й генератор, содержащий первый и второй регистры, подключенные информационными входамиЗО к шине ввода кодов узловых значений Функции, а выходами - к входам пер - вого и второго цифроаналоговых преобразователей соответственно, выходы кото 11 ых соедичены с входами резисторной матрицы, подключенной выходами к информационным входам коммутатора, соединенного управляющими входами с выходами разрядов реверсивного счетчика, выходы признаков переполненчя и обнуления которого объединены (с помощью элемента ИЛИ) в общий выход переполнения реверсивного счетчика, являющийся выходом сигнала инициации Функционального генератора и соединенный с входом управления записью третьего регистра, подключенного информационным входом к шине ввода кода длительности участка, а выходом - к входу управляемого генератора, Входы управления записью перного и второго регистров, в случае воспроизведения на кая;дом участке аппроксимации одного и того же типа функции, например, отрезка прямой подключены к выходам признаков обнуления и переполнения реверсивного счетчика соответственнс, соединенно.го входом с выходом управляемого ге 2нератора нмпу 1 ьсов,. 11 ины ввода кодов через соответствующие буферные регисГры подключены к ьыходсм управляющегс микропроце"сора соединенного входом с выхоцом сигнала инициации функционального генератора, Кроме этого, для случая воспроизведения на отдельных участках аппроксимации различных типов функций Функциональный генератор содержит цополнитель/ ные реэисторные матрицы, коммутаторы, регистры и переключатели ГЗ ДНедостатком известного устройства является пониженная точность изэа кусочно-ступенчатого характераотработки кажпого иэ участков аппроксимации,Цель изобретения - повышение точности вопроизведения Функций,Поставленная цель достигаетсятем, чтс в Функциональный генераторсодержащий первый и второй регистры,подключенные информационными вхоцами к шине ввода кодов узловых значений Функции, а выходами - к входампервого н второго цифроаналоговыхпреобразователей соответственно, выходы которых соединены с вхоцам 1резиГорнон матриць. подключенноивыхоцами к информацио 11 ным входам коммутатора, сосциненногс управляющимивходами ", выходами разрядов реверсивного счетчика, подключенного выходомпризнака обнуления к входу управления записью первого регистра и квходу элемента ИЛИ, а выходом признака переполнения - к входу управления записью второго регистра и к второму входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом сигнала инициации Функционального генератора и соединен с входом управления записьютретьего регистра, подключенногоинформационным входом к шине вводакода длительности участка а выхэдом,к входу управляемого генератора имГгу 11 ьсов, дополнительно введень 1 экспоненциальный ин.: ерполятор ФормироваГЕЛЬ ИМПЕ,Ь В Ч ДЕл, Ч. .У 1 Г ГО Ысоединенный выходом с входсм ревер-.сивного счетчика а входом - с вь 1 ходом управляемого Ген ратора импульсов и входом Формирователя км 11 ульсов,.подключенного выходом к управляюще-.: у входу экспоненциального интерполятора, выход которого является выходом Функционального генератора,сигнальный вход соединен с выходом1 ком 1 утатора,308 4 ляющим входом к входу генератора 13,а сигнальным входом - к шине опорной частоты. Реверсивный счетчик 8 содержит собственно счетчик (например типа 155 ИЕ 7) с выходами обнуления и переполнения, триггер реверса и вентили для переключения падсчитываемых импульсов с прямого входа на реверсивный.Функциональный генератор работает следующим образамПеред началом работы абнуляются регистры 1, 2 и 11, счетчик 8 и конденсатор 20, Сигнал с выхода признака обнуления счетчика 8 поступаетна управляющие входы регистров 1 ц11 и на выход 10 инициации, разрешаязапись в регистр 1 кода ардинаты конечной точки первого участка аппроксимации, а в регистр 11 - кода длительности первого участка аппроксимации, По сигналу Пуск (цепи приведения узлов в исходное состояниеи запуска функцианальнога генератора (не показаны) включается генератор13, частота следования импульсов навыходе катарага соответствует кодурегистра 11. Счетчик 8 подсчитываетимпульсы, рашедшие через делитель14 частоты, и Формирует линейка возрастающий ат нуля до максимальногозначения код разверки первого участкааппроксимации, поступающий на управляющие входы коммутатора 7. Последнийпереключает выходы матрицы 6 такимобразом, что напряжение на его выходе изменяется ступенчато от нуля( напряжение на выходе преабразователя 5) да напряжения, соответствующега коду ординаты конечной стенки первого участка апграксимации (напряжение на выходе преобразователя 4),При достижении счетчиком 8 максимального значения сигнал с выхода признака переполнения счетчика переводитега в режим вычитания импульсов ипоступает на управляющие входы регистров 2 и 11 и на выход 10 инициации, разрешая завись в регистры 2 и11 кодов ординаты конечной точки и симации.