Устройство для генерирования функционально изменяющихся напряжений

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОЯСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 903916(1)М КР 30 06 3 3/00 С 06 6 7/26 с присоединением заявки МВГосударственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(0888)ШТбилисский научно-исследовательский институт е 4 ияи средств автоматизации Научно-производственногообъединения ЭЛВАф(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ФУНЩИОНАЛЬНОИЗМЕНЯЮЩИХСЯ НАПРЯЖЕНИЙИзобретение относится к автомати-.ке и вычислительной технике, в частности к устройствам формированияаналоговых сигналов произвольнойфорьы в системах обработки и преобразования дискретной информации.Известен функциональный генератор,содержащий генератор опорной частоты,управляемый делитель частоты, блокпамяти, распределитель, блок сравнения кодов, счетчик, дешифратор,преобразователь код-напряжение иблок интеграторовЦ .Недостатками устройства являютсянедостаточное подавление импульсныхпомех при преобразовании и ограниченность класса воспроизводимых функ-.ций,Известен также функциональныйгенератор, содержащий генератор импульсов, дешифратор, триггер, блоккоммутации, блок счетчиков, сумматори преобразователь код-напряжение 2),Недостатками данного устройстваявляются наличие импульсных помехпри преобразовании и сложность перенастройки.Известным устройством являетсяустройство для генерирования Функционально-изменяющихся напряжений,содержащее управляемые переключатели, декодирующих резистивную матрицутипа й - 2 В, вход каждого разряда5 которой подключен к выходу соответствующего управляемого переключателя, триггерный счетчик, соединенныйвходом с выходом элемента ИЛИ, игруппу Формирователей число-импульсного кода приращений функции подключенных сигнальными выходами к входамэлемента ИЛИ, импульсными входами - к шинам ввода соответствующих опорных частот, а входами запуска - квыходам программного блока, причемуправляемые переключатели вместе срезистивной матрицей образуют цифроаналоговый преобразователь, входыкоторого подключены к выходам разрядов счетчикаГ 53.Недостатками известного устройстваявляются наличие импульсных помехв выходном сигнале, возникающих вмоменты изменения состояния счетчика,а также сложность перенастройки на25 произвольно задаваемые Функции.Цель изобретения - уменьшение уров-ня импульсных помех и упрощение перенастройки,Указанная цель достигается тем,ЗО что в устройство для генерированияфункционально-изменяющихся напряжений, содержащее управляемые переключатели, деформирующую резистивнуюматрицу типа В - 2 В, вход каждогоразряда которой подключен к выходусоответствующего управляемого переключателя, триггерный счетчик, соеди;ненный входом с выходом элемента ИЛИ,и группу формирователей число-импульсного кода приращений Функции, подключенных сигнальными выходами ко входам элемента ИЛИ, а импульснымивходами - к шинам ввода соответстнующих опорных частот, дополнительно введены и (где и - количестворазрядов триггерного счетчика) сумматоров по модулю два, а триггерныйсчетчик содержит по основному и вспомогательному триггеру в каждом разряде и входной инвертор, выход которого подключен к тактирующему входуосновного триггера первого разряда,причем вспомогательный триггер каждого 1-го (1 ( 1 ( и) разряда соединен прямым и инверсным выходами сЯ и В входами основного триггера1-го разряда, Я входом с инверснымвыходом основного триггера 1-го разряда и с тактирующим входом основного триггера (1+1)-го разряда, а Ввходом - с прямым выходом основноготриггера 1-го разряда и с тактирующивходом вспомогательного триггера(1+1)-го разряда, причем тактирующийвход вспомогательного триггера пеового разряда подключен ко входу инвертора, основной триггер и-го разрядасоединен инверсным выходом с первымуправляющим входом (и+1)-го управляемого переключателя, а прямым выходом - с первыми входами всех сумматоров по модулю два и со вторымуправляющим входом (и+1)-го упранляемого переключателя, подключенногосигнальными входами к шине нуленогопотенциала и к шине положительногоопорногонапряжения, а вспомогательный триггер каждого -го (2 ( ) 4 и)разряда соединен прямым выходом с(и- +2)-ным входом каждого из первыхсумматоров по модулю два, а инверсным выходом - с первым управляющим входом ) -го управляемого переключателя, подключенного вторым итретьим управляющими входами к соответствующим выходам ) -го сумматорапо модулю два, а сигнальными выходами - к шинам нулевого потенциала,положительного и отрицательного опорных напряжений, причем первый управляемый переключатель подключенпервым и вторым управляющими входамик соответствующим выходам первогосумматора по модулю два, а сигнальными входами - к шине нулевого потенциала и к шине отрицательногоопорного напряжения, причем каждый1-ый (11в,где щ - количествоинтервалов аппроксимации) формирователь. число-импульсного кода приращений функции соединен кодовым входом с шиной ввода двоичного кодасоответствующего приращения ординаты, а входом запуска - с управляющим выходом (1-1)-го формирователячисло-импульсного кода приращений.Кроме того, каждый формирователь(число-,импульсного кода приращенийфункции содержит счетчик и ключ,пеРвый и второй входы которого являются импульсным входом и входомзапуска формирователя, а выход является сигнальным выходом формирователя и соединен со счетным входом счетчика, установочный вход которого является кодоным входом формирователя,а выход переполнения - управляющимвыходом формирователя и подключен ктретьему входу ключа.На чертеже изображена блок-схема20 устройства (для случая и=4).Устройство содержит управляемыепереключатели 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5,резистивную матрицу 2 типа ВВ,вход каждого разряда которой подклю 25 чен к выходу соответствующего управляещого переключателя, сумматоры3"1, 3-2, 3-3, 3-4 по модулю два,триггерный счетчик 4, соединенныйвходом элемента ИЛИ 5, и группу форм Зр мирователей б число импульсного кодаприращений функции, подключенных сигнальными выходами ко входам элемента ИЛИ 5, импульсными входами - кшинам ввода соответствующих опорныхчастот Е,ЙГ , а кодовыми входами - к шийам ввода двоичных кодовсоответствующих приращений А,А ,А ординат, причем каждый 1-ый 1(1 4 1 ( щ,где щ - количество интервалов аппроксимации) формирова тель б соединен входом запуска суправляющим выходом (1-1)-го формирователя бСчетчик 4 содержит вкаждом разряде по основному триггеру7-1, 7-2, 7-3, 7-4, и по вспомога 45 тельному триггеру 8-1, 8-2, 8-3,8-4,а также содержит входной инвертор 9,выход которого подключен к тактирующему входу основного триггера 7-1первого разряда. Вспомогательныйтриггер 81 каждого 1-го (11и,где и - количество разрядов счетчика) разряда соединен прямым и инверсным выходами с Я и В входами основного триггера 7-1 1-го разряда, Явходом с инверсным выходом основноготриггера, 7-1 1-го разряда и с тактирующим входом основного триггера7-(1+1) (1+1) разряда, а В входомс - прямым выходом основного триггера7-1 1-го разряда и с тактирующим60 входом вспомогательного триггера8-(1+1) (1+1)-го разряда. Тактирующийвход вспомогательного триггера (в)первого разряда подключен к входуинвертора 9. Основной триггер 7-465 и-го разряда соединен инверсным вы903916 Сумма весов в коде Корректировочный Десятичные Грея вес числа Веса и коды Грея 16 8 4 2 4-2 0 0 1 1 ходом с первым управляющим входом(и+1)-го переключателя 1-5, а прямым выходом - с первыми входами всех сумматоров 3-1, 3-.2, 3-3, 3-4 по модулю два и со вторым управляющимвходом (и+1)-го переключателя 1-5,подключенного сигнальными входамик шине нулевого потенциала и к шинеположительного опорного напряжения 1+0 . Вспомогательный триггер 8- )каждого )-го (2 4 ,) 4 и) разряда ц соединен прямым выходом с (и-)+2)-ымвходом каждого из первых ) счмматооов 3-1,3-) по модулю два, а инверсным выходом - с первым управляющим входом )-го переключателя 1-), подключенного вторым и третьим управляющими входами к прямому и инверсному выходам )-го сумматора 3-,) по модулю два, а сигнальными входами к шинам нулевого потенциала, положительного и отрицательного опорных 0 напряжений Жо. Первый переключатель 1-1 подключен первым и вторым управляющими входами к прямому и инверсному выходам первого сумматора 3-1 по модулю два, а сигнальными 25 входами - к шине нулевого потенциала и .к шине отрицательного опорного напряжения Ц,.Каждый из формирователей б,содержит счетчик 10 и ключ 11, первый и второй входы которого являются импульсным.