Функциональный генератор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 19) (111 51 7 26 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ з ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР У 828198, кл. С 0 6 С 7/26, 1979.Авторское свидетельство СССР В 905828, кл. С 06 С 7/26, 1980. (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к электронным аналоговым устаройствам, предназначено для выработки электрических сигналов заданных форм и может найти применение в системах автоматического управления. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет реализации режимов затухающих/нарастающих колебаний заданной формы с устанавливаемым декрементом затухания. В функциональный генератор введены два блокавыборки-хранения 9 и 10, блок 11 масштабирования, элемент И 6 и второйрелейный гистерезисный элемент 14.Сущностью изобретения является то,что изменение амплитуды колебаний,вырабатываемых функциональным генератором, осуществляется путем изменения управляющего сигнала на управляющих входах релейных гистереэисныхэлементов 3, 14 и на входе опорногосигнала функционального преобразователя, а выработка этого управляющегосигнала производится автоматически в . Ясистеме, содержащей блоки выборкихранения и блок 11 масштабирования, вмоменты перехода через ноль треугольного сигнала. 2 ил.27131 35 40 45 50 1 13Изобретение относится к электрон-, ным аналоговым устройствам, предназ" начено для выработки электрических сигналов заданных форм и может найти применение в системах автоматического управления и в контрольно-испытательной аппаратуре.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей эа счет реализации режимов затухающих/нарастающих колебаний заданной формы с устанавливаемым декрементом затухания.На фиг., 1 представлена блок-схема функционального генератора; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений функционального генератораФункциональный генератор содержит блок 1 управления частотой, интегратор 2, первый релейный гистерезисный элемент 3, функциональный преобразователь 4, компаратор 5, элемент И 6, вход 7 опорного напряжения генератора, переключатель 8, первый 9 и второй 1 О блоки выборки-хранения, блок 11 масштабирования, вход 12 задания величины декремента затухания/ нарастания выходных сигналов генератора, инвертор 13, второй релейный гистереэисный элемент 14., Особенностью элемента И 6 является появление на его выходе сигналакак при совпадении положительных, таки при совпадении отрицательных сигналов на его входах, что легко реализуется при использовании как неин. вертнрующего, так и инвертирующеговходов операционного усилителя.Компаратор 5 должен инвертироватьсигнал, а также менять знак выходного сигнала при изменении знака входного сигнала.Функциональный преобразователь 4должен обеспечить получение на своем выходе сигнала заданной формы независимо от масштаба входного сигнала или при изменении опорного сигнала в соответствии с изменениеммасштаба входного сигнала,Функциональный генератор работаетследующим образом.1) Переключатель 8 установлен вположение, соединяющее вход 7 опорного напряжения с сигнальным входомпервого блока 9 выборки-хранения. Вэтом случае реализуется режим незатухающих колебаний.На выходе первого блока 9 выборки-хранения и на выходе инвертора 13,5 10 15 20 25 30 а следовательно, на обоих входах задания пороговых значений обоих релейных гистерезисных элементов 3 и 14 напряжения постоянны и равны по ве" личине опорному сигналу.Поэтому величина выходного сигнала первого релейного гистерезисного элемента 3 постоянна и равна величи" не опорного сигнала, а знак изменяется при достижении выходным напряже" нием интегратора 2 величины, равной выходному напряжению первого релейного гистерезисного элемента 3, под действием которого меняется выходное напряжение интегратора 2. Таким образом, реализуется режим периодических колебаний, Колебания треугольной формы с выхода интегратора 2 пре" образуются функциональным преобразователем 4 в колебания заданной формы (например, синосоидальные), а компаратором 5 - в колебания прямоуголь" ной формы с амплитудой, ограниченной вторым релейным гистереэисным элементом 14.Амплитуда колебаний на всех выходах функционального генератора постоянна и равна по величине опорному сигналу, Импульсы с выхода элемен" та И 6 переводят поочередно блоки выборки-хранения 9 и 10 из режима слежения в режим хранения. Когда первый блок выборки-хранения 9 работает в режиме слежения и в него записывается сигнал источника опорного сигнала, второй блок выборки-хранения 1 О, работает в режиме хранения и сохраняет предыдущее значение сигнала, которое было на выходе первого блока выборки-хранения 9 в предыдущем цикле переключения. Так как в режиме незатухающих колебаний величина сигнала, поступающего на сигнальный вход первого блока выборки-хранения 9, постоянна и равна Пов то и на его выходе и на выходе второго блока выборки-хранения 10 величина сигнала постоянна и равна У, на выходе блока 11 масштабирования величина сигнала также постоянна и равна Б= К Б , где К = 1 (коэффициент передачи блока 11 масштабирования). 2) Переключатель 8 переводится в положение, соединяющее выход блока 11 масштабирования с сигнальным входом первого блока выборки-хранения 9.з 13271В этом случае реализуется режимзатухания (нарастающих) колебаний.