Функциональный частотный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХСПУБЛИК ге И 59 О 06 6 7/ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР(56) 1. Авторское свидетельство, СССРЬ 309374, кл. 0 06 0 7/26, 1969.2. Авторское свидетельство СССРР 276162, кл, О 06 0 3/00, 1968.3. Авторское свидетельство СССРМ 580559, кл, 0 06 0 7/24, 1977(.54)(57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЧАСТОТНЫЙПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий источник опорного напряжения, первый.генератор экспоненциального напряжения, первую и вторую схемы сравнения,.выходы которых подключенык соответствующим входам триггера,выход первого генератора экспоненциального напряжения соединен спервым входом первой схемы сравнения, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, в него введены второй генератор экспоненциального напряжения, первый и второйсумматоры,. первый и второй инверторы, восемь управляемых ключей, блоквыбора вида функции, содержащий че- .тырехпозиционный переключатель, восемь элементов .И-НЕ, шесть элементов НЕ, причем выход источника опорного напряжения через первый управляемый ключ соединен с первым вхбдомпервого сумматора через последовательно соединенные первый инвертори второй управляемый ключ - с первым входом второго сумматора и через третий управляемйй ключ - с вторым входом второго сумматора, вход:преобразователя через четвертый управляемый ключ соединен с вторым входом первого сумматора, через пятый управляемый ключ - с третьим входом второго сумматора, а через последовательно соединенные второй инвертор и шестой управляемый ключ - с четвертым входом второго сумматора, выход первого сумматора через седьмой и восьмой управляемые ключи соединен соответственно с первыми входами первого и второго генераторов экспоненциального напряжения, первый вход второй схемы сравнения соединен с выходом второго генератора экспоненциального напряжения, выход второго сумматора подключен к вторым входам первой и второй схем срав, нения, прямой выход триггера под- я ключен к управляющему входу седььюго управляемого ключа и второму входу первого генератора экспоненциального напряжения, а также к первым ф входам первого и второго элементов И-НЕ блока выбора вида функции, инверсный выход триггера подключен к второму .входу второго генератора экспоненциальнаго напряжения и управляющему входу восьмого управляемого ключа а также к первьм входам третьего и четвертого элементов И-НЕ блока выбора вида функции, вторые входы первого,и четвертого элементов И-НЕ подключены к первому выходу четырехпоэиционного переключателя, а через первый элемент НЕ соединены с первым входом пятого элемента И-НЕ,. выход которого явля- ется первым ваходом блока выбора вида функции и подключен к управляющему входу первого управляемого ключа, .вторые входы второго и третьего элементов И-НЕ подключены к второму выходу четйрехпозиционнбго переключателя, а через второй элемент НЕ соединены с вторым входом пятого элеента И-НЕ и первым входом шестого лемента И-НЕ, третий выход четырех1072065 за позиционного переключателя через третий элемент НЕ подключен к третьемувходу пятого элемента И-НЕ и перво"му входу седьмого элемента И-НЕ, четвертый выход четырехпозиционногопереключателя через четвертый элементНЕ подключен к первому входу восьмого элемента И-НЕ и второму вхоДушестого элемента И-НЕ, выход второго элемента И-НЕ - к второму входувосьмого элемента И-НЕ, выход пер"вого элемента И-НЕ - к третьим входам шестого и восьмого элементовИ-НЕ, выход .третьего элемента И-НЕк входу шестого элемента НЕ, выход Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и можетбыть использовано при построениианалоговых вычислительНых машин,моделирующих устройств, измерительных функциональных преобразователейи информационно-измерительных систем.Известен логарифмический функциональный преобразователь, содержащий 10задающий генератор,генератор экспоненциального напряжения, выход которого через схему сравнения и.триггер подключен к входам блока коррекции, логической схемы и схемы совпа-;15дения )1 .