Функциональный генератор

Сова Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ф1у)а К АВТОРСКОМУ СВ ТВЛЬСТВУ(22) Заявлено 1206,79 (21) 2778624/18-24 Ф) М (л с присоединением заявки ИУ(23) Приоритет С 06 С 7/26 ГосуяарственныЯ комитет СССР но ведам нзобретеннЯ н открытнЯ(72) Автор изобретения Р.Д.,Цжаши номеателя вые ляютия по нахов й- уммиго ами апоИзобретение относится к аналогоцифровой вычислительной технике.Известен Функциональный генератор, содержащий задающий генератор импуль-э сов, соединенный с пересчетным устройством, логические элементы И и ИЛИ, реверсивный счетчик, выходы которого подключены к разрядным входам цифроаналогового: преобразователя, коммутатор и блок управления 11.Недостатком этого генератора является низкая точность.Наиболее близким к предлагаемому является Функциональный генератор, содержащий резисторную матрицу ЙЯ, выход которой является выходом генератора, и число-импульсных преобра- зователей, разрядные входы каждого иэ которыхявляются входами задания приращения генерируемой Функции времени функционального генератора, а входы задания опорной частоты являются,входами задания крутизны генерируемой Функции времени Функционального генератора, элемент ИЛИ, входы которого соединены с информационными выходами число-импульсных преобразователей, выход окончания преобразования каждого из число-импульсных преобразователей, кроме п-го,соединен ЗО со входом запуска следующего п ру число-импульсного преобразо первый и второй элементы И, пе входы которых соединены с выхо элемента ИЛИ, а вторые входы я ся соответственно входами зада ложительного и отрицательного приращения генерируемой Функци мени-Функционального генератор разрядный реверсивный счетчик, рующий и вычитающий входы кото соединены соответственно с вых первого и второго элементов И, минающее устройство и синтезат ременной частоты 21 . Недостатком такого генератора является низкая точность, обусловленная выбросами непрерывного сигнала на выходе матрицы КЯ из-за неоднозначности информации на цифровых входах при переходе с одного квантового уровня на другой. Неоднозначность возникает из-за свойства двоичного кода при измерении на единицу младшего разряда инвертировать содержимое во многих разрядах. Особенно ощутимы выбросы при переходе от значения 2"-1 на 2 и наоборот, так как инвертируется содержимое всех разрядов. Выбросывыходного напряжения могут достигатьполовины шкалы выходных напряжений.Цель изобретения - повьиаение точности функционального генератора эасчет уменьшения выбросов выходногонапряжения5Эта цель достигается тем, чтофункциональный генератор, содержащийрезисторную матрицу йй, выход которой является выходом генератора, рчисло-импульсных преобразователей,разрядные входы каждого из которыхявляются входами задания приращениягенерируемой функции времени Функционального генератора, а входы заданияопорной частоты являются входами задания крутизны генерируемой функции вре меии функционального генератора, элемеит ИЛИ, входе которого соединены сиидюрмациоиньва выходами число-импульсных преобразователей, выход окончания преобразования каждого из число импульсных преобразователей, кромер-го, соединен со входом запуска следующего по номеру число-импульсногопреобразователя, первый и второй элементы И, первые входы которых соедине-р 5ны с выходом элемента ИЛИ, а вторыевходы являются соответственно входамизадания положительного и орицательного знаков приращения генерируемойфункции времени функционального генератора, й-разрядный реверсивный счетчик, суммирующий и вычнтающий входыкоторого соединены соответственно свыходами первого и второго элементовИ, дополнительно содержит й сумматоров по модулю два, Н+1 трехпоэиционных аналоговых ключей, а реверсивныйсчетчик выполнен двуступенчатым исостоит из основной и вспомогательной групп триггеров, входы триггеровосновной группы соединены с выходами триггеров вспомогательной группы,выход каждого трехпозиционного аналогового ключа соединен со свободнымвыводом .соответствующего резисторарезисторной матрицы нк, первый 4индюрмационный вход - с шиной нулевого потенциала, второй информационный вход каждого трехпозиционногааналогового ключа, кроме й+1-го,соединен с шиной положительного опор- оного напряжения, третий информационный вход каждого трехпозиционногоаналогового ключа, кроме первого, соединен с шиной отрицательного опорного напряжения, прямой выход каждогоК-го триггера вспомогательной группы,начиная со второго, подключен к соответствующему входу каждого иэ сумматоров по модулю два с номерами,большимиН-К, инверсный и прямой выходы Н-го триггера основной группы 0подключены соответственно к первомууправляющему входу первого трехпозиционного аналогового ключа и ко второму управляющему входу этого ключа ик входам каждого сумматора по модулю д два, первый управляющий вход каждого К-го трехпоэиционного аналогового ключа, начиная со второго и, кроме М+1 -го,соединен с инверсным выходом Н-К+2-го триггера вспомогательной группы, второй и третий управляющие входы каждого трехпозиционного аналогового ключа, кроме первого, соединены соответственно с первым и вторым выходами предыдущего по номеру сумматора по модулю два.