Функциональный генератор

 

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 подключенной каждым i-M ) выходом к i-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 входом управления записью третьего регистра , подключенного информационным входом к шине ввода кода длительности участка, а выходом - к входу управляемого генератора импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизводимости функций, в него введены вторая декодирующая резисторная матрица , второй и третий комм таторы, 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 выходам второй декодирующей резис-торной матрицы, соединенной первым и вторым входами с выходами управляемого переключателя, подключенного уп ..равляющими входами к выходам призначков обнуления и переполнения реверсивного счетчика, а сигнальными входами - к выходам первого и второго коммутаторов, причем первый коммутатор соединен (п+1)-м сигнальным входом с выходом второго цифроаналогового преобразователя, а второй коммутатор подключен управляющими входами к выходам разрядов реверсивного счетчика, первым сигнальным входом - к выходу первого цифроаналогового .преобразователя, а каждым i-M

СО 03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОР(:НОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3608524/18-24 (22) 22.06.83 (46) 23.10.84. Бюл. У 39 (72) М.М. Галкин, .С.A Орехов, Б.П. Подборонов и A.ß. Стерлин (53) 681.335(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

h" 343276, кл. С 06 3 3/00, G 06 G 7/26, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР ш 1019464, кл. С 06 G 7/26, 1981.

3. Авторское свидетельство СССР

М - 9266796, кл. G 06 G 7/26, С 06 3 3/00, 1980 (прототип) ° (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 подключенной каждым i-м (1

i-м (2<оп+1) сигнальным входом — к

,(i — 1)-му выходу первой декодирующей резисторной матрицы.

1120363

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение, в частности, в гиб ридных вычислительных и управляющих системах для воспроизведения функций, заданньг кодами узловых значений ординат и длин участков аппроксимации, причем наиболее целесообразным является применение изобретения в системах автоматического управления для испытаний на статическую прочность и ползучесть образцов материалов и эле-. ментов механических конструкций (в частности, авиационных), где требуется высокая точность задания нагрузок и стабильность поддержания их в течение длительного времени (часы, сутки, месяцы), Известен функциональный генератор, содержащий регистры, цифроаналоговые преобразователи, генератор импульсов, счетчик и элементы задержки f1) .

Недостатком функционального генератора является пониженная точность воспроизведения функций из-за кусочно-ступенчатого характера отработки участков аппроксимации и равномерноE o характера разбиения па отдельные участки аппроксимации.

Известен также функциональный гeiiepaтор, содержащий генератор импульсов, двбичный счетчик, счетчик с управляемой разрядностью, блок сдвига кода, цифроаналоговые преобразователи и блок формирования сигнаГ -1 35 ла инициации ь2" .

Недостатком генератора является сложность технической реализации при повышенньгс требованиях к точности

10 во спр сиз ведения функции.

Наиболее близким к изобретению является 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, подключеннои каждым i-м (1 i n, где и — колич ство выходов матрицы) выходом к

1-му сигнальному входу первого коммутатора, соединенного управляющими 55 входами с выходами разрядов реверсивного счетчика. Выходы признаков обнуления и переполнения счетчика обт единевы (с помощью элемента И1Н1) в общий Выход переполнения счетчика, яв-, ляющийся также выходом с.-ггпала иEIEI циации функционального генератора и подключенный к входу управ pEIHR -.аписью третьего регистра, соеднненнoго информационным входом с осиной ВВо да кода длительности участка, а Elhi ходом — с входом управляемого "=E е— ратора. импульсов. Входы управления записью первого и второго регистров для случая аппроксимации функции на каждом участке одним и тем же типом зависимости, например отрезком прямой линии, подключены к выходам признаков

Обнуления и переполнения реверсивпoГО счетчика ссответственнО, Бхо,:, счет чика соединен с выходом управляемого генератора, а шины ввода кодов уз Io вых значений ординат .:. Длитс ьностей участков через соответствующие буферные регистры подключены к и,.:фронoiiy выходу блока управления (микропро— цессора), вход которого соедине;. с выходом инициирующего сигнала )3j .

Недостатком известного устройства является пониженная инструга нтальная точность генерирсвани," функций из-за кусочно-ступенчатого ..:.арактера отработки каждого участка аппроксимации.