Недостатки устройства -. сложностьтрудность изготовления в интегральном или гибридном исполнении ввидуналичия в схеме катушек индуктйвности,Известен логарифмический времяимпульсный преобразователь, содержащий задающий генератор, фильтр,модулятор входного сиГнала, выходкоторого соединен с входом двухполяр-ного генератора экспоненциальногонапряжения, выход которого черезсхему сравнения подключен к входутриггера 2) . Недостаток устройства - сравнительно большие аппаратурные. затраты для реализации одной функциональной зависимости. 35Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является функционалы ный преобразователь, содержащий источник опорного напряжения ИОН), 4 О генератор экспоненциального напряжения (ГЭН), выход которого подключен к первым входам первой и второй четвертого элемента И-НЕ - к второму входу седьмого элемента И-НЕ и через пятый элемент НЕ - к управляющему входу второго управляемого ключа, выходы шестого, восьмого и седьмого элементов И-НЕ являются выходами блока выбора вида функции иподключены соответственно к управляющим входам третьего, четвертогои пятого управляемых ключей, выходшестого элемента НЕ подлежит к управляющему входу шестого управляемого ключа, вход четырехпозиционногопереключателя - к шине питания. схем сравнения СС 1 и СС 2), выходы которых соединены с соответствующими входами триггера (Т), причем выход первой схемы сравнения (СС 1) связан с. управляющим входом генератора экспоненциального напряжения, первый ее вход соединен с выходом источника опорного напряжения, а вто рой вход второй схемы сравнения является входом преобразователя 3 .Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональ. ные возможностии то, что реализуется только логарифмическая зависимость бах . Кроме того, информативным параметром выходного сигнала преобразователя является временной интервал, а не период или частота частотно-временного сигнала, что создает определенные трудностй при дальнейшей обработке сигнала. Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых функций.Поставленная цель достигается тем, что в функциональный частотный преобразователь, содержащий источник опорного, напряжения, первый генератор экспоненциального напряжения, первую и вторую схемы сравнения, выходы которых подключены к соответствующим входам триггера, выход первого генератора экспоненциаль ного напряжения соединен с первым входом первой схемы сравнения, введены второй генератор экспоненциального напряжения, первый и второй сумматоры, первый и второй инверторы, восемь управляемых ключей, блок выбора вида функции, содержащий четырехпозиционный переключатель, восемь элементов И-НЕ, шесть элементов НЕ, причем выход источника опор.ного напряжения через первый управляемый ключ соединен с первым входом первого сумматора, через последовательно соединенные первый инвер тор и второй управляемый ключ - с первым входом второго сумматора и через третий управляемый ключ - с вторым входом второго сумматора, вход преобразователя через четвертый управляемый ключ соединен с вторым входом первого сумматора, через пятый управляемый ключ -.с третьим входом второго сумматора, а через последовательно соединенные второй йнвертор и шестой управляемый ключс четвертым входом второго суммато ра, выход первого сумматора через седьмой и восьмой управляемые ключи соединен соответственно с первыми входами первого и второго генераторов экспоненциального напряже- . 20 ния, первый вход второй схемы сравнения соединен с выходом второго генератора экспоненциального напряжения выход второго сумматора подключен к вторым входам первой и вто рой схем сравнения, прямой выход триггера подключен к управляющему входу седьмого управляемого ключа ивторому входу первого генератора экспоненциального напряжения, а так же к первымвходам первого и второго элементов И-НЕ блока выбора ви-. да функции, инверсный выход. триггера подключен к второму входу второго генератора экспоненциального 35 напряжения и управляющему входу восьмого управляемого ключа, а также к первым входам третьего и четвертого элементов И-НЕ блока выбора вида Функции, вторые входы первого и чет О вертого элементов И-НЕ подключены к первому выходу четырехпозиционно-. го переключателя, а через первый элемент НЕ соединены с первым входом пятого элемента И"НЕ,.