Функциональный генератор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) 01) 3(5 И С Об С 7/26 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 809328, кл. С 06 С 7/26, 19792. Авторское свидетельство СССРР 1019464, кл, С 06 С 7/26, 1981,3. Авторское свидетельство СССРВ 926679, кл. С Об С 7/26,С 06 3 3/00, 1980 (прототип).(54)(57) 1. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР,содержащий первый и второй регистры,подключенные информационными входамик шине ввода кодов узловых значенийфункции, а выходами - к входам пер"ного и второго цифроаналоговых преобразователей соответственно, выходыкоторых соединены с первым и вторымвходами декодирующей резисторнойматрицы, подключенной выходами к информационным входам первого коммутатора, соединенного управляющими входами с выходами разрядов реверсивно"го счетчика, подключенного выходомпризнака обнуления к входу управления записью первого регистра и первому входу элемента ИЛИ, а выходом признака переполнения - к входу управления записью второго регистра и второму входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом сигнала инициации функционального генератора и соединен с входом управления записьютретьего регистра, подключенного информационным входом к шине ввода кода длительчости участка, а выходом -к входу управляемого генератора импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точностивоспроизведения функций, в йего дополнительно введены экспоненциальныйинтерполятор, второй коммутатор,триггер, накопительный конденсатор,группа токозадающих резисторов и делитель частоты, соединенный выходомс входом реверсивного счетчика, авходом - с выходом управляемого генератора импульсов, управляющим входомвторого коммутатора и первым входомтриггера, подключенного выходом кпервым выводам токозадающих резисторов группы, соединенных вторыми выводами с соответствующими информационными входами второго коммутатора, ЯыФподключенного выходом к управляющемувходу экспоненциального интерполятора, второму входу триггера и первой вюобкладке накопительного конденсатора,соединенного второй обкладкой с шиной нулевого потенциала функциональ.ного генератора, а выход первого коммутатора подключен к сигнальномувходу экспоненциального интерполятора, выход которого является выходомфункционального генератора,2. Генератор по п.1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что экспоненциальный интерполятор содержит выходной повторитель, накопительныйконденсатор, токозадающий резистор иключ, сигнальный и управляющий входы которого являются входами экспоненциального интерполятора, а выходключа через токозадающий резисторсоединен с входом выходного повтори-,теля и первой обкладкой накопительно-го конденсатора, подключенного второйобкладкой к шине общего потенциалафункционального генератора.Изобретение относится к автомати-:ке и вычислительной технике и можетнайти применение, в частности, вгибридных вычислительньгх и управлякщих системах для воспроизведецияфункций, заданных кодами узловых значений ординат и длительностей участков аппроксимации, причем наиболеецелесообразным является применениеизобретения в качестве генераторавозбуждения в разомкнутых системахуправления при частотных испытанияхавиационцьгх и других типов ксцстгукций,Известен функциональный генератор,содержащий счетчик, генератор импульсов, многоФазный мультивибратор,блок опорных напряжений, ключи, циф -рсацалоговые множительные блоки,резисторы, интегратор и аналоговыйзапоминающий элемент 11,Недостатком функционального генератора является пониженная точностьвоспроизведения Функций из - за равномерного характера разбиения на участки аппроксимации.Известен также функциональный генератор, содержащий два цифроаналоговых преобразователя кодов узловыхзначений функции, дешифратор кодадлительности участка, генератор им.пульсов, двоичный счетчик, счетчик суправляемой разрядностью, блок формирования импульса инициации, блоксдвига кода и выходной цифроаналоговый преобразователь с Фильтром нижних частот 12,Педостатком функционального генератора является сложность конструктивной реализации при повышенныхтребованиях к точности воспроизведения Функций, 10 5 ности участка, а выходс - с входом управляемого генератора импульсоц, Входы управления записью первого ивторого.регистров дпя случая аппроксимации функции ца каждом у часткеодним и тем же типом линии, например отрезком прямой, подключены к выходам прггзцаков обнуления и переполнения реверсивного счетчка соответственно, вход счетчика сседицец с выходом уп -рацляемсгс генератора импульссэ, а шины ввода кодов через соответствующие буферцые регистры подключенг к выхода:блока управления, соединенного входом с выходом сигнала инициации.1Недостатком известного устройства5 Вля ется псгиженная тсчцссте всспрс изведения функций из-за кусочно-ступенчатого характера отработки кгждого из участков аппроксимации.Цель изобретения - псвыгенис. точности воспроизведения функций.