Функциональный генератор напряжения ступенчатой формы

 

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ ФОРМЫ, содержащий первый задающий генератор импульсов , триггер управления, реверсивньй h-разрядный счетчик импульсов и дешифратор, отличающ и и с я тем, что., с целью расширения области применения и повышения надежности за счет упрощения управления генератором, в него введены второй задающий генератор импульсов , элемент ИЛИ, два элемента ЗИ, аппроксимирующая диодная цепочка, вьшолненная на п последовательно включенных диодах, разделительный диод, три токозадающих резистора, причем выходы первого и второго задающих генераторов импульсов подключены к первым входам соответствующих элементов ЗИ, вторые входы которых подключены к входам задания режима работы функционального гене ратора, а выходы подключены к входам соответственно прямого и обратного счета реверсивного п-разрядного счетчика импульсов и к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу синхронизации реверсивного п -разрядного счетчика импульсов, выходы которого подключены к информационным входам дешифратора, нулевой выход которого через разделительный диод подключен к первому крайнему выводу аппроксимирующей диодной цепочки, являю Л щемуся выходом функционального генератора , и который через первый токозадающий резистор соединен с пшной питания, которая через второй и Третий токозадающие резисторы соединена с нулевым и п-м выходами дешифратора и соответственно с первым и вторым входами триггера управления , прямой и инверсный выходы ISD которого подключены к третьим входам со со соответственно первого и второго элементов ЗИ, выходы дешифратора с первого по (п-1)-й подключены к со-sj ответствующим промежуточным выводам аппроксимирующей диодной цепочки, п-й выход дешифратора соединен с вторым крайним выводом аппроксимирующей диодной цепочки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИК (19) (11) /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3615779/24-24 (22) 08.07.83 (46) 15. 11.84. Бюл. и 42 (72) В.А.Коровкин (71) Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им.А.А.Скочинского (53) 681.335(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 12572,. кл. Н 03 К 4/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 331405, кл. G 06 С 7/26, 1970 (прототип). (54) (57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

НАПРЯЖЕНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ ФОРМЫ, содержащий первый задающий генератор импульсов, триггер управления, реверсивный и -разрядный счетчик импульсов и дешифратор, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расши— рения области применения и повышения надежности за счет упрощения управления генератором, в него введены второй задающий генератор импульсов, элемент ИЛИ, два элемента ЗИ, аппроксимирующая диодная цепочка, выполненная на и последова тельно включенных диодах, разделительный диод, три токозадающих резистора, причем выходы первого и второго задающих генераторов импульсов подключены к первым входам соответствующих элементов ЗИ, вторые входы которых подключены к входам задания режима работы функционального генератора, а выходы подключены к входам соответственно прямого и обратного счета реверсивного и --разрядного счетчика импульсов и к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу синхронизации реверсивного п -разрядного счетчика импульсов, выходы которого подключены к информационным входам дешифратора, нулевой выход которого через разделительный диод подключен к первому крайнему выводу аппроксимирующей диодной цепочки, являю- 3 щемуся выходом функционального генератора, и который через первый токозадающий резистор соединен с шиной питания, которая через второй и третий токозадающие резисторы Я с соединена с нулевым и п м выходами дешифратора и соответственно с первым и вторым входами триггера управления, прямой и инверсный выходы Ю которого подключены к третьим входам 1 соответственно первого и второго элементов ЗИ, выходы дешифратора с первого по (и-1)-й подключены к соответствующим промежуточным выводам аппроксимирующей диодной цепочки, и-й выход дешифратора соединен с вторым крайним выводом аппроксимирующей диодной цепочки. :В»

1124337

Изобретение относится к автоматике и может быть. использовано для преобразования количества импульсов в величину постоянного напряжения, в программных устройствах, в задающих устройствах для тиристорных преобразователей, в том числе для горных машин.

Известны функциональные генераторы напряжения ступенчатой формы, ра- 1б бота которых основана на генерировании линейно-ступенчатого напряжения с последующим функциональным преобразованием его с помощью пороговых устройств, содержащее генератор им- 15 пульсов и схему формирования ступенчатого напряжения.

Недостатком данных генераторов является возможность воспроизводить только непрерывные функции со знакопостоянной производной, что ограничивает их применение (1).