входом и входом запуска, а вы. ход является сигнальным выходоми соединен со счетным входом счетчика 10, установочный вход которого является кодовым входом, а выход переполнения - управляющим выходом и подключен к третьему входу ключа 11.Устройство работает следующимобразом.В предварительном состоянии на 40 формирователи б с соответствующих шин ввода подаются двоичные параллельные коды приращений ординат функции на каждом из интервалов аппрок,симации и опорные частоты, соответст вующие углам наклона генерируемой функции на каждом из интервалов аппроксимации. По приходу команды Пуск на вход запуска первого иэ формирователей б эти формирователи 50 последовательно вырабатывают на своих выходах число-импульсные коды, причем число и частоты импульсов на 0 0 0 0 0 0 0 О 1 2 0 0 1 0 4 выходе каждого из формирователей соответствуют определенному подинтервалу воспроизводимой функциональной зависимости.Формируемые сигналы с выхода элемента ИЛИ 5 поступают на вход счетчика 4, в котором происходит суммирование этих сигналов ( ри необходимости счетчик 4 может быть выполнен реверсивным). Счетчик 4 формирует результат суммирования в коде Грея. С этой целью информация считывается от вспомогательных триггеров, начиная с триггера (В) второго разряда. Состояние старшего разряда одинаково для нормального и отраженчого кода, поэтому информация о его состоянии снимается от основного триггера 7-4. Дальнейшее преобразование кода Грея в непрерывный выходной сигнал осуществляется с использованием обычной резистивной матрицы 2 типа ВВ, (при этом число разрядов матрицы на один больше, чем число двоичных разрядов используемого кода Грея (лополнительным разрядом является разряд, вход которого подключен к выходу переключателя 1-1). Это вызвано особенностью суммирования весов в коде Грея при его преобразовании в непрерывный сигнал. Например, если в нормальном двоичном коде разрядные веса имеют значения 2" ", 2"о2, 2 , 2 ,(в нашем случае число разрядов .равно .4, и следовательно 2 , 2 , 2 , 2 ), то в коде Грея весааоимеют значения 2", 2 "2 р 2 ,2 р (в нашем случае 2",2,2 ,2"). Кроме этого, в коде Грея веса имеют разные знаки, положительные для данного разряда, если число единиц во всех старших разрядах четное, отрицательное, если число единиц нечетное. При использовании перечисленных весов возникает также необходимость в формировании дополнительного (корректирующего) разряда, вес которого минус 1, если число Единиц во всех разрядах нечетное, нуль, если число Единиц всех разрядов четное.В таблице приведены соответствия, показывающие принцип работы предложенного устройства в части цифроаналогового преобразования.903916 Продолжение таблицы Веса и коды Грея Сумма весов в коде Грея16 8 4 О 1 1 О О 1 1 1 0 1 0 1 8-4+2 1 0 0 1 О О 1 О1 1 1 1 1 1 О О 1 О О 1 1 О О 1 О О О 16-816-8+216-8+4-216-8+416-416-4+216-2 10 13 15 50 Формула изобретения Отрицательный знак разрядных весов обеспечивается с помощью переключателей путем коммутации на соответствующий разряд матрицы ЕВ опорного напряжения отрицательного знака. Переключатели 1-1,1-5 работают таким образом, что в зависимости от наличия входного сигнала на одном из их управляющих входов, ко входу соответствующих разрядов матрицы 2 подключается или шина нулевого потенциала, или шина положительного опорного напряжения, или шина отрицательного опорного напряжения. При этом, если на прямом выходе данного разряда счетчика кода Грея сигнал с 11 (1 на его инверсном выходе), то к выходу соответствующего переключателя подключена шина нулевого потенциала. Если на прямом выходе этого разряда1 1 (ф 10 1 ф на инверсном выходе) то инверсный выход разряда не меняет состояние переключателя, и в этом случае переключатель управляется выходными сигналами соответствующего сумматора по модулю два, таккак ко входам сумматоров переключены прямые выходы разрядов. Например,если число фЕдиниц во всех старших разрядах относительно просматриваемого четное, то сигналом с прямого выхода сумматора по модулю два ко входу разряда матрицы подключается положительное опорное напряжение, а если число таких 1 Единицф нечетное - то подключается отрица" тельное опорное напряжениеТаким образом, предлагаемое уст )ройство по сравнению с известнымпозволяет обеспечить как упрощениеперенастройки, так и уменьшение уровня импульсных помех (выбросов напряжения), возникающих при переходе сосЗ 5 тояний счетчика через границы неоднозначности. Так, в известном устройстве максимальное значение этих помех возникает при переходе от числаО 111(2 - 1) к числу 1000,.0(2 ) 4 О и наоборот и составляет по амплитуде50 от полного выходного напряженияцифроаналогового преобразованияВпредлагаемом устройстве, использующим код Грея, при переходе от числа 45 к числУ инФормация изменяется тольков одном из разрядов и неоднозначность сводится к 50 веса младшегоразряда, т.