Функциональный генератор

(51)4 Н 03 К 4/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ и длительности азвуковых до ин нкциональный ге авляемый генера ьсов, счетчик 3 тока различной формь в диапазоне от ульт франизких частот. Ф нератор содержит уп тор 1 тактовых импу шину 22,6, формирвыборки-хра9, 10, инверезисторы 119, кнопку21, генерат но-резистивную ель 2 импульсов ния, электронны ор 11, НК-тригг 17, конденсато управления, вы 14 пилообразно диод оват трицублок 8 ры 18 люч ат о нап жения. Функци ет повышенную выходного нап альныи генератор име точность а ряжения при функциона. ил.роксимациидиовременных возном ра ирен й, 2 жно СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Научно-исследовательский электротехнический институт Производственного объединения "ХЭМЗ"(57) Изобретение может быть использовано в качестве задающего генератора в системах управления мощных тиристорных преобразователей специального назначения для генерированияпериодических и одиночных импульсов ЯО 1406744 1 пульсов, запоминающие блоки 4, ифроаналоговый преобразователь ильтр 12 низкой частоты, выходнуИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве задающего генератора в системах управления мощных тиристорных преобразователей специального5 назначения для генерирования периодических и одиночных импульсов тока различной формы и длительности в диапазоне от ультразвуковых до инфраниз ких частот.Целью изобретения является повыше ние точности аппроксимации выходного напряжения при одновременном расширении функциональных возможностей.15На фиг. 1 показана структурная электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - эпюры, поясняющие работу генератора.На фиг, 2 обозначено: а - сигнал 20 на неинвертирующем выходе трИггера, б - сигнал на выходе второго разряда второго запоминающего блока 1 в - сигнал на выходе третьего разряда второго запоминающего блока, г - сигнал на выходе четвертого разряда второго запоминающего блока, д - сигнал на выходе шестого разряда второго запоминающего блока; е - напряжения на втором выходе управляемого генерато ра тактовых импульсов и на выходе генератора пилообразного напряжения; ж - сигнал на выходе формирователя импульсов; з - сигнал на выходе компаратора, и - сигнал на выходе инвертора 1 к - напряжение на выходе блока выборки и хранения, л - напряжение на выходе цифроаналогового пре" образователя; м - напряжение на вхо" де фильтра низкой частоты; н - напря жение на выходной шине.Функциональный генератор содержит управляемый генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 импульсов, счетчик 3 импульсов, первый и второй 45 запоминающие блоки 4, 5, диодно-реэистивную матрицу 6, цифроаналоговый преобразователь 7, блок 8 выборки и хранения, первый и второй электронные ключи 9, 1 О, инвертор 11, фильтр 12 низкой частоты, компаратор 13, генератор 14 пилообразного напряжения, КБ-триггер 15, резисторы 16 и 17, конденсаторы 18 и 19, кнопку 20 управления, выключатель 21, выходную шину 22.Выход управляемого генератора 1 соединен через формирователь 2 с входом счетчика 3 и управляющим входом блока 8. Выход счетчика 3 соединен садресными входами запоминающих блоков4 и 5. Выходы запоминающего блока 5соединены с входами матрицы 6, выход которой соединен с управляющим входом управляемого генератора 1. Выходы запоминающего блока 4 соединены с входами цифроаналогового преобразователя 7, выход которого связан с фильтром 12 через первый электронный ключ 9 и соединенные последовательно блок8 и второй электронный ключ 10.Управляющий вход первого электронного ключа 9 соединен с выходом компаратора 13 через инвертор 11, а управляющий вход второго электронного ключа 10 - непосредственно. Инвертирующий вход компаратора 13 соединен свторым выходом управляемого генератора 1, а неинвертирующий - с выходом генератора 14, Входы КЯ-триггера 15 соединены через резисторы 16 и 17 с плюсом источника питания. Вход Я соединен через конденсатор 18 со старщим значащим разрядом счетчика 3, а вход К через конденсатор 19 и контакты кнопки 20 - с общей шиной. Неинвертирующий выход триггера 15 соединен с входом сброса счетчика 3 и через выключатель 21 - с общей шиной. Выход фильтра 12 соединен с выходной шиной 22.