Функциональный генератор

СО 03 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК е аписью третьего ре нного инАормационм управления гистра, подкл ным входом к ности участк У 39А. ОреховЯ. Стерли кода длитель 1 - к входу ине вво а выхо ора импульсов, с я тем что идетельство С 3/00,6, 1970. орское свидетел кл. С 06 С 7/ орское свидетел кл. С 06 С 7/ О, 1980 (протоьство СССР6, 1981. ьствоб комым налй с ан щеи, (1. 1) резис оГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54)(57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий первый и второй регистры, подключенные информационными входами к шине ввода кодов узловых значений функции, а выходами - к входам первого и второго цифроаналоговых преобразователей соответственно, выходы которых соединены с первым и вторым входами первой декодирующей резисторной матрицы, соответственно подключен ной каждым х-м (1(Ып) выходом к 1.-му сигнальному входу первого коммутато ра, соединенного управляющими входами с выходами разрядов реверсивного счетчика, подключенного выходом признака обнуления к входу управления записью второго регистра и входу элемента ИЛИ, а выходом признака переполнения - к входу управления записью первого регистра и второму входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом сигнала инициации функционального генератора и соединен с вх 11 рО.Я .А ЗШ С 06 С 7 26 С 07 Л управляемого генератотличающийр с целью повышения точности воспроизводимости функций, в него введены вторая декодирующая резисторная матрица, второй и третий коммутаторы, управляемый переключатель и делитель частоты, соединенный выходом с входом реверсивного счетчика, а входом - с выходом управляемого генератора импульсов и управляющим входом третьего коммутатора, выход которого является выходом функционального генератора, а сигнальные входы подключены к вюкодаи второй декодируюатед реево- Сю торной матрицы, соединенной первым и вторым входами с выходами управляемо-го переключателя, подключенного уп,.равляющими входами к выходам признаков обнуления и переполнения реверсивного счетчика, а сигнальными входами - к выходам первого и в го коммутаторов, причем первый мутатор соединен (и+ 1)-м сигнал входом с выходом второго цифроа гового преобразователя, а второ коммутатор подключен управляющи входами к выходам разрядов реве ного счетчика, первым сигнальнь входом - к выходу первого цифро логового преобразователя, а кажд 1-м (2 Ып+1) сигнальным входом-му выходу первой декодиру торной матрицы, 1120363Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетнайти применение, в частности, В гибридных вычисггительных и управляющихсистемах для воспроизведения функций,заданньгх кодами узловых значений ординат и дггин участков аппроксимации,причем наиболее целесообразным является применение изобретения в системах автоматического управления дляиспытаний на статическую прочность иползучесть образцов материалов и эле-.ментов механических конструкций (вчастности, авиационных), где требуется высокая точность задания нагрузок 15и стабильность поддержания их в течение длительного времени (часы, сутки,месяцы),Известен функциональный генератор,содержащий регистры, цифроаналоговые 2 Опреобразователи, генератор импульсов,счетчик и элементы задержки 1,Недостатком функционального генератора является пониженная точностьвоспроизведения функций из-за кусочпо-ступенчатого характера отработкиучастков аппроксимации и равномерного характера разбиения па отдельныеучастки аппроксимации.Известен также функциональныйгенератор, содержащий генератор импульсов, двбичный счетчик, счетчикс управляемой разрядностью, блоксдвига кода, цифроаналоговые преобразователи и блок формирования сигнаал 35ла инициации ь 2"/.Недостатком генератора являетсясложность технической реализации приповышенных требованиях к точности 10 воспроизведения функции,Наиболее близким к изобретениюявляется функциональный генератор,содержащий первый и второй регистры,подключен 1 гь 1 е информационными входами к ппгне ввода кодов узловых значений функции, а выходами -к входампервого и второго цифроаналоговыхпреобразователей соответственно,вьгходы которых соединены с первыми вторым входами первой декодирующей, резггсторной матрицы, подключенноикаждым ь-м (1( Ып, где и - количество выходов матрицы) выходом кх-му сигнальному входу первого коммутатора, соединенного управляющими 55входами с выходами разрядов реверсивного счетчика.