Функциональный генератор напряжения

 

- оюзн я

ЙАТЕНыь- „,:т, .)4флС я нб -т в, (ц

О П

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик („)734746

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву М 610129 (22) Заявлено 23.02.76 (2() 2327158/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 18.05.80 (51)М, Кл.

5 06 J 3/00

G 06 G 7/26

Государственный комитет

llo делам изооретеиий и открытий (53) УДК 681.335 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. С. Голованов, А. К. Макеев, Ю. Б„Нестеров и В. В. Орлов (il } Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для автома тической электронной перестройки резо нансных систем широкодиапазонных панорамных приемников.

Известен функциональный генератор напряжения по основному авт. свид.

J46 1 01 29, содержащий задающий генератор импульсов, выход которого соединен со входом делителя частоты и тактирующим входом накапливаюшего сумматора непосредственно, а со входом блока установки кодов — через последовательно соединенные двоичный счетчик и дешиф ратор, первый информационный выход блока установки кодов соединен с одноименным входом накапливаемого сумматора, выход которого через преобразователь код-напряжение соединен с выходом функционального генератора напряжения, а также содержит регистр сдвига,реверсивный регистр сдвига, одноразрядный сумма. тор и формирователь команд, вход которого подключен к выходу делителя частоты, первый управляющий выход соединен со входом сдвига вправо реверсивного регистра сдвига, а второй управляющий выход соединен со входом сдвига влево реверсивного регистра сдвига и тактирующими входами регистра сдвига и одноразрядного сумматора, один информационный вход которого подключен к выходу регистра сдвига, охваченного кольцевой обрат10 ной связью, другой информационный вход подключен к последующему выходу реверсивного регистра сдвига, а выход соединен с последовательным входом реверсив15 ного регистра сдвига, параллельный выход которого соединен со вторым информационным входом накапливающего сумматора, второй и третий информационные выходы блока установки кодов соединены с соответствующими входами регистра сдвига и реверсивного регистра сдвига Г33.

Однако это устройство также не обеспечивает достаточной точности аппроксимации при больших К >.

734746

11ель изобретения — повышение точности аппроксимации.

Указанная цель достигается тем, что функциональный генератор напряжения содержит коммутатор и дополнительные одноразрядный сумматор и регистр casara, инверсный выход которого через последовательно соединенные коммутатор и дополнительный одноразрядный сумматор соединен с дополнительным информацион- t0 ным входом основного регистра сдвига, прямой выход которого соединен со вторым информационным входом дополнительного одноразрядного сумматора, третий информационный вход которого подключен к четвертому информационному выходу блсъка установки колов, пятый информационный выход которого соединен с соответствующим входом дополнительного регистра сдвига, инверсный выход которого соединен с одно 0 именным входом коммутатора и входом обратной связи дополнительного регистра сдви. га, выход дешифратора соединен с управляющим входом коммутатора и дополнительным входом формирователя команд, дополнительный выход которого соединен с тактирующими входами дополнительного регистра сдвига и дополнительного одноразрядного сумматора и с дополнительным тактирующим входом основного

ЗО регистра сдвига.

На фиг. 1 приведена блок-схема функционального генератора напряжения. На фиг. 2 приведены графики, поясняющие его работу.

Функциональный генератор содержит блок 1 установки кодов, накапливающий сумматор 2, преобразователь 3 коднапряжение (ПКН), дели ель 4 частоты, аа дешифратор 5, двоичный счетчик 6, задающий генератор 7 импульсов (ЗГИ), регистр 8 сдвига, реверсивный регистр

9 сдвига, одноразрядный сумматор 10, формирователь 11 команд, одноразрядный сумматор 12, коммутатор 13 и

45 регистр 14 сдвига.

