Функциональный генератор

Союз Советских Социалистических О П И С А Н И Е ( 942058ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свнд-ву22)Заявлено 25.09.80 (2) 3007453/18-24 (51)М. Кл.3 с присоединением заявкиС 06 С 7/26 Гоеударетвснный комитет 23) Приоритет по делаи изсбратеккй к открытийДата опубликования описания 07.07.82(54) ФУНКЦИОНАЛЪНЫЙ ГЕНЕРАТОР Изобр;: ;. -.;с.;тся к анапогоцифровой в т ельной технике,Известен фунлционгльный генератор, содержащий генератор импульсов,счетчик, дешифратор, регистр, трансформатсн,и ,афро-гнглоговый линейный делитель напряжения, три трансформатора. тргчзистооные ключи ирезисторь . работает на переменном ток .1 1Егс ,1:г, о пвляется сложностьструкту.,= громоздкость.Наиболг близким к предлагаемомутехнинескрешением является функциональный генератор, содержащий задающий генератор импульсов, счетчик,вход которогс 1 соединен с выходомзадающгго генератора импульсов, блокпамяти, адресные входы которогосоедин ены с разрядными выходами сцетчика, дешифратор, входы которогосоедине , .-",ходами блока памяти,Ф инве: 1 с-" .ячеек, каждая из которых выполнена на трансформаторе и транзисторных ключах, вторичные обмотки трансформаторов инверторныхячеек соединены последовательно;свободные выводы вторицных обмотоктрансформаторов первой и ттт -й инверторных ячеек являются выходами функционального генератора, управляющиевходы ключей инверторных ячеек соединены с соответствующими выходамидешифратора, осуществляющего форми Орование мгновенного значения выходного напряжения путем суммированиявыходных напряжений тт 1 инверторныхячеек по закону троичной логики+ 0 +1) Г 2.Недостатком такого функционального генератора является сложностьструктуры, обусловленная необходимостью использования большого количества инверторных ячеек для получения высокой точности.Цель изобретения - упрощениеструктуры функционального генератора,94205 Указанная цель достигается тем, что функциональный генератор, содержащий задающий генератор импульсов, счетчик, вход которого соединен с выходом задающего генератора импульсов, блок памяти, адресные входы которого соединены с разрядными выходами счетчика, дешифратор, входы которого соединены с выходами блока памяти, т 1 инверторных ячеек, каждая из которых выполнена на трансформаторе, вторичные обмотки трансформаторов инверторных ячеек соединены по - следовательно, свободные выводы вторичных обмоток трансформаторов первой и щ-й инверторных ячеек являются выходами функционального генератора,ч 1 о дополнительно содержит в каждои инверторной ячейке первый и второй защитные диоды, первую и вторую группытранзисторных ключей изключей кажго дая, первую и вторую группы коммутирующих диодов из 0 - 1 диодов каждая, выпрямительный диодный мост и имеет дополнительную вторичную обмот ку, подключенную к первому и второмувходам выпрямительного диодного моста, первичная ,обмотка трансформатора каждой инверторной ячейки имеетсредний вывод, соединенный с шинойположительного питающего напряженияи 1 выводов от каждой половины первичной обмотки, начиная от ее свободного вывода, выводы первой и второй половин первичной обмотки трансформатора, кроме 1-х, каждой инверторной ячейки соединены с анодамисоответствующих коммутирующих диодовпервой и второй групп, катоды которых через соответствующие транзисторные ключи первой и второй группсоединены с шиной отрицательного питающего напряжения, 1-е выводы первой и второй половин первичной обзо 35 4 о мотки трансформатора каждой инверторной ячейки соединены с анодами первого и второго защитных диодов и через соответствующие транзисторныеключи первой и второй групп с шинойотрицательного питающего напряжения,катоды первого и второго защитныхдиодов соединены с шиной отрицательного питающего напряжения, анодныйвыход выпрямительного диодного моста соединен с шиной отрицательногопитающего напряжения непосредственно, а катодный выход - через шунти 5 О шунтирующий транзисторный ключ, тран- г 5сформатор каждой инверторной ячейки 8 4рующий транзисторный ключ, управляющие входы транзисторных ключей первой и второй групп и шунтирующеготранзисторного ключа каждой инверторной ячейки соединены с соответствующими выходами дешифратора, причем соотношение между количествомвитков вторичных обмоток трансформаторов инверторных ячеек соответствует закону геометрической прогрессиисо знаменателем, равным 21 +На чертеже приведена блок-схемафункционального генератора,Функциональный генератор содержит задающий генератор 1 импульсов,счетчик 2, блок 3 памяти, дешифратор 4, в инверторных ячеек 5,5 о,каждая из которых выполнена на трансФорматоре 6 с первичной обмоткой 7,вторичной основной 8 и дополнительной 9 обмотками, Р - 1 коммутирующихдиодах 1 О. 10,первой группы,транзисторных ключах 11 11первой группы, 0 - 1 коммутирующихдиодах 12 1 12 р , второй группы, 8 трайзисторных ключах 1313 р второй группы, первом 14 и втором 15 защитных диодах, выпрямительном диодном мосте 16 и шунтирующемтранзисторном ключе 17.