Наиболее близким к изобретению является функциональный генератор, содержащий задающий генератор импульсов, реверсивный и -разрядный счетчик, схему формирования напряжения ступенчатой формы, делитель частоты, ешифратор, триггер, инвертор, две схемы совпадения и сумматор.

Недостатком данного генератора является низкая надежность, обусловленная сложностью управления генератором, и ограниченная область применения L2). 35

Цель изобретения — расширение области применения и повышение надежности за счет упрощения управления генератором.

Поставленная цель достигается тем,@ что в генератор напряжения ступенчатой формы, содержащий первый задающий генератор импульсов, триггер управления, реверсивный и -разрядный счетчик импульсов и дешифратор, введены второй задающий генератор импульсов, элемент ИЛИ, два элемента ЗИ, аппроксимирующая диодная цепочка, выполненная на и последовательно включенных диодах, раздели- 50 тельный диод, три токозадающих резистора, причем выходы первого и второго задающих генераторов импульсов подключены к первым входам соответствующих элементов ЗИ, вторые входы которых подключены к входам задания режима работы функционального генератора, а выходы подключены к входам соответствен о прямого к обратного счета реверсивного и -разрядного счетчика импульсов и к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу синхронизации реверсивного и -разрядного счетчика импульсов, выходы которого подключены к информационным входам дешифратора, нулевой выход которого через разделительный диод подключен к первому крайнему выводу аппроксимирующей диодной цепочки, являющемуся выходом функционального генератора, и который через п рвый токозадающий резистор соединен с шиной питания, которая через второй и третий токозадающие резисторы соединена с нулевым и и -м выходами дешифратора и соответственно с первым и вторым входами триггера управления, прямой и инверсный выходы которого подключены к третьим входам соответственно первого и второго элементов ЗИ, выходы дешифратора с первого по (n-1)-й подключены к соответствующим промежуточным выводам ап-. проксимирующей диодной цепочки,> -й выход дешифратора соединен со вторым крайним выводом аппроксимирующей диодной цепочки.

На чертеже приведена схема функционального генератора.

Функциональный генератор содержит задающие генераторы импульсов I и 2, реверсивный -разрядный счетчик 3, дешифратор 4, триггер 5, логический элемент ИЛИ 6, диодную цепочку 7, токозадающие резисторы 8-10, разделительный диод 11, первый и второй элементы ЗИ 12 и 13, входы 14 и I5 задания режима работы генератора.

Функциональный генератор напряжения ступенчатой формы работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 3 и дешифратор 4 находятся в нулевом состоянии, открыта нулевая ячейка дешифратора 4 и по г пи, создаваемой этой ячейкой " резистором 10 подается нулевой уровень напряжения на первый вход триггера 5, который вследствие этого подает нулевой потенциал на третий вход логической схемы ЗИ

13, тем самым запрещая подачу сигналов на. счетчик 3 от генератора импульсов 2 и переводя схему в режим сложе— ния импульсов.

1124337

0 =L! +(n„- 2)л0 где n„ и и — количество импульсов, поступивших соответственно на первый и второй входы счетчика.

При.прямом счете по достижении счетчиком максимального состояния открывается последняя, ячейка дешИфратора, потенциал на втором входе триггера 5 становится равным логическому нулю и триггер переключается, запретив подачу сигналов с генератора 1, обеспечивающего. сложение импульсов. В этом состоянии схемы возможна работа только в режиме обратного счета (вычитание) от генератора импульсов 2, так как выходными сигналами триггера 5. Разрешена работа генератора 2. Защита от переполнения и сброса счетчика 3 производится с помощью

55. При наличии единичного напряжения

1 на управляющем входе 14 генератора, соединенного с логическим элементом

12, сигналы с выхода генератора 1 подаются на вход счетчика 3. Поступающими импульсами счетчик 3 переводится из нулевого состояния в сторону увеличения счета. При этом выходные сигналы счетчика 3 последовательно переводят в открытое состояние вы- 10 ходные ячейки дешифратора, начиная с нулевой.

При открывании первой ячейки замыкается цепь первого диода из диодной цепочки 7 через первый вы- 15 .ход дешифратора и резистор 8. На выходе формируется ступенька напря жения, равная сумме падений напряжения на открытом переходе ячейки 0 и диоде ф11. При последующем такте 20 работы счетчика 3 закрывается первая ячейка дешифратора и открывается вто— рая, которая создает цепь через два диода цепочки 7 и резистор 8. В результате выходное напряжение формиро-25 вателя увеличивается еще на величиzy DLI .

