Функциональный генератор
Изобретение предназначено для формирования сигналов различной формы в низкочастотном и инфранизкочастотном диапазонах. Цель изобретения - уменьшение нелинейных искажений выходного напряжения при одновременном расширении функциональных возможностей. Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчик 4 импульсов с дешифратором, аналоговый мультиплексор 7, резистивные делители 9-1 - 9-(N+l) напряжения, аналоговые ключи 11, 16, фильтр 12 нижних частот, триггер 17, инвертор 10, выходную шину 15. Кроме того, в устройство введены генератор 3 треугольного напряжения, компаратор 2, элементы 2И 5-1 - 5-2N, элементы ИЛИ 8-1 - 8(N-1), элемент НЕ 6. Введение указанных элементов обеспечивает возможность выполнения кусочной аппроксимации различных функций, при этом функция аппроксимируется не в виде ступенчатой огибающей, а в виде ломаной линии. Устройство содержит также аттенюатор 13, усилитель 14, первый и второй переключатели 18, 19. 2 ил. i с/)
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (59 4 Н 03 К 4/06 4/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Фие 1
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3936968/24-21 (22) 29.07.85 (46) 15.02.87. Бюл. ¹ 6 (71) Харьковский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) Е.В.Линник, Л.Ф.Кучин, В.С.Жилков, П.Ф.Марченко и Ю.Н.Караев (53) 621.674(088.8) (56) Патент Великобритании ¹ 2039182, кл. Н 03 К 4/02, 1980.
Патент. CILA № 4403113, кл. Н 04 Н 5/00, 1983. (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение предназначено для формирования сигналов различной формы в низкочастотном и инфранизкачастотном диапазонах. Цель изобретения — уменьшение нелинейных искажений выходного напряжения при одно„.80„„2 498 А1 временном расширении функциональных возможностей. Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчик 4 импульсов с дешифратором, аналоговый мультиплексор 7, резистивные делители 9-1 — 9-(N+1) напряжения, аналоговые ключи 11, 16 фильтр 12 нижних частот, триггер 17, инвертор 10, выходную шину 15. Кроме того, в устройство введены генератор 3 треугольного напряжения, компаратор 2, элементы 2И 5-1 — 5 — 2N элементы ИЛИ
8-! — 8(N-1), элемент НЕ 6. Введение указанных элементов обеспечивает возможность выполнения кусочной аппроксимации различных функций, при этом функция аппроксимируется не в виде ступенчатой огибающей, а в виде ломаной линии. Устройство содержит также аттенюатор 13 усилитель
14, первый и второй переключатели !
8, 19. 2 ил.
Выходы аналогового мультиплексора 7 соединены через инвертор 10 с входом первого аналогового ключа II и непосредственно с входом второго аналогового ключа 16. Счетный вход триггера 17 через переключатель 18 соединен с выходом нулевого разряда счетчика 4, а прямой и инверсный выходы соединены соответственно с управляющими входами аналоговых ключей 16 и ll выходы которых объединены и соединены с входом фильтра 12.
На фиг. 2 показано напряжение на выходе генератора 1; — напряжение на выходе генератора 3 треугольного напряжения; б- сигнал на выходе компаратора 2; t — сигнал на выходе элемента НЕ 6; д — и — сигналы на выходах счетчика 4; к — напряжение на выходе мультиплексора 7; л,м — сигналы на неинвертирующем и инвертирующем выходах триггера 17;
Н вЂ” напряжение на выходе устройства. ,Кусочная аппроксимация переменного напряжения трапецеидальной симметричной относительно оси ординат формы.