функциональный генератор работает следующим образом,Генератор 1 вырабатывает импуль.сы с частотой Г г = и Ггде иколичество ступенек в периоде;частота выходного сигнаЬьхла Функционального генератора, которые поступают на вход счетчика 2.Параллельный двоичный код с выходовсчетчика 2 поступает на адресныевходы блока 3 памяти, Блок 3 памятидо установки его в функциональныйгенератор программируется таким образом, чтобы при смене кодов на егоадресных входах на выходах дешифратора 4 появлялись коды, соответствующие алгоритму управления инверторными ячейками 5 5 для получе ния заданной периодической функциина выходе функционального генератора. Для пояснения работы функционального генератора рассмотрим способ представления целых натуральных чисел с помощью нечетного симметричного относительно нуля кода.Любое целое положительное или отрицательное число й можно пред942058 6 13. Следующий уровень, меньший на единицу, обеспечивается включением ключа 11 о 1 или 13 д 1 и т,д. Наименьшему уровню, равному единице, соответствует включение только ключа 111 или 13,1. Уровень, равный нулю, обеспечивается включением шунтирующего ключа 17, который через выпрямительный диодный мост 16 закорачивает дополнительную вторичную обмотку 9, тем самым формируя уро" ,вень нуля на выходах инверторных ячее. 5, 5 щ.Пусть, например, для обеспечения заданной точности формирования какой-либо функции достаточно использовать функциональный генератор из трех инверторных ячеек 51, 5 п, 5 з (,т = 3) с семиричной системой счисставить с помощью начетного симметричного кода следующим образом .й = (О,+ 1,+ 2,++К) (20+1) + +(О,+1,12,++Р)(28+1) +(О,+ 1, ф,++Й)(20+1)1(О,+ 1,Й 5 + 2, + 0 )(20+1 )где 1 - максимальное число системы счисления, равное количеству отводов; 21+1 - основание системы счисления; 1 - максимальный разряд сис темы 1 = п - 1; выражение (О,ф 1, 2,+ 0) означает, что выбирается одно из чисел в каждом разряде (положительное или отрицательное) для представления какого-либо кон кретного числа, Пусть, например, необходимо представить число М = 273 в семиричной системе счисления. При этом 21+1 = 7, а число отводов 1 =3. Следовательно, 20й = (О,+1,+2,+3)7+(0,11,+2,3)7 + + +(О,ф 1,+2,+3) 70Легко видеть, чт". для семиричной системы счисления273 = 1.7 -17 -3.7 +0.7, код 25Э и 1 О1(-1) (-3) (0);для девятиричной системы счисления273 = 3 9 +3 9"+3 9 ,код 333; для пятиричной системы счисления273 3 5 э+1 5+0 5 2. 5 азокод 3 10 (-2) .8 предлагаемом функциональном ге - нераторе каждая из инверторных ячеек 5, ., 5,п реализует один разряд системы счисления.Таким образом, если использовать семиричный код для построения функционального генератора, состояющего из последовательно соединенных в =+ 1 инверторных ячеек 5.1,5 пО то необходимо обеспечить соотношение выходных сигналов между соседними инверторными ячейками 5, 5,,1 И (при одном и том же числе кода для каждого разряда), равное семи, Каждая из инверторных ячеек 5.1, , 5 п 1 должна обеспечивать семь уровней сигнала, относящиеся между собой как числа натурального ряда: О,+ 1, +2,+31:оэффициенты передачи инверторных ячеек 51, , 5 соотносятся между собой по закону геометричес" кой прогрессии со знаменателем, равным 20+1, где 0 - количество отво 55 дов в каждой половине первичной обмотки 7. Наибольший коэффициент передачи инвертора по напряжению соответствует включению ключа 11 р или пения (основание системы р = 7). При этом максимальная цифровая емкость генератора будет равна371,Р = 31-1р7допустим в какой-то момент времени 1: ке . -- , где Е - каличесгЬьх ") во ступенек в четверти периода выходного сигнала, необходимо сформировать уровень выходного сигнала,равный 161.е, где е - уровень напряжения, соответствующий единице 55 ЖЬ ХМАХ 5Число 161 е можно представить в следующем виде161 е = е(3 7 +2.7+0.7 ),код 320.