Функциональный генератор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ р 993287 Союз СоветскихСоциалистическихреспублик 7(22) Заявлено 10,08.81 (23) 3326099/18-24 Р 3 М.КЯ 3 с присоединением заявки М 6 06 6 7/26 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий( 54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР Изобретение относится к аналоговой вычислительной и измерительной.технике,Известен функциональный генератор,содержащий первый и второй интеграторы, первый и второй. блоки перемно-.жения и инвертор.1).Недостатком генератора являются.ограниченные функциональные возможности,.поскольку он воспроизводиттолько синусную и косинуснуюФункции времени.Наиболее близкимк предлагаемому -является Функциональный генератор,.содержащий операционный усилитель,.резистор обратной связи, включенныймежду входом и выходом операционного усилителя, входной. резистор, первый вывод которого подключен к входуоперационного усилителя,. а второйвывод является входом задания часто-.ты Функциональногогенератора, инвертор, вход которого соединен свыходом операционного усилителя,-интегратор, электронный переключатель,первый и второй информационные входы которого соединены соответствен-.но с выходом инвертора и выходомоперационного усилителя, а выходс входом интегратора, синусный Функциональный преобразователь, выходкоторого является выходом синусоидального напряжения генератора, релейный элемент, выход которого соединен с управляющим вхОдом электрон.ного переключателя и является выходом прямоугольного напряжения генератора, выход интегратора соединен свходами синусного Функциональногопреобразователя и релейного элемента и является выходом треугольногонапряжения генератора 2.Недостатком известного Функционального генератора является отсутствие воэможности регулировки Фазового сдвига выходных сигналов отно"сительно опорного синхроимпульса, чтосущественно сужает класс задач,решаемых спомощью генератора.Цель изобретения - расширениекласса решаемых задач путем введениярегулируемого фазового сдвига выходных сигналов относительно опорногоимпульса,Поставленная цель достигаетсятем, что функциональный генератор,содержащий операционный усилитель,резистор обратной связи, включенныймежду входом и выходом операционногоусилителя, входной резистор, первый20 25 40 50 На Фиг. 1 приведена схема функционального генератора на фиг2 - вре менные диаграммы, поясняющие его работу. БО вывод которого подключен к входу операционного усилителя, а второй вывод является входом задания частоты функционального генератора, инвертор,вход которого соединен с выходом операционного усилителя, интегратор, 5электронный переключатель, первый и .второй информационные нходы которого соединены соответственно с выходом инвертора и выходом операционногоусилителя, а выход - с входом интегратора, синусный функциональный преобразователь, выход которого является выходом синусоидального напряжения генератора, релейный элемент,выход которого соединен с управляющим входом электронного переключателя и является выходом прямоугольного напряжения генератора, дополнительно содержит компаратор, однонибратор, сумматор, ключ, блок сравнения,перный и второй элементы И-НЕ, счетный триггер, формирователь синхроимпульса, вход которого соединен с выходом релейного элемента, а выходявляется выходом синхроимпульсон генератора, выход интегратора соединенс первыми входами компаратора и сумматора, вторые входы которых соединены соотнетственнО с шиной нулевого потенциала и с выходом ключа, вы-,ход сумматора соединен с входамн синус.ного функционального преобразователяи релейного элемента и является выходом треугольного напряжения генератора, выход компаратора соединенс входом одновибратора, выход которого является выходом опорных синхроимпульсов генератора, информационныйвход ключа и вход блокасравнениясоединены и являются входом заданияфазового сдвига выходных сигналовгенератора, выход блока сравнениясоединен с первым входом первогоэлемента И"НЕ и входом сброса счетного триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с управляющим входом ключа и спервым входом второго элемента И-НЕ,выход, второго элемента И-НЕ соединен со счетным входом счетного триггера, а его второй вход - с выходом первого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу релейного элемента. Функциональный генератор содержит иннертор 1, электронный переключатель 2, интегратор 3, релейный элемент 4, синусный Функциональный пре" образователь 5, формирователь 6 синхроимпульса, сумматор 7, одновибратор 8, компаратор 9, ключ 10, блок 11 сравнения, первый и второй элементы И-НЕ 12 и 13, счетный триггер 14, операционный усилитель 15, входной резистор 16, резистор 17 обратной связи.