Выходы признаков обнуления и переполнения счетчика обт единевы (с помощью элемента И 1 Н 1, в общий вьгход переполнения счетчика, яв-, ляющийся также выходом с.лгпала инициации функционального генератора и подключенный к входу управления записью третьего регистра, соед 1 лненного информационным входом с ориной ввода кода длительности участка, а выходом - с входом управляемого гене - ратора. Импульсов. Входы управлениязаписью первого и второго регистров для случая аппроксимации фукции на каждом участке одним и тем же типом зависимости, наггример отрезком прямой линии, подклгочены к выходам признаков обнуления и переполнения реверсивого счетчика соответственно. Бхо, в ., счетчика соединен с выходом управляемого генератора, а шины ввода кодов узловых значений ординат .:. Длитггьггостей участков через соответствую:пгле буферые регистры подклюсгены к цифровому выходу блока управления (микропроцессора), вход которого соедине с выходом инициирующего сигнала 13,Недостатком известного устройства является пониженная иструментальная точность генерирования Аункгпгй из-за кусочно-ступенчатого .:.арактера отработки каждого ,тчастка аппроксимации.Цель изобретения - повышение точности воспроглзводиьгостл функций. Поставленная цель достигается тем, что в функциональный генератор, содержащий первьгй и второй регистры, подключеннье информационными входами к шине ввода кодов узловых значений функции, а выходами - к входам первого и второго цифроаалого;.ых преобразователей соответствено, вьгходы которых соединены с первым и вторым входами первой декодирующей резисторной матрицы, соответственно подключенной каждьпг 1-и (11.6 п) вьгходом к -му сигнальному входу первого коммутатора, соединенного управ.гяю 1 щльзл Входами с Выходами разрядов реверсиВ- ного счетчика подк;гоченного гнгходом признака обнуления к вхоцу управления записью второго регистра и входу элемента ЮИ, а выходом признака переполненияк Входу управления загисыо первого регистра и второму входу элемента ИЛИ выход которого является Вьгходом сигнала инициации функционального генератора и соединен с входом управления запглсъю63ния записью первого регистра 1 и вто-.рому входу элемента ИЛИ 9 Выходэлемента ИЛИ 9 является выходом 10 11203 Устройство содержит первый.и второй регистры 1 и 2, подключенные информационными входами к шине 3 ввода кодов узловых значений Функции, а выходами - к входам первого и второго цифроаналоговых преобразователей 4 и 5 соответственна, Выходы преобразователей 4 и 5 соединены с входами первой декодирующей резисторнай матрицы 6, подключенной каждым ь-м (1 Ып, где и - количество выходов матрицы) выходом к -му сигналь Оному входу первого коммутатора 7, соединенного управляющими входами с выходами разрядов реверсивного счетчика 8. Счетчик 8 подключен выходом признака обнуления к входу управле ния записью второго регистра 2 и входу элемента ИЛИ 9, а выходом признака переполнения - к входу управлетретьего регистра, подключенного ин Формационным вХодом к шине вводакода длительности участка, а выходомк входу управляемого генератора импульсов, введены вторая декадирующаярезисторная матрица, второй и третийкоммутаторы, управляемый переключатель и делитель частоты, соединенный выходом с входом реверсивногосчетчика, а входом - с выходом управляемого генератора импульсов и управляющим входом третьего коммутатора, выход которого является выходомфункционального генератора, а сигнальные входы подключены к выходамвторой декодирующей резисторной матрицы, соединенной первым и вторым входами с выходами управляемого переключателя, подключенного управляющими входами к выходам признаков обнуления и переполнения реверсивногосчетчика, а сигнальными входами - квыходам первого и второго коммутаторов, причем первый коммутатор соединен (и+1)-м сигнальным входом с выхо- р 5дом второго циФроаналогового преобразователя, а второй коммутатор подключен управляющими входами к выходам разрядов реверсивного счетчика,первым сигнальным входом - к выходупервого цифроаналогового преобразователя, а каждым .