Управляемый генератор 1 представ" ляет собой релаксационный генератор, в котором заряд конденсатора осуще" ствляется генератором постоянного тока, Вход управления генератора постоянного тока является управляющим входом генератора 1. Выход порогового элемента релаксационного генератора является первым выходом генератора 1,Запоминающие блоки 4 и 5 представляют собой программируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ). Рассмотрим работу устройства на примере кусочной аппроксимации одиночного импульса колоколообразной формы девятью отрезками, После подачи напряжения питания на выходе триггера 15 устанавливается напряжение, соответствующее логической единице (фиг.2 а). Счетчик 3 сбрасывается, и на адресных входах запоминающих блоков 4 и 5 устанавливаются нулевые адреса. Запоминающий блок 4 программируется на запоминание кодов напряжений, соответствующих начальной иксгнечис 1 гг точкам аггпрог с имирукщих отрезков, а в запоминающем блоке 5 записываются временные гпгтерваггы или продолжительность во времени каждого из аппроксимирующих отрезков, При ну 5 левом адресе код на выходе запоминающего блока 4 соответствует логическому нулю. Напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 7 также равно нулю. На втором выходе запоминающего блока 5 гоявляется запрограммированная для нулевого адреса логическая единица. Резисторы матрицы 6 подобраны таким образом, что первый из них (с минимальным сопротивлением) обеспечивает минимальную длительность тактового импульса управляемого генератора 1 1 ЛС, второй - 2 лС, третий - 3 Л и т.д. Если в матрице 6 десять диодно-резистивных цепочек, то с помощью запоминающего блока 5 можно задавать десять значений длительности также с шагом в 1/1 О. После включения питания25 управляемый генератор 1 генерирует тактовые импульсы длительностью 2 дт. Формирователь 2 формирует короткие импульсы прямоугольной формы (фиг.2 ж) длительность которых достаточна для правильной работы блока, а по заднему Фронту этих импульсов происходит переключение счетчика 3, если на его входе К присутствует логический ноль. В результате сравнения в компараторе 13 пилообразного напряжения с конден 35 сатора, входящего в управляемый генератор 1, и пилообразного напряжения повышенной частоты на выходе генератора 14 (фиг.2 е) на выходе компаратора 13 и инвертора 11 присутствуют40 взаимно противофазные последовательности импульсов (фиг.2 з,и), поочередно замыкающие электронные ключи 9 и 10. Так как на выходе цифроаналогового преобразователя 7 и, следователь 45 но, на выходе блока 8 напряжение равно нулю, (фиг.2 к,л), нулевое напряжение будет и на выходной шине 22. В таком режиме устройство находится до нажатия кнопки "Пуск 1", когда триггер 15 переключается и сигнал и иноль на его выходе разрешает счетчику 3 переключаться по заднему фронту сигнала Формирователя 2 (фиг.2 а,ж). Счетчик выполняет счет до 9. При пер вом переключении счетчика 3 адрес "0001" выбирает в запоминающем блоке 4 слово, соотггетствующее напряжению кс 1 иечной точки первого аппроксимирующего отрезка (Фиг.2 л). Напряжениеначальной точки, зафиксированное вблоке, равно нулю (Фиг.2 к). Этот жеадрес выбирает в запоминающем блоке 5слово " 0100000", т.е. единицьгпоявляются на шестом его выходе(Фиг.2 д) . Конденсатор в управляемомгенераторе 1 заряжается через шестойрезистор матрицы 6, определяя длительность первого такта как 6 д т(Фиг.2 д). В результате сравнения пилообразных напряжений (фиг.2 е) навыходе компаратора 13 и инвертора 11появляются противофазные последовательности импульсов, показанные соответственно на фиг.2 з,и. Эти последовательности управляют ключами 9 и 10с частотой, равной частоте генератора 14, таким образом, что скважностьнапряжения в течение каждого тактана выходе ключа 1 О монотонно убываетот 1 до О, а на выходе ключа 9 монотонно возрастает от 0 до 1. При этомФорма сигнала на входе фильтра 2, показанная для первого такта на фиг.2 м,определяет получение на его выходенапряжения, линейно возрастающего отнуля до значения, закодированного взапоминающем блоке и по адресу "0001",В конце первого такта длительностью6 йс пилообразное напряжение на конденсаторе в управляемом генераторе 1сбрасывается и формируется импульсна выходе формирователя 2 (фиг,2 ж).На время длительности этого импульса происходит подключение запоминающего конденсатора блока 8 к выходуцифроаналогового преобразователя 7и он заряжается до напряжения, соответствующего адресу "0001", т.е. соответствующего конечной точке первогоаппроксимирующего отрезка и начальной точке второго,Задний фронт импульса прекращаетоперацию выборки в блоке 8 и переключает счетчик 3. На выходе счетчика 3устанавливается адрес "0010", Этотадрес выбирает в запоминающем блоке4 слово, определяющее появление напряжения, соответствующего конечнойточке второго аппроксимирующего отрезка (фиг.2 л), а напряжение для начальной точки уже хранится в блоке 8(фиг.2 к). По этому же адресу. в запоминающем блоке выбирается слово0100", т.