Устройство для генерирования функций

 

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистичесиик

Респубпин ои875402 (61 j Дополнительное к авт. с вид-ву (22) Заявлено 26.02.80 (21) 2887553/18-24 (53)N. Кл.

G 06 G 7/19 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Гееударстеиаий. кемктет

СССР

Опубликовано 23.10.81. Бюллетень М 39

10 делам лзебретеиий и открытий (53) УДК68! . .. 335(088. 82

Дата опубликования описания 25. 10 .81 (72) Авторы изобретения

А. Г. Падалко и В. П. Цымбал

От1икидэ е (71) Заявитель

Сибирский металлургический институт им. Сер (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ФУНКЦИЙ

Устройство относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к геиераторам сигналов, представляемых в виде суммы гармонических составляющих ряда Фурье.

Известен генератор функций, содержащий управляемый генератор, две схемы вьделения огибающей, выходной сум Р матор и блоки формирования гормонических составляющих, количество которых определяется требуемой точностью

10 аппроксимации функции, состоящие из последовательно соединенных полосового фильтра, усилителя, детектора, ограничителя. максимума и ограничителя минимума сигнала fl ).

Известен также генератор функций, содержащий генератор прямоугольных импульсов, подключенный выходом к входам блоков формирования гармони20 ческих составляющих ряда Фурье, каждый из которых содержит последователь-* но соединенные резонансный усилитель, фазосдвигающую цепь и делитель напряжения. Выходы блоков формирования гармонических составляющих подключены к входам выходного сумматора, к одному из входов которого подкпючен также через частотно-компенсированный делитель генератор линейно-измеряющегося напряжения, связанный входом с выходом генератора прямоугольных импульсов.

Общим недостатком этих генераторов является пониженная точность ге- нерирования функций вследствие наличия в их составе инерционных элементов, которые приводят к фазовым и амплитудным искажениям гармонических составляющих.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае-. мому результату является устройство для генерирования функций, содержащее опорный генератор импульсов и сумматор, подключенный выходом к выходу устройства, а входами - к выходам блоков формирования гармоничес3 8754 ких составляющих ряда Фурье, каждыи

its которых содержит интегратор, сглаживающий фильтр, промежуточный сумматор .и два делителя частоты, первый из которых соединен входом с выхо- 5 дом опорного генератора импульсов, а выходом -. с первым входом промежуточного сумматора и через второй дели..тель частоты - с вторым входом промежуточного сумматора, подключенно- 1р го выходом к входу сглаживающего филь тра, соединенного. выходом с входом интегратора, причем выходы сглаживающего Фкпьтра и интегратора подключены к входам основного сумматора 2)

4 15

Однако известное устройство обеспечивает заданную точность воспроиз- ведения генерируемой функции только на одной определенной частоте опорного генератора. Изменение этой час20 тоты, например, под влиянием внешних условий вызывает появление фазовых.и амплитудных искажений гармони.ческих.составляющих, обусловленных наличием инерционных элементов, с

25 использованием которых выполнены сглаживающие фильтры, Это понижает точность генерирования функций, Цепь изобретения — повышение точности. генерирования функций. .=ъ 30

Эта цель достигается тем, .что в устройстве для генерирования функций . содержащем опорный -генератор импульсов и сумматор, подключенный выходом к выходу устройствй, а входами - к выходам блоков формирования гармонических составляющих ряда Фурье, каждый из которых содержит делитель частоты, подключенный входом к выходу . опорного генератора импульсов, в каждый блок формирования гармоничес40 кой составляющей введены триггер, элементы И, НЕ и И-НЕ, преобразователи прямоугального напряжения в треугольное и два синусных функциональньм преобразования, выходы которых сое- 45 динены с входами сумматора, а входы подключены соответственно к выходам первого и второго преобразователей прямоугольного напряжения в треугольное, вход первого из которых соединен с выходом элемента И,.а вход второго « с выходом триггера, входом первого элемента НЕ и с первым входом первого элемента И-НЕ, подключенного вторым входом к выходу вто- 55 рого элемента НЕ,.а выходом — к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходам второго эле02 4 мецта И-НЕ3 первый вход которого под ключен к выходу первого элемента НЕ, а второй вход — к выходу делителя частоты, счетному входу триггера и к входу второго элемента НЕ, На чертеже изображена блок-схема устройства для генерирования функций, Предлагаемое устройство содержит . опорный генератор 1 импульсов и сумматор 2, подключенный выходом к выходу устройства, а входами — к вы,ходам блоков 3 формирования гармонических составляющих ряда. Фурье. Каждый из блоков 3 содержит делитель 4 частоты, триггер 5, первый и второй эдеиенты НЕ 6 и 7 первый и второй элементы И-НЕ 8 и 9, элемент И 10, первый и второй преобразователи 11

I и 12 прямоугольного напряжения в тре. угольное и два синусных функциональных преобразователя 13 и 14, подключенных выходами к входам сумматора

2, а входами — соответственно к выходам первого и второго преобразователей 11 и .12. Вход преобразователя

11 соединен с выходом элемента И 10 а вход преобразователя 12 — с выходом триггера 5, входом первого элемента НЕ 6 и с первьм входом первого элемента И-НЕ 8, Элемент И-HE 8 подключен вторым входом к выходу второго элемента НЕ 7, а выходом — к первому входу элемента И 10. Элемент И 10 соединен вторым входом с выходом второго элемента И-НЕ 9, первый вход ко-. торого подключен к выходу, элемента