Цель изобретения †:Ioi.IEIE.ение точности воспроизводимости функций.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный генератор, содержащий первьгй и второй регистры, подключенные информационнымн входами к шине ввода кодов узловых значений функции, а выходами — к входам перного и второго цифроаналого;.ых преобразователей соответствен*;o, выходы которых соединены с первым и вторьм входами первой декодирующей резисторной матрицы, соответственно подключенпой каждьпf 1-и (1 |оп) Выходом к

1-му сигнальному входу первого комму-.àòîðà, соединенного управляEoi i «

ВХОдами с выходами разрядОВ ревсрсиВ ного счетчика., подкл|оченного выходом признака обнуления к вхоцу управления записью второго регистра и входу элемента ИИ, а выходом признака переполне1.-ия: к входу управления загисыо первого регистра и второму входу элемента ИЛИ,, выход которого является выхОдОм сигнала инициации функционального генератора и соединен с входом управления запь::съю

63 ния записью первого регистра 1 и вто- рому входу элемента ИЛИ 9..Выход элемента 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

i-м (1<Ып, где n — - количество выходов матрицы) выходом к i-му сигналь ному входу первого коммутатора 7, соединенного управляющими входами с выходами разрядов реверсивного счетчика 8. Счетчик 8 подключен выходом признака обнуления к входу управле- 55 ния записью второго регистра 2 и входу элемента ИЛИ 9, а выходом признака переполнения — к входу управлетретьего регистра, подключенного ин-1 формационным вХодом к шине ввода кода длительности участка, а выходом « .lb входу управляемого генератора импульсов, введены вторая декадирующая резисторная матрица, второй и третий коммутаторы, управляемый переключатель и делитель частоты, соединенный выходом с входом реверсивного счетчика, а входом — с выходом управ- 1ð ляемого генератора импульсов и управляющим входом третьего коммутатора, выход которого является выходом функционального генератора, а сигнальные входы подключены к выходам второй декодирующей резисторной матрицы, соединенной первым и втарыл< Вхо» дами с выходами управляемого переключателя, подключенного управляющими входами к выходам признаков обнуления и переполнения реверсивного счетчика, а сигнальными входами — к выходам первого и второго коммутаторов, причем первый коммутатор соединен (и+1)-м сигнальным входом с выхо- р5 дом второго цифроаналогового преобразователя, а второй коммутатор подключен управляющими входами к выходам разрядов реверсивного счетчика, первым сигнальным входом — к выходу первого цифроаналогового преобразователя, а каждым i-м (26ihn+1) сигнальным входом — к (1-1)-му выходу первой декодирующей резисторной матрицы.

На чертеже изображена блок-схема

35 предлагаемого функционального генератора. сигнала инициации и соединен с vxoдам управления записью третьего регистра 11, подключенного информационным входам к шине 12 ввода кода длительности участка, а выходом — к вхо ду управляемого генератора 13 импуль сов. Целитель 14 частоты соединен выходом 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 коммутатора 15 подключены к выходам второй декодирующей резисторнай матрицы 16,.

1 соединенной первым и вторым входами

Ю с выходами управляемого переключателя 17. Последний подключен управлянншпп входами к выходам признаков обнуления и переполнения счетчика 8, а сигнальными входами — к выходам первого и второго коммутаторов 7 и 18. Первый коммутатор 7 соединен (и+1)-,м сигнальным входом с выходом второго цифроаналогового преобразователя 5. Второй коммутатор 18 под- ключен управляющими входами к выходам разрядов счетчика 8, первым

1 сигнальным входом — к выходу первого цифроаналогового преобразователя 4, а ка.::цым i-м (2

i i 20363

Генератор работает следующим Образом.

Перед началом работы обнуляются ре. г!!стры I, 2 и 11 и счетчик 8. Сигнал с выхода признака обнуления счетчи-. ,ка 8 поступает íà входы управления регистров 2 и 11 и на выход 10 инициац!1и, разрешая запись в регистр 2 кода ординаты конечной (узловой)

10 точки первого участка аппроксимации, а в регистр I — кода длительности пЕрвого участка аппроксимации. По

cTIJ налу "Пуск" (цепи припедения узлов в исходное состояние и за;туска функционального генератора на чертеже не и-.îáðàæåíû) включается генератор 13, частоты следования импульсов на выходе которого соответствует коду регистра 11. Счетчик 8 подсчитывает >0 импульсы, прошедш>-.е через делитель

17! частоты, и форм!!!>ует линейно возра стающ!кг! От нуля д 0 максимапьнсгО зиачен!I i код развертки первого участка а !!!!pскс>II 1!! Ции поступаю!Б7!и на уп равля!ощ>IO входы коммутаторов 7 и 18.

