Функциональный генератор

)4 С 06 С ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯД ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 57) зобретение отно аналоговой и ан ительной техник ится к автомалого-цифровой и может быть ектронике и льной технике тике,вычисл использовано адио конно-измерит нфор ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРУ 580561, кл. С 06 С 7/26, 1977,Авторское свидетельство СССРИ 822214, кл. С 06 С 7/26, 1979.(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет программного перехода от одной функциональной зависимости к другой. Цель достигается за счет выполнения блока 6 управления на двух преобразователях напряжение-ток 7 и 8, пяти переключателях 9-13, трех суммирующих масштабных усилителях 14-16, трех ключах 17-19, цифровом коммутаторе 20, двух декодирующих резисторных матрицах 21 и 22, инверторе 24 и реверсивном счетчике 25. Блок 28 задания вида функции в соответствии с воспроизводимой функциональной зависимостью осуществляет коммутацию клю- дЮ чей и переключателей блока 6 управления. 3 ил.1 129877Изобретение относится к автоматике, аналоговой и аналого-цифровойвычислительной технике и может бытьиспользовано в радиоэлектронике, связи, акустике, информационно-измерительной технике,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей засчет программного перехода от однойфункциональной зависимости к другой. 10На фиг, 1 представлена функциональная схема предлагаемого функционального генератора (ФГ); на Фиг. 2временные диаграммы работы ФГ; нафиг. 3 - таблица воспроизводимых 15функций и таблица положений переключателей,Функциональный генератор содержитинтегратор 1, релейный элемент 2,электронный переключатель 3, выходы 20треугольного 4 и прямоугольного 5напряжений генератора, блок 6 управления, содержащий первый 7 и второй8 преобразователи напряжение - ток,пять переключателей 9-13, три суммирующих масштабных усилителя 14-16,три ключа 17-19, цифровой коммутатор20, две декодирующие реэисторные матрицы 21 и 22, тактовый вход 23 блокауправления, инвертор 24, реверсивный 30счетчик 25, вход 26 управления реверсом счетчика, вход 27 задания чистоты генератора, блок 28 задания видафункции,функциональный генератор работаетследующим образом.При установлении с помощью блока28 задания вида функции по соответствующим шинам осуществляется установка переключателей 9-13 и ключей 17- 4019 в положение, соответствующее реализации функциональной зависимостиГ = Г = Кх с входа 27 задания частоты генератора, входчая величина х(напряжение) подается через переключатели 11 и 13 и ключ 18 на входыдекодирующих резисторных матриц 21и 22,Обозначим коэффициенты преобразования соответствующих элементов 1,2.25 схемы через К , К К1 225Если по управляющим входам декодирующих резисторных матриц 21 и 22 установлены равные значения их сопротивлений, что соответствует равенству числовых значений длительности фронта Т и среза Т, импульсов тре 7 2угольной формы, то коэффициенты передачи К , К . К и К . К . К21 142 15 0ледовательно соединенйых преобразователей соответственно 21, 14, 7 и 22,15, 8 опинаковы,В этом случае напряжение с выходадекодирующей резисторной матрицы 21через суммирующий масштабный усилитель 14, переключатель 9 поступаетна преобразователь 7 напряжениеток, а с выхода резистьрной матрицы22 через суммирующий масштабный усилитель 15, переключатель 10 - напреобразователь 8 напряжение - ток,Формируя на выходах соответственнотоки 1 -. +1 1 = -1.Р ф сПри высоком уровне напряжения,подаваемого с выхода релейного элемента 2 на управляющий вход электронного переключателя 3, заряжаетсяконденсатор интегратора 1 током +1через электронный переключатель 3,формируя на выходе устройства фронттреугольных импульсов длительностьюТ . При низком уровне напряжения конЧденсатор перезаряжается током -1,формируя срез импульсов длительностью Т Таким образом, в кольце, состоящем из электронного переключателя3, интегратора 1, релейного элементя2, возникают автоколебания и на выходе 4 генератора Формируются импульсы симметричной треугольной формы, ана выходе 5 - импульсы симметричнойпрямоугольной Формы,Для данного режима работы структуры (фиг, 1) длительность Фронта импульса Т, пропорциональна 1/1 , адлительность среза Т, пропорцйональна 1/1,. Токи преобразователей 7 и8 1 и 3, являются в свою очередьлинейными функциями входной величины х (напряжения Б ). С учетом равенства Т + Т1(1)Р счастота генерируемых импульсов Й имеет линейную зависимость от значения входной величины х, что следует из данного выражения1 = К х (2) где К - коэффициент, равный произведению преобразования последовательно включенных элементов схемы,Возможности функционального генератора могут быть расширены, если обеспечить изменение коэффициента К, про12987 изведения К х или иэ соотношения. Покажем функциональные воэможности предлагаемого устройства при воспроизведении функций в соответствии с табл, 1 и 2 (Фиг. 3).5При воспроизведении функций вида Р и Р импульсы с частотой Г с выхода 5 Функционального генератора через ключ 17 поступают на счетный вход реверсивного счетчика 25 с пре дустановкой У Формируя на его выходе линейно изменяющийся во времени код У = Й с (3) Код, поступающий на управляющие вхо ды декодирующих резисторньг матриц 21 и 22 изменяет соответственно коэффициенты преобразования звеньев 21, 14 и 22, 15 согласно выражения 20 1Б = - хУ д= К -- (5)ОПри постоянстве одной из величин х и с получим функциональные зависимости вида Р , РУстановлением ключа 17 в положение о отключается счетный вход реверсивного счетчика 25 от выхода 5 генератора. Изменение кода У на входе 26 транслируется на выход реверсивного счетчика 25, чем меняется коэффициент преобразования звеньев 21, 14 и 22, 15 в соответствии с выражением (4), Таким образом, получаем функциональную зависимость вида Р. = К /У. При линейном изменении3коэффициента пребывания К в выражении (1) с помощью кода У получим функциональную зависимость вида Р = К, У. Особенностью воспроизведения функции Р = К эхпУ является то, что получают ее с помощью аппроксимирующего полинома второй степени с использованием операции умножения на декодирующих матрицах 22, 21 и суммирующих масштабных усилителей 15, 14 для возведения в квадрат с последующим суммированием масштабным усилителем 16.