Работа схемы аналогична описанному, за исключением того, что в каче-стве опорного сигнала служит уже непостоянный сигнал источника опорногосигнала, а уменьшающийся (увеличивающийся) ступенями сигнал с выходаблока 11 масштабирования.10Рассмотрим режим затухающих колебаний. В этом случае по входу 12 задания величины декремента затухания/нарастания выходных сигналов генератора устанавливается коэффициент передачи (К с 1),Пусть йереключатель 8 переводитсяиз режима незатухающих колебаний врежим затухающих колебаний в моментвремени й. 20Как видно из диаграммы У , навыходе элемента И 6 сигнал отсутствует. Следовательно, первый блок выборки-хранения 9 работает в этот моментв режиме хранения и на его выходе 25сигнал П = П.Второй блок выборки-хранения 10работает в режиме слежения и сигнална его выходе равен Б, т.е.- Бщ, . Сигнал на выходе блока 11 мас- З 0штабирования Б,= К, Б; - Уя . Затухание колебаний начинается в схеме смомента С, в который треугольныйсигнал на выходе интегратора 2 переходит через ноль. Первый блок выборки-хранения 9 переходит в режим слежения и на его выходе появляетсясигнал П = Б,= К,Ц ,.Второй блок выборки-хранения 10переходит в режим хранения и на еговыходе остается сигнал П = П,В момент времени Т , когда треугольное напряжение на выходе интегратора 2 достигает величины, равнойвыходному напряжению первого релейного гистерезисного элемента 3, сигнал на выходе элемента И б равеннулю.Первый блок выборки-хранения 9 переходит в режим хранения и на его выходе остается напряжение П, а второй блок выборки-хранения 10 переходит в режим слежения и на его выходе( (появляется напряжение П 1 = Бэ= К 1 ПавСледующее переключение режимов работыобоих блоков выборки-хранения 9 и 10происходит в момент С , когда выходное напряжение интегратора переходит через ноль. При этом на выхо 31,4де первого блока выборки-хранения 9 появляется напряжение П 9 К 1 ПОРДалее цикл переключейий режимов работы блоков выборки-хранения повторяется, При этом напряжение Б на выходе первого блока выборки-хранения меняется ступенями в моменты пе" рехода через ноль выходного напряжения Бщ,интегратора 2, оставаясь постоянным в течение полупериода из-: менения этого напряжения.Величина напряжения П .во врем и-го полупериода, считая от моментаначала режима затухания, равнаПоп1Напряжение Пэ непосредственно ичерез инвертор 13 поступает на вторые входы задания пороговых значений обоих релейных гистерезисных элементов, а также на вход задания начального значения функционального преобразователя 4. В результате напряжения на первом Б, третьем Пыд иЬИ 1 фчетвертом Б выходах функциональноВрхго генератора представляют собой затухающие треугольные, синусоидальные (или другой заданной формы) и прямоугольные колебания соответственно, амплитуда которых в каждый полупериод определяется формулой (1),Если обозначить декремент затухания Р " отношение амплитуд двух соседних полупериодов одного знака, то Р = К и величина его может быть установлена изменением Кпри изменении управляющего сигнала.При К ) 1 колебания будут нарас 11тающими. В предлагаемой схеме функционального генератора легко может быть реализован режим затухающе-нарастающих колебаний с автоматическим многократным переключением режима.при достижении напряжением П желаемыхмаксимальной и минимальной величин.При этом необходимо автоматически переключить величину К от К 1 с 1 к К с 1й и и обратно. Напряжение Пна втором выходе функционального генератора также затухает, но форма его не прямоугольна, как в режиме незатухающих колебаний.Таким образом, функциональные воз" можности функционального генератора расширены путем реализации режимов затухающих колебаний заданной формы сс устанавливаемым декрементом затухания.Формула изобретенияФункциональный генератор, содержащий соединенные последовательно блок управления частотой, интегратор и первый релейный гистереэисный элемент, выход которого является выходом прямоугольного напряжения генератора и подключен к входу блока управления частотбй, выход интегратора яв" ляется выходом треугольного напряжения генератора и подключен к входу функционального преобразователя, выход которого является выходом функционально изменяющегося напряжения генератора, инвертор и переключатель, первый вход которого подключен к входу опорного напряжения генератора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет реализации режимов затухающих/нарастающих колебаний заданной формы с устанавливаемым декрементом затухания, в него введены два последовательно соединенных блока выборки-хранения, блок масштабирования, компаратор элемент И и второй релейный гистерезисный элемент, соединенный информационным входом с выходом компаратора и первым входомэлемента И, второй вход которогоподключен к дополнительному выходупервого релейного гистерезисного элемента, выход элемента И соединен суправляющими входами первого и второго блоков выборки-хранения, выход,блока масштабирования соединен с вторым входом переключателя, подключен ного выходом к информационному входупервого блока выборки-хранения, подключенного выходом к первым входамзадания пороговых значений первогои второго репейных гистерезисных эле ментов, входу задания начального значения функционального преобразователя и входу инвертора, соединенноговыходом с вторыми входами задания пороговых значений первого и второго.20 репейных гистерезисных элементов, выход второго блока выборки-хранениясоединен с информационным входом блока масштабирования, вход управлениякоэффициентом передачи которого сое динен с входом задания величины декремента затухания/нарастания выходных сигналов генератора, выход вто-.рого релейного гистерезисного элемента соединен с дополнительным выходом З 0 прямоугольного напряжения генератора,выход интегратора подключен к входукомпаратора.1327131 арык+ и Составитель Н. ЗайцевБандура Техред В. Кадар Редакто орректор С. ЧерниЗаказ 339 П го комитета ССС ий и открытий аушская наб., дио 5 оизводственно-полиграфическое предприятие Тираж 672 Государственн елам изобрете осква, Ж,ВНИИП и 113035