Функциональный генератор

 

1. 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 преобразовдтелей соответственно, выходы которых соединены с первым и вторьш входами декодирующей резисторной матрицы,подключенной выходами к информационным входам первого коммутатора , соединенного управляющими входами с выходами разрядов реверсивного счетчика, подключенного выходом признака обнуления к входу управления записью первого регистра и первому входу элемента ИЛИ, а вькодом признака переполнения - к входу управ- . ления записью второго 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 воспроизведения функщ й, в iTero дополнительно введены экспоненциальный интерполятор, второй коммутатор, триггер, накопительный конденсатор, группа токозадаю цих резисторов и делитель частоты, соединенный выходом с входом реверсивного счетчика, а входом - с вькодом управляемого генератора импульсов, управляющим входом второго коммутатора и первым входом триггера, подключенного выходом к первым выводам токозадающих резисторов группы, соединенных вторыми выводами с соответствующим информационс S ными входами второго коммутатора, подключенного вькодом к управляющему входу экспоненциального интерполятора , второму входу триггера и первой юбкладке накопительного конденсатора, соединенного второй обкладкой с шиной нулевого потенциала функционал ьного генератора, а выход первого коммутатора подключен к сигнальному входу экспоненциального интерполятора , выход которого является выходом функционального генератора. 2. Генератор по п.1, отли№ чающийся тем, что экспоненциальный интерполятор содержит выходной повторитель, накопительный конденсатор, токозадающий резистор и ключ, сигнальный и управляющий входы которого являются входами экспоненциального интерполятора, а выход ключа через токозадающий резистор ;.соединен с входом выходного повтори-у теля и первой обкладкой накопительного конденсатора, подключенного второй обкладкой к ишне общего потенциала функционального генератора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

091 (Ю

g g С 06 С 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3608525/18-24 (22) 22.06.83 (46) 23. 10.84. Бюл. У 39 (72) А.К.Вакула, Б.П.Подборонов, А.А.Рода и А.Я.Стерлин (53) 681.335(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 809328, кл. С 06 С 7/26, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 1019464, кл. С 06 С 7/26, 1981.

3. Авторское свидетельство СССР

В 926679, кл. G 06 С 7/26, С 06 J 3/00, 1980 (прототип). (54)(57) 1. 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 декодирующей резисторной матрицы, подключенной выходами к информационным входам первого коммутатора, соединенного управляющими входами с выходами разрядов реверсивно" го счетчика, подключенного выходом признака обнуления к входу управления записью первого регистра и первому входу элемента ИЛИ, а выходом признака переполнения — к входу управления записью второго 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 длительчости -участка, а выходом— к входу управляемого генератора импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения функций, в йего дополнительно введены экспоненциальный интерполятор, второй коммутатор, триггер, накопительный конденсатор, группа токозадающих резисторов и де литель частоты, соединенный выходом с входом реверсивного счетчика, а входом — с выходом управляемого генератора импульсов, управляющим входом второго коммутатора и первым входом триггера, подключенного выходом к первым выводам токозадающих резисторов группы, соединенных вторыми выводами с соответствующими информационными входами второго коммутатора, Я ъ Ф подключенного выходом к управляющему входу экспоненциального интерполятора, второму входу триггера и первой юбкладке накопительного конденсатора, соединенного второй обкладкой с шиной нулевого потенциала функциональ.ного генератора, а выход первого коммутатора подключен к сигнальному входу экспоненциального интерполятора, выход которого является выходом функционального генератора.

2. Генератор по п.1, о т л и— ч а ю щ H и с я тем, что экспоненциальный интерполятор содержит выходной повторитель, накопительный конденсатор, токозадающий резистор и ключ, сигнальный и управляющий входы которого являются входами экспоненциального интерполятора, а выход ключа через токозадающий резистор соединен с входом выходного повтори- теля и первой обкладкой накопительно- го конденсатора, подключенного второй обкладкой к шине общего потенциала функционального генератора.

Изобретение относится к автомати-: ке и вычислительной технике и может найти применение, в част««ости, в гибридных вычислительных и управляк>щих системах для воспроизведения функций, заданных кодами узловьгх значений ординат и длительностей участков аппроксимации, причем наиболее целесообразным является применение изобретения в качестве генератора возбуждения в разомкнутых системах управления при частотных испытаниях ав«гацион««ьгх и других типов конструкций.