Сигнальные входы коммутаторов 7 и 18 подключены к выходам матрицы 6 и преобразователей 4 и 5 таким образом, что для каждого состояния счетчика 8 к вь!ходу„ коммутатора 18 подключен г!ервый в!.!вод одного из резисторов матрицы 6, а к выходу коммутатора 7 второй вывод того же регистра из цепочки последовательно соединенных

poзисторов матрицы 6. Прп нулевом

35 состоянии счетчика 8, когда к выходам коммутаторов 7 и 18 подключены их гервые сигнальные входы, напряжение на выходе коммутатора 18 равно выход40 ному напряжению пр еобраз ователя 4 (т.е, соотвстствует ординате началь— ной точки первого участка аппроксимации), а напряжение на вь!ходе коммутатора 7 отличается от выходного напряжения коммутатора 18 на величи 5 ну падекч!я напряжения на первом из резисторов матрицы 6, подключенном

nc.pDbP.! выводом I< BbIKQ7>v преОбразОватепя 4, По мере увеличения кода счетчика 8 коммутаторы 7 и 18 переключа50 ются таким образом что их вь!ход Ib!e .

Hanp>I>:,"a!1èÿ постоянно приближаются к выкодпс1!у напряжению преобразователя 5, причем при каждом перекл очении разность напряжений между выходами коммутаторов 18 и 7 становится раг,ной падению напряжения на очередном из резисторов матрицы 6.При достижепии кодом счетчика своего максимального значения, когда к выходам коммутаторов 18 и 7 подключены их (I.+1)-е сигнальные входы, выходное напряжение коммутатора 7 становится равным !зыходному напряжению преобразователя 5 (т.е. соответствует ординате конечной точки первого участка агпроксимации), а выходное напряжение коммутатора 18 отличается от него на величину пацепия напря>кения на последнем резисторе цепочки пос— ледовательно соединенных резистopов матрицы 6.

Быходные напряжения коммутаторов 7 и 18 через управляемый переключатель 17 поступают на входы матрицы 16. Б процессе работы, после каждого перехода коммутаторов ", и 18 в новое состояние, на управляюший вход коммута" îðà 15 поступает серия импульсов, количество которых равно коэффициенту деления делиiеля 1ч частоты., Эти импульсы последовательно изменяют состояние коммутатора 15, в, результате чего его выход поочередно подключается к выводам резисторов матрицы 16, начиная с первого вывода первого резистора (т.е. с первого входа матрицы 16) и заканчивая вто—

pbM выводом последнего резистора цепочки последовательно соединенных резисторов матрицы 16 (т.е. с второго входа матрицы 16). После очеред: Ого изменения состоя-!ия счетчика 8 и ксммут!!Торов 7 и I 8 на управв.!яющий вхоц коммутатора 15 приходит следую цая серия импульсов, коммутируя его входы таким же образом. При этом выходное напряжение коммутатора 15, являющееся выходным напряжением функциональногс генератора, каждый газ изменяется ступенчато от вьходпого ьапряжения коммутатора 18 к выходному напряжению коммутатора 7„ причем количество стугеней определяется коэффициентом деления де:.1Теля 14 частоты. В момент достижения кодом счетчика 8 своего максимального зпачения и формирования .на выхс7 е коммутатора 7 напря>кения, соответствующего ординате конечнсй точки перво!"О участка! апп!>Оксимации с помощью матрицы 16 и ксммута" îða 15

ОтрабатываетсЯ пОслсдняЯ сериЯ ступеней первого участка аппроксимации.

После прихода на управляющий вход ком::-:утатора 15 последнего импульса

1120363 текущей серии импульсов, на выходе этого коммутатора также устанавливается напряжение, соответствующее ординате конечной точки первого участка аппроксимации(коду регистра 2). 5

При достижении счетчиком 8 макси мального значения сигнал с выхода признака переполнения счетчика 8 переводит его в режим вычитания импульсов и поступает на входы управления 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. 15

Далее 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- 20 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 16 подключается к выходу коммутатора 7, а второй вход --к выходу коммутатора 18. B результате напряжение на выходе функционального генератора начинает ступенчато изменяться от уровня., соответствующего ординате конечной точки первого участка аппроксимации (кода регистра 2), до уровня, соответствующего орпинате 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 коммутаторов ? и 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 раз е меньше времени генерации одной ступени программы, поэтому всплески выходного сигнала генератора лег <о фильтруются схемой устройства.

Указанные преимущества позволяют применять предлагаемьп функциональный генератор для задания очень медленных программ нагружения, требую щих высокой стабильности и точности их генерации.

1120363

Составитель С. Казинов

Редактор О. Юрковецкая Техред И.Гергель Корректор С. Черни

Закаэ 7745/38 Тираж 698 Подписное

ВЙИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, В-35, Раушская наб., д. 4/5

Ю Йю

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4