Функциональный генератор

СООЗ СОБЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9 ВО 399 1)5 с 0 ь С 7/26 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ ССО е 17 М 27/21 -21М,01.8730.03.90. Бюл. У 12Е,Н. Панасюк, П. Г. Скочий,Бабадаглы Н.С. Швец, Ю.Г.М.С. Павлюк681,3(088,8) тся ракций.ка, гедлитенапря ширениеенераераторьностьюения,бные(57) Изобвой вычисемой при осится к анапоготехнике, используние о итепьнои оспроизв нкционал ческих с сложных Ф в автоматаналоговойможет быть Изобретение относитсгчислительной технике различ исимос применено при воспроизве ных сложных Функциональн тей в автоматических сис ния, а также в медицинск для Формирования эталонн например электрокардиогр Фалограммы.Цель изобретения - ра дени х з тема ой т управлхнике,х сигнал э ирение класируемьх г, 1 пр о генер ункци едена схема Функа Фиг. 2Фиг. 3аммы поясн ора; онально ма блок ния; управл временн ту гене заны е ра атора(56) Авторское сви Г 231900, кл. С ОбАвторское свиде У 881773, кл, С ОЬ (5) ФУНКЦИОНАЛоНЦ едении различныхьных зависимостейистемах управления. Ц лью изооретения являе класса генерируемых Фун тор содержит вход запус импульсов с управляемой генератор пи,пообразного аналоговые коммутаторы, резисторы, настроечные ды задания соответствен ного и отрицательного опорных напря- женкой, операционный усилитель, выход блок управления, элементы задержки, ключи, допопнительные масштабный резистор, к.пюч и настроечный резистор, вход останова генератора. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря введению в генератор блока управления, г элементов задержки, ключей, дополнительных масштабного и настроечного резисторов и новым связям между элементами. 3 ил. нератор (Фиг,1)ска, генератор 2мой длительностьюзного напряжения,оры, Й,- Йп, мас, настроечныеды 7 и 8 заданияительного и отнапряжений, вы"усилитель 9, выго генератора,элементы 12;1213, дополнительтор 1 ч, дополнистроечный резисФункциональный ге содержит вход 1 запу импульсов с управляе генератоо 3 пилообра аналоговые коммутат штабные резисторы 5, резисторы б-бп, вх соответственно полож рицательного опорных ходной операционный ход 10 Функциональн блок 11 управления, задержки, ключи 13 ный масштабный рези тельный ключ 15 и нтор 16, вход 1 останова, соединенные по приведенной схеме.Блок управления (Фиг. 2) выполненв виде первого элемента 18 ИЛИ, формирователеи 19 и 20 коротких импульиУсов соответственно по фронту и спадувходного сигнала, второго элементаИЛИ 21, триггера 22 и элементов задержки 23-26.Функциональный генератор работает,следующим образом,Предварительно строится графикфункции, которой описывается требуемый сигнал, и проводится кусочно-линейная аппроксимация этого графикас учетом допустимой погрешности воспроизведения, Например, необходимосформировать сигнал нормальной электрокардиограммы, представленной нафиг. За (Форма сигнала в данном случае известна). Проводится разбивкаграфика сигнала на участки-.Количество полученных участков определяет количество выходов генератора 252 импульсов. В общем случае количество выходов генератора 2 импульсов может быть больше, Тогда по окончанииформирования необходимого сигнала навход останова генератора подается ко- З 0роткий импульс, Дальше проводится регулировка порогов срабатывания первых десяти пороговых элементов (не показаны) генератора 2 импульсов такимобразом, чтобы длительность импульсовна выходах 1-10 генератора,2 импульсов были соответственно равны с-с,о,Затем проводится настройка резисторов 6, -б,о и 16 таким образом, чтобы на выходе генератора получить напряжение на каждом участке, амплитуда40котьрого равна значению ординаты вначальной точке соответствующего,участка. Сформированное ступенчатоенапряжение показано на Фиг, 3 а штриховой линией.Далее с учетом знака производнойкаждого участка, осуществляется подключение выходов аналоговых коммутаторов 4, через масштабные резисторы5; к входам выхоДного операционного усилителя 9 по спедующему правилу:при положительном знаке - к неинвертирующему входу, при отрицательномзнаке - к инвертирующему входу, Причем выходы аналоговых коммутаторов 4Соответствующие горизонтальным участ"кам, не подключаются. Для рассматриваемого случая выходы первого 4 пятого 4, седьмого 4 т и девятого 4 аналоговых коммутаторов подключены к неинвертирующему входу, а выходы второ 1го ч, четвертого 4, шестого 46 и десятого 40 аналоговых коммутаторов подключены к инвертирующему входу выходного операционного усилителя , Коэффициенты Р; передачи по соответствующим входам (выход аналогового коммутатора - вход операционного усилителя) выходного операционного усилителя 9 определяются с учетом крутизны К; нарастания Функции на соответствующем участке и с учетом крутизны 3 нарастания напряжения генератора 3 пилообразного напряжения.Крутизна К, нарастания функции на соответствующем участке определяется отношением разности значений ординат в конечных точках участка к значению длительности данного участка.Крутизна Я нарастания напряжения на выходе генератора 3 пилообразного напряжения выбирается с учетом динамического диапазона работы функционального генератора, т.е. для любого зна.чения времени й осуществляется условие:,чо ксфгде Ч(1) - значение аппроксимированной функции в момент вре.мени с;11 - максимальная возможная амплитуда напряжения на выходе генератора.ТогдаР- в .1КЕсли максимальное значение напряжения генератора 3 пилообразного напряжения равно максимальному значению построенной кривой, то пятый и шестой участки необходимо разбивать каждый на два участка в,точках перехода значения Функции через нуль (см. Фиг.3).