Генератор работает следующим образом;Управляющее напряжение Пп (постоянного тока или одновременно постоянного и переменного тока при частотной модуляции - ЧИ) подается на вход задания частоты генератора, На выходах операционного усилителя 15 и иннертора 1 вырабатываются разнополярные напряжения, подаваемые через переключатель 2 на вход интегратора 3, на выходе которого формируется треуголь ное напряжение Пи фиг. 2 ц 7. После подачи в момент времени с на сумматор 7 через ключ 10 калиброванного напряжения постоянного тока Е , задающего фазовый сдвиг ( фиг. 2 Ю), срабатывание релейного элеяента 4 наступает раньше или позже, чем это имеет место в прототипе. Поэтому фаза напряжения П на выходе сумматора 7 фиг. 28)изменяется в соответствии со знаком и величиной калиброванного напряжения Е (при Е 7 0 - сплошная линия, при Е 0О - йунктирная линия). Опорные йипульсы генератора 00 фиг. 2 г) формируются в моменты перехода выходного напряжения интегратора 3 Пи через нуль при помощи компаратора 9 и одновибратора 8. Эти импульсы имеют неизменный период. Так как пороги срабатынания релейного элемента 4, определяющие амплитуду треугольного сигнала, неизменны, то после момента времени С Форма и амплитуда треугольного сйгнала сохраняются, но изменяется фаза треугольного сигнала и синхроимпульса (фиг. 20). Если Е 7 О, то имеет место опережение по фазе, если же Е 0( О, имеет место запаздывание по Фазе, что хорошо видно из сопоставления Фазовых сдвигов ф исходный фазовый сдвиг между опорным и синхроимпульсом) и(фазовый сдвиг между этими импульсами после воздействия Е) . Изменяя Ер в преДелах + Ео максполучим Йепрерыв ное изменение фазового сдвига в пределах ф 90 при симметричном треугольном сигнале и в пределах +180 - при идеально пилообразном сигнале. При .этом фазовый сдвиглинейно . связан с напряжением Е. Сигнал с выхода сумматора 7 подается на входы релейного элемента 4 и синусного функционального преобразователя 5, а также на выход треугольного сигнала генератора. Таким образом, выходные синусоидальный, треугольный и прямоугольный сигналы, а также синхроимпульс предлагаемого функционального генератора имеютрегулируемый в широких пределах ив широком частотном диапазоне фазовый сдвиг относительно опорногоимпульса ПМомент времени 10 в случае треугольного сигнала, имеющего примерноравные длительности прямого и обратного хода, может попасть как на прямЬй, так и на обратный ход, что приводит к неоднозначности отсчета фазового сдвига. Поэтому, если необходимо получать фазовые сдвиги, используя нарастающий рабочий ход, то ключ10 должен пропускать Е на вход сумматора при отрицательной полуволнепрямоугольного напряжения релейногоэлемента 4,Для управления ключом 10 используются элементы И-НЕ 12 и 13 и счет.;ный триггер 14. Приведение триггера14 в исходное состояние при пере-.ходе напряжения Е через нуль производится блоком 11 сравнения, навыходе которого при Е=О формируется низкий потенциал, а при Е . ФОвысокий.Предлагаемый генератор по сравнению с прототипом может решать более широкий класс задач, так как внем имеется возможность регулироватьв широких; пределах фазовый сдвигвыходного сигнала любой из форм относительно опорного импульса.Благодаря наличию опорного импульса и синхроимпульса с регулируемым. Фазовым сдвигом предлагаемый генератор можно использовать как генератор(парных импульсов опорного и задержанного). Поскольку при помощи стабильного и точно устанавливаемогонапряжения постоянного тока Е впредлагаемом генераторе создаетсякалиброванный фазовый сдвиг, то этопозволяет использовать его во всемдиапазоне частот как источник калиброванного фазового сдвига иликак калибратор фазы.Формула изобретенияФункциональный генератор, содержащий операционный усилитель, резистор обратной связи, включенный между входом и выходом операционного усилителя, входной резистор, первый вывод которого подключен к входу операционного усилителя, а второй вывод является входом задания частоты функционального генератора, инвертор, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, ин- тегратор, электронный переключатель,первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с выходом инвертора и выходомоперационного усилителя, а выходс входом интегратора, синусный функциональный преобразователь, выходкоторого является выходом синусоидального напряжения генератора, релейный элемент, выход которого соединен с управляющим входом электрон "10 ного переключателя и является выхо. дом прямоугольного напряжения генератора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения класса",решаемых задач путем введения регулируе 15, мого фазового сдвига выходных сигналовотносительно опорного импульса,он содержит компаратор,одновибратор,сумматор, ключ, блок сравнения, первый и второй элементы И-НК, счетный20 триггер, формирователь синхроимпуль"сов, вход которого соединен с выходомрелейного элемента, а выход является выходом синхроимпульсов генератора, выход интегратора соединен с25 первыми входами компаратора и сумма",тора, вторые входы которых соединены соответственно с шиной нулевогопотенциала и с выходом ключа, выходсумматора соединен с входамиЗО синусного функционального преобразователя и релейного элемента иявляется выходом треугольйого напряжения генератора, выход компаратора соединен с входом одновибратора, выход которого является выходом опорных синхроимпульсов генератора, информационный вход ключа ивход блока сравнения соединены иявляются входом задания фазовогосдвига выходных сигналов генератора,4 О выход блока сравнения соединен с.первым входом первого элеМента И-НЕи входом сброса счетного триггера,прямой и инверсный выходы которогосоединены соответственно с управля 45 ющим входом ключа и с первым входомвторого элемента И-НЕ, выход второгоэлемента И-НЕ соединен со счетнымвходом счетного триггера, а еговторой вход - с выходом первого зле50 мента И-НЕ, второй вход которогоподключен к выходу релейного элемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертазе55 1. Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Д. Шейнголда. М.,- ; .9.93,287 Составитель Н. Балабошкоаш Техред М.Костик КорректорГ. Ого актор Эака Подписное 130 ктная, 4 Тираж 704 . ИИПИ Государствен по делам иэобрет Москва, Ж, РФилиал ППП "Патент",г. Ужгород го комитета СССР ий и открытийушская наб., д. 4/5