Далее функциональный генератор работает аналогично описанному, однако по мере уменьшения содержимого счетчика 8 коммутатор 7 переключает выходы матрицы 6 в обратном порядке. В результате напряжение на выходе коммутатора 7 изменяется ступенчато 3 1120При этом экспаненциальный интерполятор содержит выходной повторитель, накопительный конденсатор,ограничительный резистор и ключ,сигнальный и управляющий входы кото 5рого являются сигнальным и управляющим входами экспоненциального интерполятора, а выход ключа через ограничительный резистор соединен с входом выходного повторителя и первойобкладкой накопительного конденсатора, подключенного второй обкладкойк шине нулевого потенциала функционального генератора.На чертеже изображена блок-схемафункционального генератора.Устройство содержит первый 1 ивторой 2 регистры, подключенныеинформационными входами к шине 3 ввода кодов узловых значений функции,а выходами - к входам первого 4 ивторого 5 цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены свходами резисторнай матрицы 6, подключенной выходами к информационнымвходам коммутатора 7, соединенногоуправляющими входами с выходами разрядов реверсивного счетчика 8, подключенного выходом признака обнуле,ния к входу управления записью реЗОгистра 1 и к входу элемента ИЛИ 9,а выходам признака переполнения - квходу управления записью регистра 2и к второму входу элемента ЮЖ 9,Выход последнего является выходом 10сигнала инициации функциональногогенератора и соединен с входам управления записью третьего регистра 11,подключенного информационным входомк шине 12 ввода кода длительностиучастка, а выходом - к входу управляемого генератора 13 импульсов.Делитель 14 частоты соединен выходом с входом счетчика 8, а входом -с выходом генератора 13 и входом формирователя 15, выход которого подклю чен к управляющему входу экспоненциального интерполятора 16, соединенного сигнальным входом с выходомкоммутатора 7. Интерполятор 16 выполнен на выходном повторителе 17, клю- о, длительности второго участка аппрокче 18 и апериодическом звене, содержащем ограничительный резистор 19 инакопительный конденсатор 20. формирователь 15 импульсов может быть выполнен на триггере 21 и элементе 22задержки, Управляемый генератор 13может быть выполнен на управляемомделителе частоты, подключенном управ 1120308от напряжения, соответствующего ординате конечной точки первого участка аппроксимации, до напряжения, соответствующего ординате конечнойточки второго участка аппроксимации(напряжение на выходе преобразователя 5. Переход к отработке следующе 1 го участка и реверс счетчика 8 осуществляются в момент обнуления счетчика 8 по сигналу с выхода его признака обнуления и т.д,В процессе работы за время, соответствующее пребыванию коммутатора 7 в каждом устойчивом состоянии,на вход Формирователя 15 последовательно поступают импульсы с выходауправляемого генератора 13, числокоторых равно коэФФициенту деленияделителя 14. По приходу каждого такого импульса Формирователь 15 вырабатывает импульс постоянной длительности (величина которой зависитот времени задержки элемента 22),поступающий на управляющий вход интерполятора 16 и замыкающий ключ 18.За время действия импульса постоянной длительности конденсатор 20 частично заряжается (или разряжается)по экспоненцяальноиъ; закону током.величина которого зависит от номинала резистора 19 и разности потенциалов нЪ выводах этого резистора, Помере поступления импульсов на управляющий вход интерполятора 16 напряжение на обкладках конденсатора 20последовательно изменяется до величины, соответствующей выходному напряжению коммутатора 7. Длительностьимпульсов на выходе Формирователя 15не превышает величины периода максимальной частоть следования импульсов на выхоце управляемого генератора 11: Суммарная длительность импульсов с выхода Формирователя 5 за время между двумя соседними переключениями коммутатора 7 выбирается такой., чтобы к моменту времени очередного переключения коммутатора 7 напряжение на конденсаторе 20 совпало (с заданной точностью) с напряжением на выходе коммутатора 7. Напряжение на конденсаторе 20 через пов орип ель / рладлющии Высоким входным сопротивлением, поступает на выход Функционального генератора.Таким образом, за время. между двумя ссседними переключениями коммутатора изменение выходного напряжения Функционального генератора носит кусочно-экспоненциальный характер, более близкий к аппроксимации Функции, чем скачкообразный характер изменения напряжения на выходе известного Функционального генератора, что и определяет повышение точности генерирования заданных Функций. При этом Формирование выходного напряжения на каждом ин.ервале времени между двумя соседними переключениями комьб татора в виде последовательности экспоненциальных отрезков (число которых равно коэФФициенту деления делителя частоты), каждый из которых отделяется от другого соответствующим отрезком прямой, позволяет обеспечить высокую точность генерирования заданной Функции в широком диапазоне изменения частоты генератора, т.е. в пороком диапазоне изменения ,длительностей участков аппоксимации, и дополнительно сгладить ступенчатые возмущения.