После предварительной подготовки генератор устанавливается в исходное состояние путем подачи короткого импульса на вход 17 останова устройства. При этом на выходах 1-и генератора 2 импульсов и на выходе элемента задержки 26 блока 11 управления устанавливаются нулевые уровни напряжения, а на выходе второго элемента ИЛИ блока 11 управления " единичный уровень, которым генератор 3 пилообразного напря990 5 1553 жения удерживается в исходном, нулевом состоянии (см. Фиг. 3). С приходом импульса запуска на вход 1 на первом выходе генератора 2 импульсов и выходе элемента задержки 26 блока 115 управления устанавливаются единичные уровни напряжениФ., а на выходе второго элемента ИЛИ 21 появляется нулевой уровень напряжения, тем 10 самым разрешается работа генератора . 3 пилообразного напряжения. Через время, определяемое элементом задержки 12 разрешается работа аналогового коммутатора 4 ключей 13и 1515 При этом на инвертирующий вход выходного операционного усилителя 9 поступают линейно-нарастающее напряжение генератора 3 и уровень напряжения с выхода сумматора, построенного на на р строечных резисторах 6,-6и 16, которые суммируются, и на выходе 10 генератора формируется сигнал, соответствующий первому участку (фиг. 3 а,1) . При достижении напряжения на выходе 25 генератора 3 величины порога срабатывания первого элемента генератора 2 единичный уровень напряжения формируется только на втором выходе генератора 2, чем обеспечивается поступле ние пилообразного напряжения с выхода генератора 3 через следущий открытый аналоговый коммутатор 4 на вход операционного усилителя 9. Синхрон-. ность начала формирования пилообразно-З го напряжения (после сброса) и открытия очередного аналогового коммутатора 4; обеспечивается элементами 12 задержки.Далее процесс работы генератора 4 О повторяется. Сигналы на выходах генераторов 2 и 3 и блока 11 управления приведены на фиг. 3. После окончания формирования десятого участка. на вход 17 останова генератора поступает ко роткий импульс. Для его формирования можно использовать сигнал с десятого выхода генератора 2 (цепь Формирования на фиг. 1 не показана) . Генера" тор переводится в начальное нулевое состояние и готов к следующему циклу отработки заданого сигнала, по ко-. роткому импульсу запуска. формула изобретения Функциональный генератор, содержащий генератор импульсов с управляемой длительностью с и выходами, вход запуска которого является входом запуска функционального генератора, генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен с управляющимвходом генератора импульсов с управляемой длительностью, и аналоговыхкоммутаторов, и масштабных резисторов,и настроечных резисторов, первые выводы которых объединены, шины положительного и отрицательного опорныхнапряжений и выходной операционныйусилитель, выход которого являетсявыходом функционального генератора,о т,л и ч а ю щ и й г я тем, что, сцелью расширения класса генерируемыхфункций, в него введены дополнительный масштабный резистор, и элементовзадержки, блок управления, дополни".тельный ключ, дополнительный настроеч"ный резистор, и ключей, информационные входы которых соединены с шинойположительного опорного напряжения, авыходы подключены к вторым выводам соответствующих настроечных резисторов,дополнительный масштабный резисторвключен между объединенными выводамии настроечных резисторов и неинвертирующим входом выходного операционного усилителя, последовательно включенные дополнительный ключ и дополнительный настроечный резистор, свободный вывод которого соединен с объединенными выводами и настроечных резисторов, блок управления выполнен в виде триггера, четырех элементов задержки, двух формирователей коротких импульсов, первого элемента ИЛИ, имеющего и/2 входов, подключенных к нечетным выходам генератора импульсов с уп"равляемой длительностью, и второгоэлемента ИЛИ, первый и второй входыкоторого через первый и второй формирователи коротких импульсов подключены к выходу первого элемента ИЛИ,третий вход через первый элемент задержки - к прямому выходу триггера, а вы"ход - к входу запуска генератора пилообразного напряжения функционального генератора, установочные входытриггера блока управления через вто"рой и третий элементы задержки подключены соответственно к входам останова и запуска генератора импульсовс управляемой длительностью, а счет-ный вход триггера блока управлениясоединен с инверсным и-.м выходом генератора импульсов с управляемой длительностью, инверсный выход триггераблока управления через его четвертый элемент задержки подключен к управля-: ющему входу дополнительного ключа, соединенного информационным входом с шиной отрицательного опорного напряжения, управляющие входы и аналоговых коммутаторов соединены с управляющими входами соответствующих п ключеи и через соответствующие и элементов за держки подключены к соответствующимвыходам генератора импульсов с управляемой длительностью, выходы ш(ш (и) айалоговых коммутаторов и выходы к-таналоговых коммутаторов через соответствующие масштабные резисторы подключены соответственно к инвертирующемуи неинвертирующему входам операционного усилителя, а информационные вхо.ды всех аналоговых коммутаторов соединены с выходом генератора пилоо 5 раз ного напряжения, вход останова генератора импульсов с управляемой длительностью является входом остановафункционального генератора .1553990 Составитель А. Техред А,Крввчу Корол едактор И, Недолуженко Тираж. 561 Подписноенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 3035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 гарина, 191 Производственно-издательский комбинат "Патент"