Поставленная цель достигается тем, что в функциональный генератор содержащий первый и второй регистры, подключенные информационными входами к шине ввода кодов узловых значенийфункции, а выходами - к входам первого и второго цидроаналсгсвьгх преобразователей соответственно, выходы которых соединены с первым и вторым гходами декадирующей резисторнсй матрицы, подключенной выходами к информационным входам первого коммутатора, соединенцого управля вщими входами с 20304Эпомощью э:гсмецта ИЛИ) в Обвгй выход,переполцеция счетчика, являющийсятакже выходом сигнала инициации функцисцального генератора и псдключенцыик входу управления записью третьего регистра, соединенного ицформацисцЦьггф ГХОДОМ С ШИНОЙ Ввола КОДа ДЛИЕ 1 ЕНаиболее близким к изобретению является сгуггкциональный генератор, содержащий первый и второй регистры, подключенные информационными входами к шике ввода кодов узловых значений Функции, а выходами - к входам первого и второго цифроаналоговых преобразователей соответственно выходы которых соединены с первым и вторым входами декодирующей резисторцой матрицы, подключенной выходами к информационным вхоцам коммутатора, соединенного управляющими входами с выходами разрядов реверсивного счетчика. Выходы признаков обнуления и переполнения счетчика объединены (с выхопами разрядов реверсивного счетчика, подключенного выходом признака обнуления к входу управления залисью первого регистра и первому входу элемента ИЛИ, а выходом признака переполнения - к входу управления записью второго регистра и второму входу элемента ИЛИ, выход 1;старого является выходом сигнала инициации функционального генератора и соединенс входом управления записью третьего регистра, подключенного информационцьгм входом к шине ввода кода длителькости участка, а выходом - к входу управляемого генератора импульсов, дополнительно введены эксггсненциаль 3 11203 цый ицтерполятор, второй коммутатор, триггер, накопительный конденсатор, группа токозадаюших резисторов и делитель частоты, соединенный выходом с входом реверсивного счетчика, а входом - с выходом управляемого генератора импульсов, управляющим входом второго коммутатора и первым входом триггера, подключенного выходом к первым выводам токозадающих резисто ров группы, соединенных вторыми выводами с соответствующими информационными входами второго коммутатора, подключенного выходом .к управляющему входу экспоненциального ицтерполя тора, второму входу триггера и первой обкладке накопительного конденсатора, соединенного второй обкладкой с шиной нулевого потенциала функционального генератора, а выход 2 О первого коммутатора подключен к сигнальному входу экспоненциальногоинтерполятора, выход которого являегся выходом Функционального генератора. 25Кроме того, экспонецциальцый интерполятор содержит выходной повторитель, накопительный конденсатор, токозадающий резистор и ключ, сигнальный и управляющий входы которого являются входами экспоненциального интерполятора, а выход ключа через токозадающий резистор соединен с входом выходного повторителя и первой обкладкой накопительного кон 35 денсатора, подключенного второй обкладкой к шине общего потенциала функционального генератора.На чертеже изображена блок-схема40 предлагаемого функционального генератора.Устройство содержит первый и второй регистры 1 и 2, подключенные информационными входами к шине 3 45 ввода кодов узловых значений функции, а выходами - к входам первогои второго цифроаналоговых преобразователей 4 и 5 соответственно. Выходы преобразователей 4 и 5 соединены с 50 входами декодирующей резисторной матрицы 6, подключенной выходами к информационным входам первого коммутатора , соединенного управляющими входами с выходами разрядов реверсивного счетчика 8. Счетчик 8 подключен выходом признака обнуления к входу управления записью первого регистра 1 и входу элемента ИЛИ 9, а выходом признака переполнения - к входу управления записью второго регистра 2 и второму входу элемента ИЛИ 9. Выход элемента ИЛИ 9 является выходом 10 сигнала инициации и соединец с входом управления записью третьего регистра 11, подключенного информационным входом к шине 12 ввода копа длительности участка, а выходом - к входу управляемого генератора 13 импульсов. Пелитель 14 частоты соеди-. нен выходом с входом реверсивного счетчика 8, а входом - с выходом гене ратора 13, управляющим входом второго коммутатора 15 и первым входом триггера 16, Триггер 16 подключенвыходом к первым выводам токозадающих резисторов группы 1, соединенных вторыми выводами с соответствующими информационными входами второгокоммутатора 15. Выход коммутатора 15подключен к управляющему входу экспоненциального интерполятора 18, вто-рому входу триггера 16 и первой обкладке накопительного конденсатора 19, соединенного второй обкладкойс шиной нулевого потенциала. Сигнальный вход интерполятора 18 подключенк выходу коммутатора , Интерполятор18 выполнен на выходном повторителе20, ключе 21 и апериодическом звене,образованном токозадающим резистором22 и накопительным конденсатором 23.