-м (2 ЙЫп+1) сигнальным входом - к (х)-му выходупервой декодирующей резисторной матрицы,На чертеже изображена блок-схема35предлагаемого функционального генератора. сигнала инициации и соединен с вхадам управления записью третьего регистра 11, подключенного информационным входам к шине 12 ввода кода длительности участка, а выходом - к входу управляемого генератора 13 импульсов. Целитель 14 частоты соединенвыходом с входом реверсивного счетчика 8, а входом - с выходом генератора 13 и управляющим входам третье-го коммутатора 15, выход которого является выходом функционального генератара. Сигнальные входы коммутато-ра 15 подключены к выходам второйдекодирующей резисторцай матрицы 16,. соединенной первым и вторым входами с выходами управляемого переключателя 17, Последний подключен управлянннпп входами к выходам признаков обнуления и переполнения счетчика 8, а сигцальныыи входами - к выходам первого и второго коммутаторов 7 и 18. Первый коммутатор 7 соединен (и+1)-,м сигцальцым входом с выходом второго цифроаналогового преобразователя 5, Второй коммутатор 18 под- ключец управляющими входами к выходам разрядов счетчика 8, первым сигнальным входом - к выходу первого циФроаналогового преобразователя 4, а ка:цым -м (2(Ып+ 1) сигнальным входом - к (- 1)-му выходу первой резисторцай матрицы 6, Каждая из резисторных матриц 6 и 16 может быть выполнена в виде цепочки последовательна соединенных резисторов, первый вывод первого и второй вывод последнего из которых являются входами матрицы, а точки соединения всех резистсрав одного с другим - выходами матрицы (выходалл матрицы 16 являются также и ее входы) . УправляельпЪ переключатель 17 мажет быть выполнен ца двух парах ключей, подключенных управляющими входами К соответствующему выходу триггера, установочные входы которого являются управляющими входами переключателя 17, Управляемый генератор 13 мажет быть выполнен на упрагляемом делителе частоты, подключенном упрагляющим входом к входу генератора 13, а сигнальным входом - к пыце опорной частоты. Реверсивньп . счетчик 8 содержит собственно счетчик, дешифраторы признаков обнуления и переполнения и триггер реверса.Генератор работает следуощим абразом. Перед началом работы абцуляются ре г 1 стры 1, 2 и 11 и счетчик 8. Сигнал с выхода признака обнуления счетчи,ка 3 поступает на входы управлеция регистров 2 и 11 и ца выход 10 ицицидци, разрешая запись в регистр 2 кода ардицаты конечной (узловой)10 точки первого участка аппроксимации, а в регистр- кода длительности пЕрвого участка аппроксимации. Па сигналу "Пуск (цепи призедения узлов Б исходное состояние и за;туска функционального генератора ца чертеже не изображены) включается генератор 13, частоты следования импульсов 1 ца выходе которого соответствует коду регистра 11. Счетчик 3 подсчитывает 20 импульсы, прашедш 11 е через делитель 1 частоты, и ФормБует линейно воз- РД СТОО 1 ЦГ ОТ НУЛЯ ДО МаКСИМаЛЬНОГО :значения кад развертки первого участкд д пцракс 1 д ции пост 5 паОБц Нд уп- раз 5 цо 1 е входы кокмутаторов,7 и 18. Сигнальные входы коммутаторов 7 и 18 подключены к выходам матрицы 6 и преобразователей 4 и 5 таким образом, чта для каждого состояния счетчика 8 к выходкоммутатора 18 подключен гервый Б 1.вод одного из резисторов матрицы 6, а к выходу коммутатора 7 второй вывод того же регистра из цепочки паследовдтельно соединенных резисторов матрицы б. Прп нулевом35 состаяц 11 счетчика 3, когда к выходам коммутаторов 7 и 18 подключены их гервые сигнальные входы, напряжение цд выходе коммутатора 18 равно Быхад 40 ному напряжению пр еобраз ователя 4 (т.е, соатвстствует ордицате началь - ной точки первого участка аппроксимации, д напряжение нд выходе коммутатора 7 отличается от выходного напряжения коммутатора 18 на величи.5 цу падегця напряжения нд первом из резисторов матрицы 6, подключенном перБым БЫБОдам к выходу преабразаБЯ- тепя 4, По мере увеличения кода счетчика 8 коммутаторы 7 и 18 переключа 50 ются гаким образам что их вь 1 ходные . цап.51 жеция постоянно приближаются к выкоццаьу напряжению преобразователя 5, причем при каждом перекл 1 очекии рдзцость напряжений между выходами коммутаторов 18 и 7 становится рдг,- цай падению напряжения на очередном из резисторов матрицы 6.При достижеции кодом счетчика своего максималь-ного значения, когда к выходам коммутаторов 13 и 7 подклочецы их(1.+1)-е сигнальные входы, выходноенапряжение коммутатора 7 становитсяравным 1 зыхадному напряжению преобразователя 5 (т.