е. амплитуда импульснойпомехи уменьшается в 2 раз. 1. Устройство для генерированияФункционально-изменяющихся напряже ний, содержащее управляемые переключатели, декодирующую резистивную, матрицу типа ВИ, вход каждого разряда которой подключен к выходусоответствующего управляемого перекщо лючателя, триггерный счетчик, соединенный входом с выходом элементаИЛИ, и группу Формирователей числоимпульсного кода приращений Функции,подключенных сигнальными выходамико входам элемента ИЛИ а импульсными входами - к шинам ввода соответствующих опорных частот, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения уровня импульсных помех и упрощения перенастройки, в .устройство дополнительно введены и (где и - количество разрядов триггерного счетчика) сумматоров по модулю два, а триггерный счетчик содержит по ос" новному и вспомогательному триггеру в каждом разряде и входной инвертор, выход которого подключен к такти рующему входу основного триггера первого разряда, причем вспомогательный триггер каждого 1-го (11 ( и) разряда соединен прямым и инверсным выходами с Я и В входами основного 15 триггера 1-го разряда, Я входом с инверсным выходом основного триггера 1-го разряда и с тактирующим входом основного триггера (1+1)-го разряда, а В-входом с прямым выходом основно- Щ го триггера 1-го разряда и с тактирующим входом вспомогательного триггера (1+1)-го разряда, причем тактирующий вход вспомогательного триггера первого разряда подключен ко вхо" ду инвертора, основной триггер и-го разряда соединен инверсным выходом с первым управляющим входом (и+1)-го управляемого переключателя, а прямым выходом - с первыми входами всех сумматоров по модулю два и со вторым управляющим входом (п+1)-го управляемого переключателя, подключенного сигнальными входами к шине нулевого потенциала и к шине положительного опорного напряжения, а вспо" З 5 могательный триггер каждого ) -го (2 4 ) 4 и) разряда соединен прямым выходом с (и-) +2)-ным входом каждого из первых ) сумматоров по модулю два, а инверсным выходом - с первым уп равляющнм входом ) -го управляемого переключателя, подключенного вторыми третьим управляющими входами ксоответствующим выходам ) -го сумматора по модулю два, а сигнальнымивходами к шинам нулевого потенциала,положительного и отрицательного опорных напряжений, причем первый управляемый переключатель подключен пер"вым и вторым управляющими входами ксоответствующим выходам первого сумматора по модулю два,а сигнальнымивходами - к шине нулевого потенциалаи к шине отрицательного опорного напряжения, причем каждый 1-ый (14 Ца,где в - количество интервалов аппроксимации) Формирователь число-импульсного кода приращений Функции соеди"нен кодовым входом с шиной вводадвоичного кода соответствующего приращения ординаты, а входом запускас управляющим выходом (1-1)-го Фор"мирователя число-импульсного кодаприращений.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждыйформирователь число-импульсного кода приращений Функции содержит счетчик и ключ, первый и второй входыкоторого являются импульсным входоми входом запуска формирователя, авыход является сигнальным выходомформирователя и соединен со счетнымвходом счетчика, установочный входкоторого является кодовым входомФормирователя, а выход переполненияуправляющим выходом формирователяи подклЮчен к третьему входу ключа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 389519, кл. 6 06 0 7/26, 1971.2, Авторское свидетельство СССРР 389507 кл, С 06 С 15/20, 1971.3. Патент США Р 3529138,кл. 235-150.53, опублнк. 1970 (прототип).903916Составитель С. Казинов Редактор Ю. Середа Техред С.Мигунова Корректор М. Коста Заказ 127/33 Тираж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4