HE 6,.а второй..вход - к выходу делителя 4..частоты, счетному входу триггера 5 и входу элемента НЕ 7. Вход делителя 4 частоты соединен с выходок опорного генератора 1 импульсов, Устройство для генерирования функций работает следующим образом, Генератор 1 вырабатывает опорную последовательность прямоугольных импульсов, поступающих на входы блоков 3 формирования гармонических сос-,. тавляющих ряда Фурье. Каждый блок вырабатывает на своих выходах соответ твенно синусоидальную и косинусоидальную составляющую этого ряда, Коэффициент деления делителя 4 частоты каждого блока 3 равен отношению частоты генератора 1 к удвоенному номеру гарO моники разложения ряда Фурье, вырабатываемой соответствующим блоком 3. С выхода делителя 4 частоты каждого бло ка 3"импульсы поступают на счетный вход триггера 5, на вход элемента

975402 6 позволяет повысить точность генери. рования функций по сравнению с известным.

Кроме того, предлагаемое устрой-ство при использовании в качестве преобразователей 13 и 14 - преобразователей, выполненных, в частности, 1 на полевых транзисторах с переключающими диодами, является более прос10 тым. Последнее также объясняется исключением Hs. состава блоков 3 интеграторов (осуществляющий в прототипе сдвиг фазы 1, которые для достижения необходимой точности на высоких час15 тотах требуют использования высококачественных операционных усилителей, осуществляют логическое умножение пос»

Формула изобретения

20 пульсов на. выходе элемента И 10 будет 25 сдвинута ло отношению к фазе импульсов на выходе триггера 5 на величину равиую Щ при этом величина угла сдвига не зависит от частоты следования импульсов генератора 1.

Прямоугальные импульсы с выхода триггера.5 и с выхода элемента И 10 поступают соответственно на входы . преобразователей 12 и 11 прямоугольного напряжения в треугольное, После-. довательность треугольных импульсов с выходов блоков 1.1 и 12, сдвинутая по отношению друг к другу на 90 ° поО дается на входы синусных функциональных преобразователей 13 и 14 (выполненных, например, на полевом транзисторе с переключающими диодами), где преобразуется в Ьинусоидальное найряжение. Иьнечный этап формирования генерируемой функции осуществляется с помощью сумматора 2, на котором происходит суммирование полученных синусоидальных и косинусоидальных составляющих ряда Фурье с соответствующими,весовыми .коэффициентами и знаками.

Таким образом, предлагаемое уст-. ройство за счет исключения инерционных элементов (сглаживающих фильтров) и выполнения безинерционного преобразования треугольных напряжений в сииусоидальные при наличии постоянного сдвига фазы й)2(не изменяющегося при изменении частоты генератора 1Pi

5

НЕ 7 и.на один из входов элемента

И-НЕ 9, на другой вход которого поступают импульсы с уменьшенной вдвое частотой через элемент НЕ б с выхода триггера 5, Если рассматривать последователь.ность импульсов на входе..триггера 5 в двоичном коде как 0101, то иа его выходе импульсы могут быть представлены как 0011. Элементы И-НЕ 8 и 9 тупающнх на их входы последоватеЛьностей импульсов и последующее инвертирование результатов умножения, Последовательность импульсов на их выходах. можно представить в вцде

1101 для элемента И-.НЕ 8 и 1011 Для элемента И-НЕ 9. Импульсы с выходов элементов И-НЕ 8 и 9 поступают на . входы элемента И 10, осуществляющего операцию. логического умножения, Носледовательность импульсов на его выходе будет иметь вид 1091. В результате вышеуказанных операций фаза им30

40 I

Устройство для генерирования функций, содержащее опорный генератор им-. пульсов и сумматор, подключенный выходом к выходу устройства, а входами — к выходам блоков формирования гармонических составляющих ряда Фурье/i каждый из которых содержит делитель частоты, подключенный входом к выходу опорного генератора импульсов, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности генерирования функций, в каждый блок формирования гар1 монической составляющей введены триггер, элементы И, НЕ и И-НЕ, преобразователи прямоугольного. напряжения в треугольное и два синусных функциональ них преобразователя, выходы которых соединены с входами сумматора, а входы подключены соответственно к выходам первого и второго преобразователей прямоугольного напряжения в треугольное, вход первого из которых соединен с выходом элемента И, а вход второго — с выходом триггера, входом, первого элемента НЕ и с первым входом первого элемента И-НЕ, подключенного вторым. входом к выходу второго элемента НЕ, а выходом — к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом второго элемента И-НЕ, первый вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, а второй вход — к выходу делителя частоты, счеТ ному входу триггера и к входу второго элемента НЕ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 376780, кл. G 06 C 7/28, 1971, 875402

Составитель С, Казинов

Редактор С. Родикова Техред T.Ìàòî÷êà Корректор Н, Стец

Заказ 9338/75 Тираж 748 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

4» 1

Филиал IIIIH "Патент", r. Ужгород, Ул. Проектная, 4

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 235572, кл. G 06 G 7/26, 1968.

8.

3. Автовское свидетельство СССР по заявке У 2602274/18-24, кл. 6 06 6 7/28 ° 1978 (прототип) .