Выход задающего генератора 7 импульсов одновременно подключен ко входу накапливающего сумматора 2, двоичному счетчику 6 и делителю 4 частоты,, $0 выход которого соединен со входом формирователя 11 команд. Выход дешифрато< ра 5 одновременно подключен ко входу формирователя 11 команд, входу комму55 татора 13 и блоку 1 установки кодов, выходы которого соединены со входами параллельной записи накапливающего сумматора 2, реверсивного регистра 9 сдвига, регистров сдвига 8 и 14 и одноразрядного сумматора 1 2. Первый выход (параллельный) реверсивного регистра 9 сдвига подключен ко входу накапливающего сумматора 2, а второй выход (последовательный) регистра 9 — - ко входу одноразрядного сумматора 10, вход которого подключен к выходу регистра 8 сдвига, охваченного кольцевой обратной связью.

Выход одноразрядного сумматора 10 соединен со входом последовательной записи реверсивного регистра 9 сдвига.

Вход одноразрядного сумматора 12 подключен к выходу регистра 8 сдвига, а второй вход — к выходу коммутатора 13, два входа которого соответственно подсоединены к выходам регистра 14 сдвига, также охваченного кольцевой обратной связью. Выход одноразрядного сумматора 12 соединен со входом регистра 8.

Выход формирователя команд 11 одновременно соединен со входом регистра

14, входом сумматора 12 и входом ре» гистра 8. Второй выход формирователя

11 одновременно соединен со входом регистра 8, входом сумматора 10 и входом реверсивного регистра 9 сдвига, а третий выход - co входом регистра 9.

Устройство работает следующим образом.

В начале каждого цикла работы устройство приводится в исходное состояние: двоичный счетчик 6 и делитель 4 частоты обнуляются, триггер переноса первого одноразрядного сумматора 10 устанавливается в единицу, а в регистры 8, 9, 14, сумматор 2 и второй одноразрядный сумматор 12 через соответствующие входы параллельной записи с помощью блока 1 установки кодов записываются коды начальной установки.

Формирование текущего кода значения функции производится в сумматоре 2 под действием тактирующих импульсов, посту лающих на него с генератора 7. В каждом такте в накапливающем суммarope 2 происходит приращение кода за счет суммирования имеющегося в нем кода с кодом, записанным в реверсивном регистре

9 сдвига - регистре приращений. B течение действия N импульсов ЗГИ 7 значение кода приращения в реверсивном регистре 9 постоянно, поатому текущий код значения функции в йакапливающем сумматоре 2, складывающийся из предыдущего значения функции и приращения, линейно возрастает, точно также возрастает и напряжение на выходе подключенб 6

14 сдвига, а при нулевом - с tëaopcíîro выхода. В первом случае триггер переноса второго одноразрядного сумматора 12 предварительно устанавливается в нуль, поэтому в результате сложения образуется сумма кодов, хранящихся в регистрах. Во втором случае этот триггер устанавливается в единицу, поэтому в результате сложения кода С регистра 8 с обратным кодом Q регистра 14 и единицей образуется разность кода С регистра

8 и кода с регистра 14.

Вычитание образовавшейся суммы (разности) двух кодов из удвоенного кода из регистра 9 производится аналогично в первом одноразрядном су«маторе

10 под действием 9 импульсов (fhN), сформированных формирователем 11.

Триггер переноса одноразрядного сумматора 10 устанавливается в единицу, а на входы сумматора подается прямой код из реверсивного регистра 9 сдвига и обратный код из регистра 8. Образующаяся разность кодов последовательно записывается в реверсивный регистр 9 сдвига

Таким образом в реверсивном регист ре 9 сдвига через каждые N импульсов

ЗГИ 7 по определенному закону изменяется код приращения функции. Форм прова

rear 11 команд может изменять порядок выдачи команд под действием управляющих сигналов с дешпфратора 5, при этом несколько изменяется закон формирования приращения функции. Это легко достигается, если формирователь 11 команд выполнить в виде реверсивного счетчика с дешифратором, к выходам дешифратора подключить генератор одиночных импучьсов и два генератора пачки и с помошьк дешифратора 5 менять начальную установку счетчика и направление его счета. Формирование одной функциональной зависимости производится на протяжении всего участка аппроксимации, определяемого дешифратором 5, под. ключенным к выходу двоичного счетчика

6. Счетчик 6 преобразует импульсы

ЗГИ 7, поступающие на его вход в числовой код, равный количеству импульсов, последовательно поступивших на его вход.