Для реализации этого числа при условии, что включение ключей 111,11- соответствует формированию чиселсо знаком плюс, а ключей 13 1,13 - со знаком минус, необходимовключить ключ 11 (число +147) инверторной ячейки 5, ключ 11 ( число( число 0) инверторной ячейки 5 .Задав ординаты формируемой функции числовыми значениями для каждого момента времении определивкод включения ключей 11 , 11 и13, , 13 р для каждой инверторнойячейки 5,1 5 , можно произвести программирование блока 3 памяти,С выхода дешифратора 4 импульсыпоступают на управляющие входы техключей 11411 п и 13,1. 13 р, вклю 7 " ч 20 58чение которых обеспечивает заданныйуровень напряжения ча выходе Функционального генератора в заданныймомент времениКоличество слов блока 3 памятивыбирается, исходя из количестваступенек в периоде функции, а разрядность слова определяется количеством ключей 11 11 р и 3.1(3,в инверторных ячейках 515 -,Амплитуды сигналов ча вторичныхобмотках трансформаторов 6 инверторных ячеек 5.5 соотносятсямежду собой по закону геометрицеской прогрессии со знаменателем,равным 21+1, Это соотношение обес.печивается соответствующим выборомчисла Витков вторичных Обмоток трансформаторов 6,Благодаря использованию болеевысокого основания сисгемы сцисления, реализуемой в предлагаемомфункциональном генераторе О+1; 3по сравнению с протогипом, где 2 Г ь+1 = 3 обеспечивается более высокая точность Формирования Функциипри одинаковом колицествэ инверторных ячеек или обеспечивается у-рощеНИЕ СтРУКтУРЫ ФУНКЦИОчаЛЬНОГО гЕЧЕратора за счет сокращения коли-еВа ИНВЕРТОРНЫХ ЯЧЕЕК ПРИ НЕМЗМОЧН(;,Йточности.Формула изобретенияфункциональный гечера г;,о, сосг г;жащий задающий генератор имп"пьсов счетчик, вход которого соеьивыходом задающего ге 14 ератооа импуг сов, блок памяти, адрес;которого соединены с разрядными вь ходами счетчика, де ифратоо, входы которого соединены с выхдами олэкпамяти, т инвер.горных яцее- дая из которых выпо.пнена ча :рачс(х:оматоре, втори цнье обмотки тоансфор.:.- торов инверторньх ячеек соединеныпоследовательно, свободные вь(водывторичных обмоток тра.4 сформаторовпервой и (т-Й инвертооных яцеек являются выходами функциональногогенератора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упроще-,ияструктуры, он содержит в каждой ич верторной яцейке гервый и втооой за щитные диоды, первую и вторую группы транзисторных ключей из , кпюцей каждая, первую и ВОоую ( руппь ком . муирующих диодов из 0 - 1 диодов каждая выпрямительньй диодный мост(учтирующиЙ транзисторный ключ, трансформатор каждой инверторной ячейк: имеет дополнительную вторичную обмотку, подключенную к первому и Второму Входам выпрямительного диОдного моста, первичная обмотка трансформатора каждой инверторной ячейки имеет средний вывод., соединенный с шиной погожительного питающе о напряжения, а Г выводов от каждой половины первичной обмотки, начиная Ог ее свободного вывода, выводы первой и второй половин первичной обмотки тра 4 сфор(латора, кроме Р = х каждой инвеоторной ячейки соединечы с анодами соотвстствующих коммутирующих диодов первой и второй групп, кат(;дь; которых через сооветствующие .-рачзисторные клюци первой и второй групп соединены с шиной отрицательного гитающеО напряжения, 1 - е выводы первой и второй половин первичной обмото: трансформатора каждой инверторнсй ячейки соединены санода(ли пеового и второго защитныхдиодов:; цеоез соответствующие транзистооные кцю (и первои и второйгрупп с ши,ой Отрицательного питающегс напряжения. катоды первого иВ Опгс ШИ 4 ЫХ Г;ИОЛОВ ОгДИНЕНЫ Сшилои Отриатель О; О гит ающе го на1 О а ж Е Ч И Я л ч О Г Ч Ь и ВХ ОД ВЫПРЯМИ т ЕЛ ЬНО - О оИ ОДНОГО МОС - а СОЕДИЧЕ 4 С ШИ -чой Отоиа"епьног питающего напря ифПГ 1 ос ПГ; О Ч п а КВТОД ЬИ ыхоз - цеоез у -,тируюший транзисторК.г,ЮЧ. УПОВВЛЯЮЩИЕ ВХОДЬ: тРаНЗИС- в чь кпюце" пеовой и втсрой группш".;.,;,-.ч ц,-чг -к;цю -ца . ж,10 Й инверторчой ячейки соеди -ИЕНЫ ( С,ООТВ тСТВУОЩИМИ ВЫХОДВМИдессоатооа, причем соотношение межколичеством витков втсрицных обмоо,( грансфооматоров инверторных ячеЕК СООтавтСТВУЕт ЗаОНУ гЕОМЕтРИЧЕС -ОЙ пРОГОЕССИ СС, ЗчаМЕЧатЕЛЕМ РаВм 214-1.:.Стоцники информации,п 1 инятые вс в 4 имали- при экспертизе1, Смелов В.Б. Фомичев В.С. Аналого-цифровые и цифроанапоговые неличейные выцислительные устройства,Эчергияч 1 ч 7 ь;, с. 130, рис. 5 12., Авторскс;е свидетельство СССР505103 кл. Г 06 0 7/26,;976 (прототип),