е. единица появляется на третьем его выходе, определяя1 О 15 20 25 5время второго такта 3 0(фиг.2 в).Ключи 9 и 1 О переключаются с повышенной частотой, определяя формированиевторого линейного аппроксимирующегоучастка (фиг.2 м,н). Операции во всехпоследующих тактах аналогичны. Различе состоит в том, что из запоминающих блоков 4 и 5 выбираются согласно заранее заложенной в них программе различные коды значений напряжений и длительностей тактов. В предложенном примере осуществляется кусочно-линейная аппроксимация сигналаколоколообразной формы (фиг.2 в). После окончания девятого такта на выходе старшего разряда счетчика 3 происходит переключение с логической"1" на "О". Дифференцированный сигнал через конденсатор 18 переключаетпо входу Б триггера 15, и на его выходе появляется "1" (фиг,2 а), вызываясброс счетчика 3 и прекращение счета.Схема возвращается в исходное состояние, Напряжение на выходе устройства равно нулю, Процесс формированияодиночного импульса закончен. Еслинеобходимо формирование периодической последовательности импульсов,следует включить выключатель 21"Пуск 2"На входе счетчика 3 появляется сигнал "О" и он будет считатьнепрерывно. Интервал между импульсами также должен быть запрограммирован в запоминающих блоках 4 и 5При необходимости изменения формы сигнала достаточно с помощьюштепсельного разъема отсоединить запоминающие блоки 4 и 5 и подключитьдругой модуль с другим запрограммированным сигналом, Наборы таких модулей ППЗУ, хранящие данные о длительности и амплитуде аппроксимирующихотрезков, могут быть подключены кобщим шинам времени и амплитуды соответственно, и переход с сигнала однойформы к сигналу другой формы осуществляется подачей соответствующихсигналов на разрешающие входы требующейся пары ППЗУ.Повышение точности аппроксимациивыходного напряжения достигается засчет того, что функция аппроксимируется не в виде ступенчатой линии, ав виде ломаной.Таким образом, расширение функциональных возможностей генератора достигается за счет возможности формирования как одиночных, так и периодически повторяющихся сигналов,Функциональный генератор, содержащий управляемый генератор тактовых импульсов, последовательно соединенные счетчик импульсов, первый запоминающий блок и цифроаналоговьй преобразователь, а также фильтр низкой частоты, выход которого соединен с выходной шиной, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения точности аппроксимации выходного напряжения при одновременном расширении функциональных воэможностей, в неговведены второй запоминающий блок,диодно-резистивная матрица, формирователь импульсов, блок выборки-хранения, первый и второй электронныеключи, инвертор, компаратор, КБ-триггер, первый и второй резисторы, первый и второй конденсаторы, кнопкауправления, выключатель и генераторпилообразного напряжения, причем формирователь импульсов включен между первым выходом управляемого генератора, тактовых импульсов и входом счетчика импульсов, выход цифроаналогового преобразователя соединен с входами первого электронного ключа и входом блока выборки-хранения, выход которого соединен с входом второгоэлектронного ключа, выход которогосоединен с выходом первого электронного ключа и входом фильтра низкой З 5 частоты, управляющий вход блока выборки-хранения соединен с выходомформирователя импульсов, а управляющие входы электронных ключей, первого через инвертор, а второго непо средственно подключены к выходу компаратора, инвертирующий вход которого соединен с вторым выходом управляемого генератора тактовых импульсов,а неинвертирующий - с выходом генера тора пилообразного напряжения, приэтом входы Б и К К 5-триггера подключены через первый и второй резисторысоответственно к шине питания, а также соответственно через первый кон денсатор - к старшему значащему разряду счетчика и через соединенныепоследовательно второй конденсатори кнопку - к общей шине, а выходКБ-триггера подключен к входу сброса 55 счетчика импульсов и через выключатель - к общей шине, причем входывторого запоминающего блока соединены поразрядно с выходами счетчика имимпульсов, а выходы - поразрядно свходом управляемого генератора тактовых импульсов. оставитель А,Смирнов ехред А.Кравчук ектор В.Бут Редактор М.Банд каэ 3205/5 Тираж 9 митетаткрытийая наб.,тная, 4 Производствен олиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. вхоламц диодно-релистнвнои матрицы,выхсд которой соединен с управляющимВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и о113035, Москва, Ж, Раушск ПодписСССР