Известен <«>ункциональнь«й генератор, содержащий счетчик, генератор импульсов, многофазный мультивибратор, блок опорньгх напряжений, кл««>чи, циф—

poà«ràëoão«3b!å множительные блоки, резисторы, интегратор и ;налоговый запоминающий элемент (1 .

Недостатком «Ьу««кцио««аль««огo генератора является ггониженная точность воспроизведен»я функций из-за равномерного характера разбиения на участки аппроксимации.

Известен также функциональ««ый генератор, содержащий два цифроаналоговых преобразователя кодов узловых значений «Ьункции, дешифратор кода длительности участка, генератор им.пульсов, двоичный счетчик, счетчик с управляемой разрядностью, блок формирования импульса и««ииугации, блок сдвига кода и выходной цифроаналогоebrA преобразователь с фильтром нижних частот (2) .

Педостатком функционального гене— ратора является сложность конструктивной реализации при повышенных требованиях к точности воспроизведения функций.

1О

35 ности участка, а выходс. -! — с входом управляемого генератора импульсов, Входы управления записью первого и второго. регистров дпя случая аппроксимации функции на каждом у частке одним и тем же типом линии, например отрезком прямой, подключены к вьгхсдам пр!«знаков обнуления и переполнения реверсивного счетч»ка соответственно, вход счс тчика соединен с выходом угг— равляемогс генератора импульссэ, а шины ввода кодов через сооT«åòoòâóèщие буферные регистры подключены к выхода: блока управления, соединенного входом с выходом сигнала инициа ;zrzr .>1

Недостатком известного устройства я вля ется пс ««иженная To>I!roc! ь H(>c«Ip с изведения функций из-за усач»с-ступенчатого характера отработки кгждого из участков аппроксимации.

Цель изобретения — повышени» точности воспроизведения функций.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный генератор,, содержащий первый и второй регистры, подключенные информационными входами к шине ввода кодов узловых значений функции, а вьгходами — к входам первого и второго цид>роаналсгсвьгх преобразователей соответственно, ы«>гхсг«ь«которых соединены с первым и вторым гходами декадирующей резисторнсй матрицы, подключенной выходами к информационным входам первого коммутатора, соединенного управля вщими входами с

203î4

7. помощью э:«еме««та ИЛН>) в or>!>I.IA выход перепог«пения счетчика, являющийся также выходом сигнала инициации функциснального генератора и псдключенны» к входу управления записью третьего регистра, соединенного:.«нформационным вxодсл! с шиной ««вода кода длит е>Iь

Наиболее близким к изобретению является функциональный генератор, содержа«ций первый и второй регистры, подключенные информационными вхо— дами к шике ввода кодов узловых значений функции, а выходами — к входам пepvoro и второго цифроаналоговых преобразователей соответственно„ выходы которых соединены с первым и вторым входами декодирующей резисторrozr матрицы, подключенной выходами к информационным вхоцам коммутатора, "oединснного управляющими .входами с выходами разрядов реверсивного счетчика. Выходы признаков обнуления и переполнения счетчика объединены (с выхопами разрядов реверсивного счетчика, подключенного выходом IIpz .çíàка обнуления к входу управле« ия записью первого регис".ðà и первому входу элемента ИЛИ, а выходом признака переполнения — к входу управления записью второго регистра и второму входу элемен" à ИЛИ, выход r,oтсрого является вьгходом сигнала инициации функционального генератора и соединен с входом управления записью третьего регистра, подключенного информацион««ь«ь! входом к шине ввода кода длительности участка, а выходом — к входу управляемого генератора импульсов, дополнительно введены эксггсненциаль3 11203 ный интерполятор, второй коммутатор, триггер, накопительный конденсатор, группа токозадаюших резисторов и делитель частоты, соединенный выходом с входом реверсивного счетчика, а входом — с выходом управляемого генератора импульсов, управляющим входом второго коммутатора и первым входом триггера, подключенного выходом к первым выводам токозадающих резисторов группы, соединенных вторыми выводами с соответствующими информационными входами второго коммутатора, подключенного выходом .к управляющему входу экспоненциального интерполя- 15 тора, второму входу триггера и первой обкладке накопительного конденсатора, соединенного второй обкладкой с шиной нулевого потенциала функционального генератора, а выход первого коммутатора подключен к сигнальному входу экспоненциального интерполятора, выход которого являегся выходом функционального генератора. 25