выход которого является первым выходом блока вы бора вида функции и подключен к уп" равляющему входу первого управляемого ключа, вторые входы второго и третьего элементов И-НЕ подключены к второму выходу четырехпозиционно О го переключателя, а через второй элемент НЕ соединен с вторым входом пятого элемента И-НЕ и первым входом ;шестого элемента И-НЕ, третий выход четырехпознционного переключателя 55 через третий элемент НЕ подключен к третьему входу пятого элемента И-НЕ и первому входу седьмого элемента И-НЕ, четвертый выход четырехпозиционного переключателя через четвер О тый элемент НВ подключен к первому входу восьмого элемента И-НЕ и второ. му входу шестого элемента И-НЕ, выход второго элемента И-НЕ - второму входу восьмого элемента И-НЕ, выход65 первого элемента И-НЕ - к третьим . входам шестого и восьмого элементов И-НЕ, выход третьего элемента И-НЕ подключен к входу шестого элемента НЕ,. выход четвертого элемента И-НЕ- к второму входу седьмого элемента И-НЕ и через пятый элемент НЕ - к управляющему входу второго управляемого ключа, выходы шестого, восьмо- го и седьмого элементов И-ЙЕ являются выходами блока выбора вида функции и подключены соответственно к управляющим входам третьего, четвертого и пятого управляемых ключей, выход шестого элемента НЕ подключен к управляющему входу шестого управ ляемого ключа, выход четырехпозиционного переключателя " к шине питания.На Фиг. 1 представлена структур.- ная схема функционального частотного преобразователя; на Фиг. 2 функциональная схема блока выбора вида функции.Функциональный частотный преобразователь содержит управляемые ключи 1-8, источник 9 опорного напряжения два,инвертора 10 и 11, два сумматора 12 и 13, два генератора 14 и 15 экспоненциального напряжения, две схемы 1 б и 17 сравнения, триггер 18, блок 19 выбора вида функции, содержащий восемь элементов И-НЕ 20-27, шесть элементов НЕ 28- 33, четырехпозиционный переключатель 34, причем выходы первой 1 б и второй 17 схем сравнения подключены к соответствующим входам триггера 18, выход первого генератора 14 экспоненциального напряжения соеди-, нен с первым входом первой схемы 1 б сравнения, выход источника 9 опорного напряжения, через первый управляемый ключ 1 соединен с первым входом первого сумматора 12, через пос" ледовательно соединенные первый инвертор 10,и второй управляемый ключ 2- с первым входом второго сумматора 13 и через третий управляемый ключ 3 - с вторым входом второго сумматора 13, вход преобразовате- ля через четвертый управляемый ключ 4 соединен с вторым входом первого сумматора 12, через пятый управляе-мый ключ 5 - с третьим входом второго сумматора 13, а через последовательно соединенные второй инвертор 11 и шестой управляемый ключ б - с четвертым входом второго сумматора 13, выход первого сумматора 12 через седьмой 7 и восьмой 8 управляе мые ключи соединен соответственно с первым .входом первого 14 и второго 15 генераторов экспоненциального напряжения, первый вход второй схемы 17 сравнения соединен с выходом второго генератора 15 экспоненциального напряжения, выхОд второго сумматора 13 подключен к вторым входам первой 16 и второй 17 схем сравнения, прямой выход триг-. гера 18 подключен к управляющему входу седьмого управляемого ключа 7 и второму входу первого генератора 14 экспоненциального напряжения, а также к первым входам первого 20 и второго 21 элементов И-НЕ блока выбора вида функции, инверсный выход триггера второму входу второгоэкспоненциального генератора 15 напряжения и управляющеМу входу восьмого управляемого ключа 8, а также к первым входам третьего 22 и чет вертого 23 элементов И-НЕ блока выбора вида функции, вторые входы первого 20 и четвертого 23 элементов И-НЕ подключены к первому выходу четырехпозиционного переключате,ля 34, а через первый элемент НЕ 28, соединены с первым входом пятого элемента И-НЕ 24, выход которого является первым выходом блока выбора вида функции и подключен к управляющему входу первого управляемого ключа 1, вторые входы второго . 