Реверсивный счетчик 8 содержит собственно счетчик, дешифраторы признаковобнуления и переполнения триггерреверса. Управляемый генератор 13 может быть выполнен на управляемом делителе частоты, подключенном управляющим входом к входу генератора 13, асчетным входом - к шине опорной частоты,Генератор работает следующим образом. Перед началом работы обнуляютсярегистры 1, 2 и 11,счетчик 8 и конденсаторы 19 и 23Сигнал с выхода признака обнуления счетчика 8 поступает на входы управления записью регистров 1 и 11 и выход инициации, разрешая запись в регистр 1 кода ординаты конечной точки первого участка аппроксимации, а в регистр 11кода длительности первого участкааппроксимация. По сигналу "Пуск"1120364 показаны) включается генератор 13,частота следования импульсов на выхо"де которого соответствует коду регистра 11, Счетчик 8 подсчитывает импульсы, прошедшие через делитель 14 5частоты, и формирует линейно возрастающий от нуля до максимального значения код развертки первого участкааппроксимации, поступающий на управляющие входы коммутатора 7. ПоследнИй переключает выходы матрицы б,таким образом, что напряжение на еговыходе изменяется ступенчато от нуля(Напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 5) до напряження, соответствующего коду ординатыконечной точки первого участка аппроксимации (напряжение на вьгходе циф -роаналогового преобразователя 4), Придостижении счетчиком 8 максимального значения сигнал с выхода признакапереполнения счетчика 8 переводитего в режим вычитания импульсов ипоступает на входы управления записью регистров 2 и 11 и выход 10,разрешая запись в регистры 2 и 11 кодов ординаты конечной точки и длительности второго участка аппроксимации. Далее функциональный генератор работает аналогично с той лишь 30разницеЛ, что по мере уменьшениясодержимого счетчика 8 коммутатор 7переключает выходы матрицы 6 в обратном порядке. В результате напряжениена выходе коммутатора 7 изменяетсяступенчато от напряжения, соответствующего ординате конечной точки первого участка аппроксимации, до напряжения, соответствующего ординатеконечной точки второго участка аппроксимации (напряжение на выходе преобразователя 5) . Переход к отработкеследующего участка и реверс счетчика 8 осуществляется в момент обнуления счетчика 8 по сигналу с выходаего признака обнуления и т,д. 50 редного переключения коммутатора 7 5 напряжение на конденсаторе 23 совпа В процессе работы за время, соответствующее пребыванию коммутатора 7 в любом из устойчивых состояний, на управляющий вход коммутатора 15 и на первый вход триггера 16 последовательно поступают импульсы с выхода управляемого генератора 13, число которых равно коэффициенту деления делителя 14 частоты, По приходу каждого такого импульса триггер 16 ус - танавливается в единичное состояние, а коммутатор 15 переходит в одно из устойчивых состояний (общее количество которых равно коэффициенту деления делителя 14), подключая второйконец одного из резисторов группы 17к первой обкладке конденсатора 19,Последний начинает заряжаться соскоростью, определяемой величинойвыбранного резистора группы 17 и разностью потенциалов на его выводах.Возросшее напряжение на конденсаторе 19 замыкает ключ 21 интерполятора 18, а в момент времени достиженияпорога срабатывания триггера 16 переключает этот триггер в исходное (нулевое) состояние. Конденсатор 19 начинает разряжаться и возвращает ключ 21 интерполятора 18 в разомкнутое состояние. По приходу следующего импульса с выхода управляемого генератора 13 описанные действия повторяются таким образом, что за время пребывания первого коммутатора 7 в одном из устойчивых состояний второй коммутатор 15 поочередно подключает к первой обкладке конденсатора 19 каждый из резисторов груг. - пы 17. За время каждого замыкания ключа 21 конденсатор 23 интерполятора частично заряжается (или разряжается) по эксгоненциальному закону током, величина которого зависит от величины резистора 22 интерполятора и разности потенциалов на выводах этого резистора, Поскольку на каждом ин - тервале времени постоянства состояние коммутатора 7 величина этой разности потенциала принимает наибольшее значение в момент первого переключения коммутатора 15 и замыкания ключа 21, а наименьшее значение - в момент последнего переключения коммутатара 15 и замыкания ключа 21, товеличины резисторов группы 17 подбираются таким образом, что приращениянапряжения на обкладках конденсаторов 23 интерполятора за время каждого замыкания ключа 21 на интервалепостоянства состояния коммутатора 7равны. Суммарная длительность замыканий ключа 21 на интервале постоянства состояния коммутатора 7 выбирается такой, что к моменту времени очедает (с заданной точностью) с напряжением на выходе коммутатора 7. Напряжение на конденсаторе 23 через пов112 торитель 20, обладающий высоким входным сопротивлением, передается навыход функционального генератора,Таким образом, за время между каждыми двумя соседними переключателями коммутатора 7 выходное напряжение функционального генератора изменяется с одинаковыми приращениями по кусочно-экспоненциальному закону, более близкому к воспроизводимой функции, чем скачкообразный закон изменения напряжения на выходе известного функционального генератора, что и определяет повышение точности генеО 364 8рирования заданных функций. При этомформирование выходного напряжения ввиде последовательности экспоненцнальных отрезков, каждый из которых 5 отделяется от. другого соответствующим отрезком прямой, позволяет в широких пределах изменять частоту управляемого генератора 13 и тем самымобеспечивает заданную точность вос произведения функций при минимальномколичестве разбиений их на участки.аппроксимации, Такое разбиение позволяет минимизировать объем цифровойинформации о параметрах генерируе мых функций.