Для обеспечения изменения длительности фронта Т и среза Т, треугольных импульсов и их соотношения (скваж; где Б - выходное напряжение суммирующих масштабных усилителей 14 и 15, Сучетом (3) и (4) выражение (1) примет следующий вид77 4ности), при сохранении постоянной частоту Е и период следования импульсов Т, необходимо выполнить равенство (1).Длительности Т и Т, имеют следующие зависимости от 1+ и 1 ТК+ (8)1 1 йПравая часть выражения (8) будет постоянной, если зависимость между 1 и 1, будут нелинейными,С помощью декодирующих резисторных матриц 21 и 22 и суммирующих масштабирующих усилителей 14 и 12 можно выполнить данные требования.Выходные токи преобразователей 7 и 8 напряжение - ток, соответственно 1 и Е можно представить в следую сщем виде(10) Учитывая, что числовое значениекода периода следования импульсовУ = У + У1т ч КТ = - Уч х Р(13) Так как коэффициенты К/х являются постоянными, то длительности фронта Тсреза Т, импульсов имеют линейную зависимость от числовых значений кодов У и У при неизменности частор оты, т.е. Формируются функции видаР1 1функция вида Р = К /У реализуетсяс учетом выражений (6), (7) при лии подставляя выражения (9), (10) в (8), получимК т 1 (11) Из выражения (11) следует, что частота импульсов не зависит от числового значения кодов У,р, У т.е. она остается постоянной.Решая совместно выражения (6), (9), (7) и (1 О), получим5 12987 нейном изменении коэффициента К в выражении (2) с помощью кода У. При этом переключение с одной Функциональной зависимости на другую осуществляется программным способом,5 Формула изобретенияфункциональный генератор, содержащий электроннкгй переключатель, соединенный выходом с входом интегратора, 10 выход которого является выходом треугольного напряжения генератора и подключен к входу релейного элемента, соединенного выходом с выходом прямоугольного напряжения генератора 15 и с управляемым входом электронного переключателя, подключенного первым, вторым информационным входами соответственно к прямому и инверсному выходам блока управления, соединенного 20 тактовым входом с выходом релейного элемента, блок задания вида функции, подключенный выходами к управляющим входам блока управления, содержащего реверсивный счетчик, два ключа и че тыре переключателя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет программного перехода от воспроизведения одной функциональной зави симости к другой, в блок управления генератора введены третий ключ, пятый переключатель и цифровой коммутатор, три суммирующих масштабных усилителя, две декодирующие резистор- З 5 ные матрицы, инвертор и два преобразователя напряжение - ток, выходы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами блока управления генератора, тактовый вход 40 блока управления генератора через первый ключ подключен к счетному входу реверсивного счетчика, соединенного выходами с управляющим входом первой декодирующей ревисторной матрицы .45 и информационным входом цифрового коммутатора, первый выход которого через инвертор подклочен к его второмувыходу и управляющему входу второйрезисторной матрицы, выходы первойи второй резисторкых матриц подключены к первым входам первого и второго суммарных масштабных усилителей,соединенных вторыми входами с выхода-.ми второго и третьего ключей, первыйи второй информационные входы третьего суммирующего масштабного усилителя соединены с первыми информационными входами первого и второго переключателей, вторые информационныевходы которых соединены с выходомтретьего суммирующего масштабногоусилителя, соединенного первым информационным входом с выходом второгосуммирующего масштабного усилителяи первыми информационными входамитретьего и пятого переключателей,второй информационный вход третьегосуммирующего масштабного усилителясоединен с выходом второго суммирующего масштабного усилителя и первым .информационным входом четвертого переключателя, соединенного вторым информационным входом с информационнымвходом третьего ключа и выходом пятого переключателя, подключенного вторым информационным входом к информационному входу второго ключа, второмуинформационному входу третьего переключателя и входу задания частоты генератора, выходы третьего и четвертого переключателей соединены с информационными входами соответственнопервой и второй декодирующих резисторных матриц, входы первого и второго преобразователей напряжение - токподключены соответственно к прямомувыходу первого переключателя и инвертирующему выходу второго переключателя, управляющие входы трех ключей,пяти переключателей, цифрового коммутатора и вход управления реверсомсчетчика подключены к соответствующимуправляющим входам блока управления.1298777 Тайица Ьииа и тавитель Н.Зайцев ор М.Шароши Ко Дан Редакт хред И.Попо аказ 892/53 1 одп В аушская наб., д. Производственно-полиграфическое предприятие, г.уж ул.Проектная,Тир ИИПИ Государственног о делам изобретений 035, Москва, Ж, ж 63комитета СССи открытий