Дешифратор 5, в свою очередь, преобразует этот код в управляющий сигнал на одном из выходов (по числу участков аппроксимации), под действием которого блок 1 установки колов производит параллельный ввод в регистры и второй одноразрядный сумматор новых чисел и

5 73474 ного к нему ПКН 3. Через каждые N импульсов код в реверсивном регистре 9 сдвига изменяется, изменяется скорость накопления кода в сумматоре 2 и соответственно изменяется скорость нарастания выходного напряжения ПКН 3, Получение нового значения кода приращения в реверсивном регистре 9 сдвига осуществляется путем произведения последовательных алгебраических действий с предыдущим кодом и кодами, хранящимися в регистрах 8 и 14, Управляет выполнением этих действий формирователь 11 команд, который при поступлении на его вход управляющих сигналов с 15 выхода делителя 4 частоты, имеющего коэффициент деления N вырабатывает последовательность команд в моменты между формированием ЗГИ 7 М-го и

N+1-го импульсов. Сначала вырабаты- 20

Вается команда íà вь|ходе формирователя— команда на удвоение кода в регистре 9, затем на другом выходе вырабатывается команда на сложение либо вычитание кодов регистров 8 и 14 и, наконец, на третьем выходе - команда на вычитание кода, получившегося при выполнении второй команды из уд;военного кода реверсивного регистра 9. Первая команда представляет собой одиночный импульс, котс рый, поступая на тактирующий вход сдвига.влево, производит удвоение кода в регистре 9, при этом в младший разряд его записывается ноль за счет того, что на последовательный вход со стороны младших разрядов постоянно заведен нулевой потенциал. Вторая команда - серия из М импульсов, где Фп равно числу разрядов второго регистра 14 сдвига. — Под действием этих импульсов производится поразрядное сложение (начиная с младIUHK разрядов) прямого либо дополнительного кода числа, хранящегося в регистре

8 с кодом из регистра 14, последовательный код суммы (разности), образую45 щийся при этом, записывается в очищающийся первый регистр 8 сдвига через последовательный вход вип-того разряда, а во втором регистре 14 сдвига восстанавливается исходный код, поскольку он охвачен кольцевой обратной связью. Знак операции (сложение либо вычитание) задается величиной потенциала на управляющем входе коммутатора 13, соединенном с дешифратором 5. При единичном (высоком) потенциале на вход одноразрядного сумматора 12 через коммутатор 13 проходит код с прямого выхода регистра 734 746

Т(Х + 1) 2Т(Х) С;1(Х 1) +

+Э(Х - 2) 1(Х - 2), где,(, <„x О, 0 х(Изображение функции в соответствии с дискретным преобразованием Лапласа

S еа B

T()= -с, +33 е -а (e -О(е -s) жГ9ь

Находя оригинал изображения, полуД чим

50 задает порядок выполнения команд, обеспечивая формирование новой функциональной зависимости и сшивание функции на границах участков.

Рассмотрим закон формирования текущего значения функции с количественной стороны. Пусть при начальной установке в накапливающий сумматор 2 записывается число, в реверсивный ре« гистр 9 сдвига - В, первый регистр 8 сдвига - С, второй регистр 14 сдвигаl1, на входе коммутатора 13 устанавливается нулевой потенциал, триггер переноса одноразрядного сумматора 1 2 устанавливается в единицу и задается следующая очередность выполнения команд: сдвиг реверсивного регистра 9 влево, вычитание кода регистра 14 из кода регистра 8 и вычитание кода регистра 8 из кода регистра 9, Последовательность чисел в регистре 9 в моменты Х = Дможно записать:

G=O, 0 и

2, 2В- +Р

3, 4В-3С+40

4, 8В-7С+ 1 1Р .