е. соответствует ординате конечной тачки первого участкааппрокси 1 дзии), а выходное напряжение коммутатора 18 отличается отнего цд величину пацация напряженияцд последнем резисторе цепочки последовательно соединенных резисторовмдтри 1 ы б. Быходные напряжения коммутаторов 7 и 13 через управляемь 1 й переключатель 17 поступают ца входы матрицы 16, Б процессе работы, после каждого перехода коммутаторов ", и 18 в новое состояние, ца управляюший вход коммутатора 15 поступает серия импульсов, количество которых равно коэфФициенту деления делителя 1 ч частоты., Эти импульсы последовательно изменяют состояние коммутатора 15, в,результате чего его выход поочередно падкгцочается к выводам ре.зисторов матрицы 16, начиная с первого вывода первого резистора (т,е. с первого входа матрицы 16) и заканчивая вторым выводом последнего резистора цепочки последовательно соединенных резисторов матрицы 16 (т.е. с второго входа матрицы 16). После очередного изменения состояния счетчика 8 и коммутаторов 7 и 13 на управляющий вхоц коммутатора 15 приходит следующая. серия импульсов, коммутируя его входы таким же образом. При этом выходное напряжение коммутатора 15, являющееся выходным цдпряя:ением функцисцальнога генератора, каждый газ изменяется ступенчато от вьходцого ьапряжения коммутатора 18 к выходному напряжению коммутатора 7 причем количество стугеней определяется коэффициентом деления деЛ 51 теля 14 частоты. В момент достижения кодам счетчика 8 своего,"аксималь" ного зпачения и формирования,на выходе комутатора 7 напряжения, соответствующего ордицате конечной тачки пеавога участка аппроксимации с помощьяо матрицы 16 и коммутатора 15 Отрабатываетс 51 послодняя сери 5 ступеней первого участка аппроксимации. После прихода нд управпя 1 ощий вход ко 1 путатора 15 последнего импульсатекущей серии импульсов, на выходе этого коммутатора также устанавливается напряжение, соответствующееординате конечной точки первого участ" ка аппроксимации(коду регистра 2). 5При достижении счетчиком 8 макси мального значения сигнал с выхода признака переполнения счетчика 8 переводит его в режим вычитания импульсов и поступает на входы управ ления регистров 1 и 11 и на выход 10 инициации, резрешая запись в регистры 1 и 11 кодов ординаты конечной точки и длительности второго участка аппроксимации, 15Далее функциональный генератор работает аналогично с той лишь разницей, что по мере уменьшения содержимого счетчика 8 коммутаторы 7 и 18 переключают выходы матрицы 6 в обрат ном порядке, формируя на своих выходах напряжения, скачкообразно изменяющиеся от выходного напряжения преобразователя 1 к выходному напряжению преобразователя 4, Так как при 25 этом направление переключения коммутатора 15 не изменяется, то при переходе к отработке второго участка аппроксимации сигнал с выхода признака переполнения счетчика 8 переводит 30 переключатель 17 в такое состояние, при котором первый вход матрицы 1 б подключается к выходу коммутатора , а второй вход - к выходу коммутатора 18, В результате напряжение на выходе функционального генератора начинает ступенчато изменяться от уровня соответствующего ординате конечной точки первого участка аппроксимации (кода регистра 2), до уровня, соответствующего арцинате конечной точки второго участка (кода регистра 1). Переход к отработке последующего третьего участка, реверс счетчика 8 и изменение состояния переключателя 17 выполняются в момент завершения отработки второго участка по сигналу с выхода признака обнуления счетчика 8 и т,д.Таким образом, за интервал времени между каждыми двумя соседними переключениями коммутаторови 18 изменение выходного напряжения предла-, гаемого функционального генератора имеет ступенчатый характер, амплитуда каждой ступени которого меньше амплитуды скачкообразного изменения напряжения на выходе известного устройства на том же участке функции) в число раз, равное коэффициенту деления делителя 14 частоты, что определяет повышение точности генерирования заданных функций. Время переключения ключей в,10 - 10 развменьше времени генерации одной ступени программы, поэтому всплески выход" ного сигнала генератора легко фильтруются схемой устройства.Указанные преимущества позволяют применять предлагаемьп функциональ-. ный генератор для задания очень медленных программ нагружения, требующих высокой стабильности и точности их генерации.1120363 Составитель С. Казинов Техред М. Гер гель Кор Черни к Закаэ 7745/38 одписн 5 г. Ужгород, ул. Проектная,фип едактор О. Юркове ВНИИПИ Госуда по делам и 3035, Москва,ююейЮ ал ППП "ПатенТираж 698 ственного комит обретенийи отк В, Раушская а СССтийбе д