На чертеже приведена блок-схема. функционального генератора,Функциональный генератор содержит и число-импульсных преобразователей 1,1 элемент ИЛИ 2, первый и второй элементы И 3 и 4, реверсивный счетчик 5, выполненный на триг . герах б н 7 вспомогательной и основной групп Н сумматоров 818 Н по модулю два, Н+1 трехпозиционных аналоговых ключей 99 ц резисторную матрицу а10.Функциональный генератор работает следующим образом.Приращения воспроизводимой на выходе функции времени в соответст. вующих зонах аппроксимации задаются двоичными кодами А, ААрна входе число-импульсных преобразователей кодов 1,1 р. Опорная частота, с которой генерируются импульсь 1 на выходе преобразователей 1,1 р, задается для каждой зоны аппроксимации внешним источником переменной частоты Г,12 Г р и определяет крутизну%воспроизводимой Функции.Для обеспечения большой крутизны Аункции в данной зоне аппроксимации число-импульсное преобразова.ние осуществляется с максимальной частотой и, наоборот, при маленьких - крутизна с минимальной частотой. Число-импульсные преобразователи 1,1 р соединены последовательно друг с другом таким образом, что конец преобразования заданного кода в первом преобразователе 1 вызывает запуск второго преобразователя 12 и т.д.Выходы всех число-импульсных преобразователей 1 ,1 р подключены ко входам элемента ЙЛИ 2, на выходе которого последовательно генерируются импульсы, числом и частотой соответствующие зонам аппроксимации, воспроизводимой Функции времени. С помощью элементов И 3 и 4 эти импульсы в соответствии со знаком приращения подаются либо на суммирующий, либо на вычитающий вход реверсивного счетчика 5. Прямой счет обеспечивает возрастание, а отрицательный счет - убывание воспроизводимой функции времени.Двуступенчатый реверсивный счетчик 5 работает в режиме генерирования кода Грея.Это позволяет осуществлять цифроаналоговое преобразование не нормального, а отраженного двоичного ко822213 1Сумма весов в Корректирующий Десятичные числакоде Грея весо Веса и коды Грея 16 8 4 2 0 0 0 0 0 0 0 1 0 О 1 1 4-2 О 0 1 0 0 1 1 0 О 1 1 1 8-4 8-4+2 8-2 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 .1 0 1 8 9 10 11 12 13 14 15 16-816"8+2 16-8+4-2 16-8+416-4 16-4+216-2 1 0 1 1 1 0 О 1 1 0 0 0 16 да кода Грея), в результате, его при переходах от числа к числу информация изменяется только в одном разряде.Кроме этого, неоднозначность в одном разряде кода Грея гораздо менее опасна, чем в нормальном двоичном коде, так как его влияние не зависит от веса разряда и не превьзаает веса младшего разряда. В результате при ис:ольэовании кода Грея практически исключается неоднозначность переходов и связанные 1 с ней выброы выходного напряжения и дополнительйые погрешности функционального преобразования.Преобразование кода Грея в непрерывный сигнал осуществляется с использованием обычной резисторной мат рицы кк 10, при этом число разрядов матрицы на один больше двоичных разрядов кода Грея, Это вызвано особенностью суммирования весов в коде Грея. Например, если в нормальном двоичном коде разрядные веса имеют знаОтрицательный знак разрядныхвесов обеспечивается с помощью аналоговых ключей 9, 9 нпутем коммутации на матрицу йй 10 отрицательного опорного напряжения ОТак как кроме этого на матрицу должны быть прокоммутированы положительное 6 О эталонное напряжение +Оз и нулевой потенциал, то ключи 9,9 в, должны быть трехпозиционными,Ключ 9,9 ипереводится в первую позицию (к резистору 2 к матрицы 6 чения 2"-, 2" 2 З,2,2",2 ф ( внашем случае число разрядов равно 4и, следовательно - 2,2 ,2,2 О), тов коде Грея веса имеют значения 2",2" 1 2 з,2,2 (в нашем случае 24,2.,2 ,2). В коде Грея веса имеютразные знаки, положительные для данного разряда, если число единиц вовсех старших относительно его разрядах четное, и отрицательное, есличисло единиц нечетное. Кроме этого,при цифроаналоговом преобразовании в коде Грея с указаннычи вышевесами возникает необходимость в формировании дополнительного корректирующего) разряда, вес которого -1,если число единиц во всех основныхразрядах нечетное и О, если числоединиц четное. Соответствия 4-х разрядного цифроаналогового преобразователя кода Грея, работающего порассмотреному принципу, приведенав таблице. 