Кроме того, экспоненциальный интерполятор содержит выходной повторитель, накопительный конденсатор, токозадающий резистор и ключ, сигнальный и управляющий входы которого являются входами экспоненциального интерполятора, а выход ключа через токозадающий резистор соединен с входом выходного повторителя и первой обкладкой накопительного кон35 денсатора, подключенного второй обкладкой к шине общего потенциала функционального генератора.

На чертеже изображена блок-схема

40 предлагаемого функционального гене-. ратора.

Устройство содержит первый и ВТо рой регистры 1 и 2, подключенные информационными входами к шине 3 45 ввода кодов узловых значений функции, а выходами — к входам первого и второго цифроаналоговых преобразователей 4 и 5 соответственно. Выходы преобразователей 4 и 5 соединены с 50 входами декодирующей резисторной матрицы 6, подключенной выходами к информационным входам первого коммутатора ?, соединенного управляющими входами с выходами разрядов реверсив- 55 ного счетчика 8. Счетчик 8 подключен выходом признака обнуления к входу управления записью первого регистра

64

1 и входу элемента ИЛИ 9, а выходом признака переполнения — к входу управления записью второго регистра 2 и второму входу элемента ИЛИ 9. Выход элемента ИЛИ 9 является выходом

10 сигнала инициации и соединe« с входом управления записью третьего регистра 11, попключенногo информационным входом к шине 12 ввода копа длительности участка, а выходом— к входу управляемого генератора 13 импульсов. Делитель 14 частоты соеди-. нен выходом с входом реверсивного счетчика 8, а входом — с выходом гене. ратора 13, управляющим входом второго коммутатора 15 и первым входом триггера 16, Триггер 16 подключен выходом к первым выводам токозадающих резисторов группы 17, соединенных вторыми выводами с соответствующими информационными входами второго коммутатора 15. Выход коммутатора 15 подклеен к управляющему входу экспоненциального интерполятора 18, вто- рому входу триггера 16 и первой обкладке накопительного конденсатора 19, соединенного второй обкладкой с шиной нулевого потенциала. Сигнальный вход интерполятора 18 подключен к выходу коммутатора 7. Интерполятор

18 выполнен на выходном повторителе

20, ключе 21 и апериодическом звене, образованном токозадающим резистором

22 и накопительным конденсатором 23.

Реверсивный счетчик 8 содержит собственно счетчик, дешифраторы признаков обнуления и переполнения триггер реверса. Управляемый генератор 13 может быть выполнен на управляемом делителе частоты, подключенном управляющим входом к входу генератора 13, а счетным входом — к шине опорной частоты.

Генератор работает следующим образомм.

Перед началом работы обнуляются регистры f, 2 и 11, счетчик 8 и конденсаторы 19 и 23 ° Сигнал с выхода признака обнуления счетчика 8 поступает на входы управления записью регистров 1 и 11 и выход инициации, разрешая запись в регистр 1 кода ординаты конечной точки первого участка аппроксимации, а в регистр 11

Г кода длительности первого участка аппроксимациям. По сигналу "Пуск" (цепи приведения узлов в исходное состояние и запуска устройства не

1120364 показаны) включается генератор 13, частота следования импульсов на выхо" де которого соответствует коду регистра 11. Счетчик 8 подсчитывает импульсы, прошедшие через делитель 14 5 частоты, и формирует линейно возрастающий от нуля до максимального значения код развертки первого участка аппроксимации, поступающий на управляющие входы коммутатора 7. Последн и переключает выходы матрицы 6 ,таким образом, что напряжение на его выходе изменяется ступенчато от нуля (Напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 5) до напряження, соответствующего коду ординаты конечной точки первого участка аппроксимации (напряжение на вьгходе цифроаналогового преобразователя 4). При достижении счетчиком 8 максимального значения сигнал с выхода признака переполнения счетчика 8 переводит его в режим вычитания импульсов и поступает на входы управления записью регистров 2 и 11 и выход 10, разрешая запись в регистры 2 и 11 кодов ординаты конечной точки и длительности второго участка аппроксимации. Далее функциональный генератор работает аналогично с той лишь 30 разницеЛ, что по мере уменьшения содержимого счетчика 8 коммутатор 7 переключает выходы матрицы 6 в обратном порядке. В результате напряжение на выходе коммутатора 7 изменяется ступенчато от напряжения, соответствующего ординате конечной точки первого участка аппроксимации, до напряжения, соответствующего ординате конечной точки второго участка аппро- 10 ксимации (напряжение на выходе преобразователя 5) . Переход к отработке следующего участка и реверс счетчика 8 осуществляется в момент обнуления счетчика 8 по сигналу с выхода его признака обнуления и т.д.