Общий член в регистре 9 можно определить из соотношения

Ч (х ) = 64 2. С(.Ь вЂ” ) +Э, - -х -i) У. >

Цифровой функциональный сигнал в сумматора 2 с учетом начальной уста.новки

hlN З и!и б(И=О К Я т(х )=o n (c-q,УР -п — +(g

"(> 22)=a+()n+c Р+Д(2 "- ), ф=с- р ц, Q

С- ——

2.N к=4(м

d = N(2-с+2ю

Выходное напряжение, получаемое линейным преобразованием сигнала 5(п) вПКНЗ

"выем" о дР 5"П < " ")

5 l0

Функциональное напряжение, вырабатываемое предлагаемым устройством, показывает хорошее сопряжение с вольтчасToTHhIMH характеристиками приемника.

На фиг. 2 в качестве примера показано сопряжение напряжений (В-32, С=26, Q=O) с теоретической функцией перестройки контура при К< -1,9, показанной штриховой линией.

Для предварительной настройки используется череключение начального кода С. На фиг. 2 показано напряжение при С=15. Около каждой функции при постоянных В и С переключением кода можно получить дополнительное семейство функций, которые используются для точной настройки.

На фиг. 2 показан интервал àU между функциями при С=15, Q =0 и ),)=10.

В этом интервале можно разметить

1 1 функций (О = О, 1, 2 ... 1 О) . К преимуществам предлагаемого устройства следует отнести хорошее сопряжение с вольтчастотными характеристиками Ч (Ю) перестраиваемых контуров, что обеспечивается изменением вида функции (переход от параболы к сумме параболы и показательной функции), а также возможность простыми средствами - переключением малораэрядного начального кода регистра 11 получить очень тесное семей ство вспомогательных функций при каж дом постоянном коде С регистра 8. В примере, показанном на фиг. 2, число разрядов кода 0+=4. Переключая знак алгебраического сложения кода 1) при помощи коммутатора 13, можно получать семейство вспомогательных функций по обе стороны каждой функции,. взятой при постоянных B и С. Общее число функций вспомогательного семейства составляет

2 D+" 1, где ЙР- разрядность кодаD ..

Зто позволяет производить точное сопряжение напряжения с вольтчастотной характеристикой перестраиваемого контура, причем процесс сопряжения может быть автоматизирован. Автоматизация может быть получена следующим образом: критерий близости Ч (й) и Ч Q) на интер вале приближения 0 -И щп,можно выбрать с учетом авт омат иче ского из мер ения. При переборе функций Ч (й), который, вследcraze малого числа разрядов кода 2 также мОжно автоматизировать простыми средствами, будет выбираться функция, дающая экстремум оценки критерия близости.

9 7347

Все елементы предлагаемого устройства могут быть выполнены на серийных микросхемах, что дает возможность получить весьма малые габариты.

Формула изобретения

Функциональный генератор напряжении по авт. свид. 14 610129 о т л и ч а - 1о ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности аппроксимации, он содержит коммутатор и дополнительные одноразрядный сумматор и регистр сдвига, инверсный выход которого через последовательно соединенные коммутатор и дополнительный одноразрядный сумматор соединен с дополнительным информационным входом основного регистра сдвига, прямой выход которого соединен со втого рым информационным входом дополнительного одноразрядного сумматора, третий

46 10 информационный вход которого подключен к четвертому информационному выходу блока установки кодов, пятый информационный выход которого соединен с соответствующим входом дополнительного регистра сдвига, инверсный выход которого соединен с одноименным входом коммутатора и входом обратной связи дополнительного регистра сдвига, выход дешифратора соединен с управляюшим входом коммутатора и дополнительным входом формирователя команд, дополнительный выход которого соединен с тактируюшими входами дополнительного регистра сдвига и дополнительного одноразрядного суммато-ра и с дополнительным тактируюшим входом основного регистра сдвига.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

%610129 кл. Cr 06 Т 3/00;

G 06 G 7/26, 11.02.76.

734746

Составитель Г. Сорокин

Редактор Н. Горват Текред О. Андрейко Корректор Н. Степ

Заказ 2227/14 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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