10 подключается шина нулевого потенциала), если в соответствующем разряде кода Грея записан "0". Во вторуюпозицию (к резистору 2 й матрицы 10подключается Оз) он переключается,если число единиц во всех старших раэрядах относительно данного четное,а в третью позицию (к резистору2 й матрицы 10 подключается -О ) втом случае, если число единиц нечетное. Очевидно, условием для переводаключей 9,9 и +во вторую и третьюФормула изобретения Функциональный генератор, содердащий резисторную матрицу йй, выход которой является выходом генератора,п число-импульсных преобразователей, разрядные входы каждого иэ которых являются входами задания приращения генерируемой Функции времени функционального генератора, а входы задания опорной частоты являются входами задания крутизны, генерируемой Функции времени функционального генератора, элемент ИЛИ, входы которого соечинены с информационными выходами число-импульсных преобразователей, выход окончания преобразования каждого иэ число-импульсных преобразователей, кроме п-го, соединен со входом запуска следующего по номеру число-импульсного преобразователя, первый и второй элементы и, первые входы которых соединены с выходом элемента ИЛИ,а вторые входы являются соответственно входами задания 35 40 45 50 позицию должно являться наличие "1" в соответствующих разрядах кода Грея. Сумматоры по модулю два 84,.8 определяют четность (нечетностьединиц в разрядас кода Грея. Число входов сумматора определяется числом проверяемых единиц, т.е. тем, сколько име 5 ется разрядов старших по отношению к данному разряду.Таким образом, в предлагаемом функциональном генераторе последовательно Формируются двоичные числа в ко- о де Грея в пределах значений, определяемых величинами приращений в зонах аппроксимации, а затем осуществляется цифроаналоговое преобразование.Это позволяет повысить точность вос произведения функций времени по сравнению с известным за счет уменьшения выбросов выходного сигнала, обусловленных неоднозначностью двоичных кодов. 20Высокая точность воспроизводимых динамических сигналов улучшает качество цифрового управления и повышает надежность функционирования автоматизированных систем управления технологическими процессами, совместно с которым предусмотрена работа предлагаемого генератора. положительного и отрицательного знаков приращения генерируемой функции,времени Функционального генератора,й -разрядный реверсивный счетчик,суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементовИ о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтоЧ целью повышения точности, он содержит И сумматоров по модулю два,и 41 трехпоэиционных аналоговых ключей, а реверсивный счетчик выполнендвуетупенчатым и состоит иэ основной и вспомогательной групп триггеров, входы триггеров основной группысоединены с выходами триггеров вспомогательной группы, выход каждоготрехпоэиционного аналогового ключасоединен со свободным выводом соответствующего резистора резисторнойматрицы йй, а первый информационныйвход - с шиной нулевого потенциала,второй информационный вход каждоготрехпозиционного аналогового ключа,кроме 8+1-го, соединен с шиной положительного опорного напряжения,третий инФормационный вход каждоготрехпозиционного аналогового ключа,кроме первого, соединен с шиной отрицательного опорного напряжения, прямой выход каждого К-го триггера вспомогательной группы, начиная со второго, подключен к соответствующему входукаждого из сумматоров по модулю два сномерами, большими М-К, инверсныйи прямой выходы М-го триггера основнойгруппы подключены соответственно к.первому управляющему входу первоготрехпозиционного аналовоге ключа ико второму управляющему входу этогоключа и к входам каждого сумматорапо модулю два, первый управляющийвход каждого К-го трехпозиционногоаналового ключа, начиная со второгои, кроме Н+1-го, соединен с инверсным выходом М -К+2-го триггера вспомогательной группы, второй и третийуправляющие входы каждого трехпозиционного аналогового ключа, кроме первого, соединены соответственно .спервым и вторым выходами предыдущегопо номеру сумматора по модулю дна.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 452095, кл. О 06 С 7/26, 1975,2. Патент США М 3822380,кл.235-197,опублик.1975 (прототип).822213 Составитель Н.БалабошкоТехредЖ.Кастелевич Коррект ил едактор М.Петров но я,4 Проек акаэ 1858/76 Тираж 745 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж 35, Рау