При воздействии сигналов обратного счета реверсивный счетчик 3 переводится в режим вычитания и выходные ячейки дешифратора 4 переключаются с частотой входного сигнала в обратной последовательности, уменьшая выходное напряжение формирователя. Выходное напРяжение формировате- З5 ля при этом составляет триггера 5, управление которым производится выходными сигналами дешифратора 4. При достижении счетчиком 3 минимального или максималь ного состояний на соответствующем входе триггера 5 формируется сигнал нулевого потенциала, в результате чего триггер переключается и с его выхода подается нулевой потенциал на вход соответствующей схемы ЗИ, которая запрещает прохождение сигналов к счетчику ат соответствующеГо генератора.

Работа устройства при управлении от внешних источников заключается в следующем. В исходном состоянии счетчик 3 и дешифратор 4 находятся в нулевом состоянии и с выхода триггера 5 разрешается работа от генератора 1.

Когда на второй вход схемы 12 (ЗИ) подается единичный потенциал, импульсы с выхода генератора 1 подаются на вход счетчика 3. На выходе устройства формируется нарастающая часть характеристики выходного напряжения. Когда на втором входе логического элемента ЗИ 12 устанавливается уровень логического нуля, на входе логического элемента 13 — логической единицы, запрещается подача импульсов на вход счетчика 3 от генератора 1 и разрешается — от генератора 2. Это соответствует переводу схемы в режим вычитания импульсов, а на выходе устройства формируется подающая часть характеристики выходного напряжения.

По управляющим входам 14 и 15 задаются момен;ы переключения режимов работы счетчика 3 (прямой или обратный счет) и, таким образом, формируется напряжение, изменяющееся по заданному закону.

При работе устройства с внутренним управлением на вторые входы логических элементов ЗИ 12 и 13 подаются единичные потенциалы и режим работы устройства определяется состоянием триггера 5. По достижении дешифратором 4 предельных состояний производится переключение триггера

5 и формирование выходного напряжения производится аналогично управле\ нию от внешнего программного устройства. При необходимости изменения амплитуды нижней и верхней гоаниц выходного напряжения устройства, б

1124337

UddlX.

Составитель M.Çàéöåâ

Редактор С.Тимохина Техред М.Кузьма, КоРРектоР О.Билак

Заказ 8284/40 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, т.е. при .необходимости изменения программы, входы триггера 5 посредством цепочек, аналогичных резистору. 10 и разделительному диоду 11, подключаются к заданным выходным ячейкам дешифратора. В этом случае выходное напряжение устройства изменяется от нижнего уровня, определяемого номером ячейки дешифратора, соединенной с первым входом триггера, до верхнего уровня, определяемого номером выходной ячейки дешифратора, соединенного со вторым входом триггера.

Величины ступеней А0 постоянны и равны между собой. Изменяя тип применяемого диода, можно изменять величину ступени. Изменением. номеров выходов дешифратора, соединенных с входом триггера, достигается изменение программы работы устройства. При этом, как в аналоге, максимальное отклонение от заданной функции сос" тавляет половину величины ступени, т.е. точность устройства не ухудшается. Диапазон изменения выходного напряжения в данном генераторе составляет от 1  — начальная величина, определяемая падением напряжения на открытой ячейке дешифратора до а1.1 (М-1), где а0 — падение напряжения на одном элементе диодной цепочки и N — емкость счетчика. Например, б при применении двоичного четырехраэрядного счетчика,й =16, применение кремниевых маломощных диодов дает верхнюю границу 10 В. Применение низковольтных стабилитронов позволяет увеличить верхнюю границу этого напряжения до величины, равной предельному напряжению выходных ячеек дешифратора, Появление возможности управления от внешнего источника позволяет использовать данное устройство в системах автоматического управления в устройствах преобразования импульсов в ступенчатое .напряжение, программных устройствах циклического действия, в устройствах преобразования импульсно-кодовых сигналов в аналоговые, в схемах сравнения количества импульсов, датчиках скорости, задающих устройствах для управления тиристорными преобразователями.

Таким образом, применение изобретения позволяет повысить надежность устройства и расширить область, его

ЗО применения.