21 и третьего 22 элементов И-НЕ подключены к второму входу четырехпозиционногопереключателя 34, а через второй элемент НЕ 29 соединеныс вторым входом пятого элемента И-НЕ 24 и первым входом шестого элемента И-НЕ 25, третий выход четырехпозиционного переключателя 34 через третий элемент НЕ 30 подключен к третьему входу пятого элемента И-НЕ 24 и первому входу седьмого элемента И-НЕ 26, четвертый выход четырехпозиционного переключателя через четвертый элемент НЕ 31 подключен к первому, входу восьмогб элемента И-НЕ 27 и второму входушестого элемента И-НЕ 25, выход второго элемента И-НЕ 21 - к второму входу восьмого элемента И-НЕ 27, выход третьего элемента И-НЕ 22- к входу шестого элемента НЕ 83 выход четвертого элемента И-НЕ 23- к второму входу седьмого элементаИ-НЕ 26 и через пятый элемент НЕ ЗЯ к управляющему входу второго управляемого ключа 2, выходи шестого 25,восьмого 27 и седьмого 26 элементов И-НЕ являются выходами блока выборавида функции и подключены соответственно к управляющим входам третьего 3, четвертого 4 и пятого 5 управляемых ключей; выход шестого элемента НЕ 33 - к управляющему входу. шестого управляемого ключа 6, вход четырехпозиционного переключателя 34 - к шине питания.Работа функционального. частотиого преобразователя происходит в два такта, в каждом из которых работает один из генераторов экспоненциального напряжения (14 или 15), второйв это время приводится в исходноесостояние. В классической схемегенератора экспоненциального напряжения имеется два входа, управляющий и сигнальный, однако в большинстве практических реализаций сигнальный вход не используется, поскольку заряд конденсатора генератора 10 происходит всегда до заданного неизменного уровня. В предлагаемойсхеме эта величина переменна и. Равна выходному сигналу сумматора 12,В первом такте открыты ключи 3, 15 4 и 8, при этом выходной сигнал сумматора 12У,а выходной сйгнал сумматора 13 в пер.вом такте20 г, =х,При этом генератор 15 экспоненциального напряжения приводится в исходное состояние (конденсатор заряжается до величины Ч ), а выход ной сигнал генератора 14 изменяетсяпо экспоненциальному закону до момента равенства напряжений на входах схемы 16 сравнения.Уравнение преобразования в первомтакте имеет видХ Е "=Хо тгде Х - преобразуемый сигнал,35- основание натурального логарифма,Ь - длительность первого такталФ- постоянная времени разрядагенератора 14 экспоненциаль 40ного напряжения.Отсюда л ХС еХоПосле срабатывания схемы 16 срав. нения триггер 18 изменяет свое сос-тояние и начинается второй такт преобразования. Ключи 3 и 4 открыты.Выходной сигнал сумматора 12 вовтоРом такте,11= х.Выходной сигнал сумматора 13 вовтором такте2ХПри этом генератор 14 экспоненциального напряжения приводится в исходное состояние, а выходной сигналгенератора 15 начинает уменьшатьсяпо экспоненциальному закону до момента равенства напряжений на вхо дах схемы 17 сравнения.Уравнение преобразования во втором тактефас х е"=х1072065 Реализуемаяфункциональнаязависимость. Наличие разрешения на управляющеМ входе ключаТакт 13 113 11 1 2 3 4. 3 Фгде , - длительность второго такта,о,2 - постоянная времени разрядагенератора. 15 экспоненциального напряжения,ОтсюдаХф, " Я -11,2 хоДалее процесс циклически повторяется. Период (Т) выходного сигналапреобразователя при условии о,2Р= 1 ф 1 ц=Л 3 п - .ХХоМногообразие реализуемых с .помощью предлагаемого устройства функциональных зависимостей получаетсяза счет изменения алгоритма подключения прямого или инвертированногос помощью инверторов. 10 и 11 значений входного и опорного сигналов квходам сумматоров 12 и. 13. Эти функции выполняет блок 19 выбора видафункции, работа которого осуществляется в соответствии с таблицей.Логические уравнения сигналовуправления ключами 1-6 следующие:Р 4, = 21 АгсСЙ - . + - + +ХХо ном случае переключатель 34 находится в положении Р 4 .В том случае, если переключатель 34 находится в положении Р7уЕ. = ХТогдаТ = С +Су = 2 С 0 е Х Если переключатель 34 находится в0 положении Р,хЪ хоэ кц = х - х,ХХоСС:тЕХ Тогда"о я)Предлагаемый функциональный частотный преобразователь позволяет реализовать четыре функциональных зави симости 1 п Ж , 1 п ф , АгСЬх АгсСЬх, при этом переключение с одной функциональной зависимости на другую может осуществляться программным путем. У 4 Уд У 9 У УУ У