50 редного переключения коммутатора 7 с напряжение на конденсаторе 23 совпаВ процессе работы за время, соответствующее пребыванию коммутатора

7 в любом из устойчивых. состояний, на управляющий вход коммутатора 15 и на первый вход триггера 16 последовательно поступают импульсы с выхода управляемого генератора t3, число которых равно коэффициенту деления делителя 14 частоты. По приходу каждого такого импульса триггер 16 ус— танавливается в единичное состояние, а коммутатор 15 переходит в одно из устойчивых состояний (общее количестВо которых равно коэффициенту деления делителя 14), подключая второй конец одного из резисторов группы 17 к первой обкладке конденсатора 19.

Последний начинает заряжаться со скоростью, определяемой величиной выбранного резистора группы 17 и разностью потенциалов на его выводах.

Возросшее напряжение на конденсаторе 19 замыкает ключ 21 интерполятора 18, а в момент времени достижения порога срабатывания триггера 16 пе— реключает этот триггер в исходное (нулевое) состояние. Конденсатор 19 начинает разряжаться и возвращает ключ 21 интерполятора 18 в разомк-! нутое состояние. По приходу следующего импульса с выхода управляемого генератора 13 описанные действия повторяются таким образом, что за время пребывания первого коммутатора 7 в одном из устойчивых состояний второй коммутатор 15 поочередно подключает к первой обкладке конденсатора 19 каждый из резисторов груг.— пы 17.

За время каждого замыкания ключа 21 конденсатор 23 интерполятора частично заряжается (или разряжается) го экспоненциальному закону током, величина которого зависит от величины резистора 22 интерполятора и разности потенциалов на выводах этого резистора. Поскольку на каждом ин— тервале времени постоянства состояние коммутатора 7 величина этой разности потенциала принимает наибольшее значение в момент первого переключения коммутатора 15 и замыкания ключа 21, а наименьшее значение — в момент последнего переключения коммутатара 15 и замыкания ключа 21, то величины резисторов группы 17 подбираются таким образом, что приращения напряжения на обкладках конденсаторов 23 интерполятора за время каждого замыкания ключа 21 на интервале постоянства состояния коммутатора 7 равны. Суммарная длительность замыканий ключа 21 на интервале постоянства состояния коммутатора 7 выбирается такой, что к моменту времени очедает (с заданной точностью) с напряжением на выходе коммутатора 7. Напряжение на конденсаторе 23 через пов112 торитель 20, обладающий высоким входным сопротивлением, передается на выход функционального генератора.

Таким образом, за время между каждыми двумя соседними переключателями коммутатора 7 выходное напряжение функционального генератора изменяется с одинаковыми приращениями по кусочно-экспоненциальному закону, более близкому к воспроизводимой функции, чем скачкообразный закон изменения напряжения на выходе известного функционального генератора, что и определяет повышение точности генеОЗЬ4 8 рирования заданных функций. При этом формирование выходного напряжения в виде последовательности экспоненцнальных отрезков, каждый из которых

5 отделяется от, другого соответствующим отрезком прямой, позволяет в широких пределах изменять частоту управляемого генератора 13 и тем самым обеспечивает заданную точность воспроизведения функций при минимальном количестве разбиений их на участки аппроксимации. Такое разбиение позволяет минимизировать объем цифровой информации о параметрах генерируе15 мых функций.

ВНИИПИ Заказ 7745/38 Тираж 698 Подписное

Филиал ППП "Патент", r,Уагород, уаЛроектнаа, 4