Предположим, что необходимо выдержать соотношение между параллельными сторонами трапеции 1:5. При этом счетчик 4 можно переключить на счет до 5, 10, 20 и т.д., в зависимости от того, из скольких отрезков требуется формировать каждый из участков трапецеидальной функции, Простейший случай, когда N=5 т,е. счет идет до пяти. При этом используются N+1, т.е, 6, резистивных делителей 9-1 — 9-6 с помощью движков первого 9-1 и шестого 9-6 резистивных делителей на сигнальных входах первого и шестого разрядов мультиплексора 7 устанавливается нулевое значение напряжения. С помощью движков второго 9-2 и пятого 9-5 резистивных делителей устанавливается напряжение, равное половине амплитудного значения ° С помощью третьего 9-3 и четвертого 9-4 резистивных делителей устанавливается амплитудное значение напряжения. Частота выходного напряжения (фиг. 2н) плавно регулируется с помощью изменения частоты генератора 1 (фиг. 2а). Частота генератора 3 треугольного напряжения постоянная. Допустим, что в данном случае она в 4 раза превышает частоту генератора 1 (фиг.о2 ). На выходе компаратора 2 формируются им1 1290498 2
Изобретение относится к импульсной технике и предназначено ддя формирования сигналов различной формы в низкочастотном и инфранизкочастотном диапазонах. 5
Цель изобретения — уменьшение нелинейных искажений выходного напряжения путем обеспечения кусочно-линейной аппроксимации при одновременном расширении функциональных возмож- !0 ностей, формируя сигналы различных форм.
На фиг. 1 приведена функциональная схема генератора; на фиг. 2— временные диаграммы. t5
Устройство содержит генератор 1 импульсов, компаратор 2, генератор 3 треугольного напряжения, счетчик 4 импульсов с дешифратором, с первого по 2N-й элементы 2И 5-1 — 5-2М,эле- 20 мент НЕ 6, аналоговый мультиплексор
7, имеющий с первого по (N+1)-й разряды, с первого по (N-l)-й элементы
2 ИЛИ 8-1 — 8-(N-!), в первого по (N+1)-й резистивные делители 9-1
9-(N+1) напряжения, инвертор 10, первый аналоговый ключ 11, последовательно соединенные фильтр 12 нижних частот, аттенюатор 13, усилитель 14 и выходную шину 15, второй аналоговый ключ 16, триггер 17, а также первый 18 и второй 19 переключатели.
Выход генератора 3 соединен с первым входом компаратора 2, второй 35 вход которого соединен с выходом генератора 1 и входом счетчика 4, а выход соединен с первыми входами нечетных элементов 2И 5-1,5-3,..., 5-(2N-1) и через элемент НЕ 6 с пер- 40 выми входами четных элементов 2И
5-2,5-4, .;у5-2N. Вторые. входы элементов 2И 5-(2k-1) и 5-(2k) объединены и подключены к выходу (k-1)-го разряда счетчика 4 (для k=1 N). 45
Выходы элементов 2И 5-2k и 5-(2k+1) подключены к входам элемента ИЛИ
8k, выход которого соединен с управ-ляюшим входом (k+1)-ro разряда аналогового мультиплексора 7 (для 1с= 50
=I,...,N-I). Выходы элементов 2И
5-1 и 5-2N соединены с управляющими входами соответственно 1-го и (N+
+1)-ro разрядов аналогового мультиплексора 7, входы всех разрядов которого соединены поразрядно с выходами соответствующих резистивных делителей 9-1,...,9-(N+1), включенных параллельно между шинами питания.
3 12904 пульсы прямоугольной формы с частотой генератора 3 и скважностью, линейно уменьшающейся в течение периода пилообразного напряжения на выходе генератора 1 от l до 0 (фиг,2Ь).
На выходе элемента НЕ 6 (фиг. 2г) образуется последовательность импульсов, инверсных по отношению к импульсам на фиг. 2 8. Во время первого такта на нулевом разряде перво- 1р го выхода счетчика 4 появляется положительный сигнал,, длительность которого равна периоду пилообразного напряжения генератора 1 (фиг, 2п), Он перемножается логически с после- 15 довательностями импульсов на выходе компаратора 2 и элемента НЕ 6 первым нечетным и первым четным элементами
И иэ ряда 5 соответственно. При этом поочередно замыкаются первый и вто- 20 .Рой разряды мультиплексора 7, поочередно подавая на входы инвертора 10 и аналогового ключа 16 напряжения с резистивных делителей 9 †и 9-2. Одновременно с этим сигнал на выходе 25 нулевого разряда счетчика 4 переключает триггер 17, на неинвертирующем выходе которого появляется напряжение высокого логического уровня (фиг. 2 я), включающее второй ана- 30 логовый ключ 16, Форма импульсов на входе аналогового ключа 16 во время первого такта, амплитуда которых определяется напряжениями на выходах резистивных делителей 9-1 и 9-2, при-35 ведена на фиг. 2к. Во время второго такта положительный сигнал появляется на выходе первого разряда счетчика 4 (фиг. 2e). Он перемножается логически с последователь- 40 ностями импульсов на выходе компаратора 2 и элемента НЕ 6 вторым нечетным и вторым четным элементами
И из ряда 5 соответственно, При этом поочередно замыкаются разряды 7-2 и 45
7-3 мультиплексора 7 и на его выходе появляется напряжение, амплитуды значения которого определяются вторым 9-2 и третьим 9-3 резистивными делителями (фиг. 2к). Далее во время 5р остальных трех тактов процесс идет аналогично, а начиная с шестого такта полностью повторяется (фиг.2к).
Однако во время шестого такта триггер 17 пеРеключается, Размыкая аналоговый ключ 16 и замыкая аналоговый ключ 11. Следовательно, во время первых пяти тактов напряжение с выхода мультиплексора 7 подается на вход
98 4 фильтра 12 непосредственно через аналоговый ключ 16, а во время следующих пяти тактов — через аналоговый ключ 11 и инвертор 10, формирующий отрицательный полупериод трапецеидального напряжения. После фильтра 12 нижних частот выходное напряжение имеет вид, показанный на фиг. 2н.
При необходимости формирования однополярного сигнала вход триггера
)7 подключается к общей точке с помощью переключателя, При необходимос.ти формирования ступенчатого напряжения с помощью переключателя 19 на первые входы нечетных элементов И из ряда 5 подается напряжение высокого логического уровня, а вторые входы четных элементов И через элемент HE 6 — низкого логического уровня.
Расширение функциональных возможностей в устройстве достигается за счет того, что оно легко перестраивается для выполнения кусочной аппроксимации различных функций. Устройство позволяет формировать как переменные, так и однополярные сигналы. Значительно расширен спектр вариантов аппроксимирующих функций, в том числе со сложным. гармоническим составом, с несколькими переходами через нуль в течение периода и ступенчатые различных видов. Улучшение качества выходного напряжения достигается за счет того, что функция аппроксимируется не в виде ступенчатой огибающей, а в виде ломаной линии, что существенно снижает нелинейные искажения. Так как частота генератора 3 треугольного напряжения повышенной частоты постоянна и существенно превьппает частоту пилообразного напряжения генератора 1, фильтр
12 нижних частот значительно упрощается. Он может быть выполнен в виде фильтра-пробки, настроенного на частоту треугольного напряжения, или в виде простейшего RC-интегратора.
Формула изобретения
Функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с тактовым входом счетчика импульсов с дешифратором, аналоговый мультиплексор, N+I резистивных делителей напряжения, триггер, первый и второй аналоговые клю12904 чи, инвертор и фильтр нижних частот, причем сигнальные входы аналогового мультиплексора соединены с выходами резистивных делителей напряжения, счетный вход триггера соединен с выходом нулевого разряда счетчика импульсов с дешифратором, инверсный и грямой выходы — с управляюшими входами соответственно первого и второго аналоговых ключей, а выход филь- 10 тра нижних частот соединен с выходHOA EHHOH O T JI H B a lO Dt H Й C fl тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений выходного напряжения при одновременном расширении 15 функциональных возможностей„ в него введены генератор треугольного напряжения, компаратор, с первого по
211-й элементы 2И, с первого по (И-2)-й элементы 2ИЛИ и элемент НЕ, 2р причем выход генератора треугольного напряжения соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход соединен с первыми . 25
98 6 входами нечетных элементов 2И и через элемент НЕ с первыми входами четных элементов 2И, выход k-го разряда счетчика импульсов с дешифратором соединен с вторыми входами (k+1)-го и (k+2)-го элементов 2И, для всех k от единицы до 2N выходы
2k-го и (k+1)-го элементов 2И соединены с входами k-ro элемента 2ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом (k+I)-ro разряда аналогового мультиплексора для всех k от единицы до N-I, выходы первого и
2N-го элементов 2И соединены управляющими входами первого и (N+I)-го разрядов аналогового мультиплексора, cGoTBeòñòâåííî, выход аналогового мультиплексора соединен с входом второго аналогового ключа и через инвертор с входом первого аналогового ключа, выход которого соединен с выходом второго аналогового ключа и входом фильтра нижних частот, а резистивные делители включены между шинами питания.
ВНИИПИ Заказ 7915/56 тираж 922 Подписное
Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
