Функциональный генератор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.04.81 (21) 3271898/18-24 1$1) М. КЛ.З с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетС 06 С 7/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.1032. Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 30. 10.82 ($3) УДК 681.335 (088.8) (72) Авторы изобретения

О.Б.Милюков, A.Â.Òþðåâ и A.Í.MàðoB

\ (7f ) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых и гибридных вычислительных устройствах, н апример, в схемах множительных устройств с широтно-импульсной модуляцией, обеспечивающих получение произведения одного из входных сигналов на заданную функцию от второго сигнала за счет сравнения второго сигнала при его нелинейном преобразовании в широтно« импульсный сигнал (ШИИ) с сигналом функционального генератора, который вырабатывает функцию, обратную заданной. Генератор предназначен для получения арксинусной функции.

Известен функциональный генератор, генерирующий треугольное напряжение для получения указанным способом промежуточных ШИМ-сигналов, содержащий сумматор, один вход которого подключен к выходу интегратора и : входу компаратора, выход . компаратора подключен к управляющему входу двухпозиционного ключа, выход которого через резистор соединен с другим входом компаратора, а входы двухпозиционного ключа - с разнополярными источниками опорного напряжения, к которым первыми выводами подключены переменные резисторы, вторые выводы последних подсоединены к общей шине, а подвижные контакты связаны с вторым и третьим . входами сумм.-.тора, .выход сумматора подключен к резистору времязадающей

RC-цепи (1).

Такой генератор, обладая достаточной точностью установки длительности импульсов, не позволяет воспроизводить арксинусные зависимости.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь с интегрирующим звеном, содержащий операционный усилитель, нуль-орган, выход которого подключен к управляющему входу двухпозиционного переключателя, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с источниками положительного и отрицательного опорного напряжения, а вход нуль-органа соединен с выходом операционного усилителя, являющимся выходом генератора, неинвертирующий вход операционного усилителя подклю.чен к шине нулевого потенциала, и масштабный резистор обратной связи, включенный между: выходом и входом операционного усилителя (2).

970393

Несмотря на высокую точность и простоту устройство не обеспечивает получение арксинусной зависимости.

Цель изобретения - расширение класса воспроизводиьих Функций.

Поставленная цель достигается тем, что в функцИональный генератор, содержащий операционнЫЙ усилитель, нуль-орган, выход которого подклю1О чен к управляющему входу двухпоэиционного переключателя, первый и .второй информационные входы которого соединены соответственно с источниками положительного и отрицательного опорного напряжения, а вход нуль-органа соединен с выходом операционного усилителя, являющимся выходом генератора, неинвертирующий ,вход операционного усилителя подключен к шине нулевого потенциала, и О масштабный резистор обратной связи, включенный между выходом и входом операционного усилителя, введены инвертор и параллельно соединенные дифференцирующие ЙС-цепи, состоящие из последовательно соединенных масштабного резистора и зарядного конденсатора, причем вход инвертора и другие выводы масштабных резисторов дифференцирующих ВС-цепей подключены ЗО к выходу двухпоэицион@ого переключателя, а выход инвертора и другие обкладки зарядных конденсаторов дифференцирующих RC-цепей подключены к инвертирующему входу операционного 35 усилителя.

Сущность изобретения заключается в аппроксимации арксинусной зависимости тремя экспоненциальными функциями времени . 40

На фиг.1 представлена блок-схема функционального генератора.; на фиг, 2временные диаграмм, поясняющие его работу.

Функциональный генератор содержит 45 операционный усилитель 1, нульорган 2, источники положительного и отрицательного опорного напряжения

3 и 4, двухпозиционный переключатель 5, масштабный резистор б обратной связи, инвертор 7, три последовательные RC-цепи, состоящие из масштабных резисторов 8 и зарядных конденсаторов 9.

Генератор работает следующим образом.

Предположим, что в момент времени о двухпозиционный переключатель

5 замыкается на источник положительного опорного напряжения. Положитель-60 ный импульс опорного напряжения от источника 3 (фиг.2 а) через двухпоэиционный переключатель 5 и па- раллельно соединенные инвертор 7 и три дифференцирующие RC-цепи 65 поступает на операционный усилитель

1, на выходе которого образуется импульс заданной форьы, начало которого совпадает со временем t замыкания (перепадом входного напряжения) двухпозиционного переключателя 5 (Фиг.2 б). Амплитуда выходного импульса устанавливается делителями напряжения на входе дифференцирующих RC-цепей, а форма импульса— подбором постоянных времени RC-цепей. Выходной импульс с операционного усилителя 1 поступает на вход нуль-органа 2, состоящего из резистора и операционного усилителя. Когда напряжение на входе нуль-органа 2 достигает порога срабатывания,.нульорган переключает переключатель 5 и тем самым изменяет полярность опорного напряжения на выходе переключателя. При этом на выходе операционного усилителя 1 в момент t фор-.мируЕтся импульс обратной полярности, который поступает на вход нуль-органа

2, который срабатывает и переключает переключатель на противоположную полярнбсть напряжения источника. Процесс генерации импульсов повторяется. Инвертор 7, включенный параллельг но RC-цепям, предназначен для установки нулевого напряжения смещения выходных импульсов с операционного усилителя 1.Форма выходных импульсов представляет собой аппроксимированную тремя показательными функциями, со-. ответствующими,щроцессам в RC-цепях, зависимость y=arcsinx.Bcëåäñòâèå.I. инвариантности к сдвигу вдоль осй времени ШИИ-сигнала, соответствующего одному из перемножаемлх сигналов в генераторе для положительных значений сигнала х, используется функция y .= arcsin(l-х), что существен-. но повышает точность аппроксимации,,так как интервал аппроксимации уменьшается вдвое. Общее уравнение трех аппроксимирующих функций на интервале аппроксимации х О с учетом нормировки (x = 2f CEO-l у 2 0) будет .у А . е "1(— ) +А е-к2(х- ) +

А - е <>(l- ) +А

-2.

Аппроксимированное с помощью ЦВМ уравнение функции у = arcsin(l-х) по критерию минимума среднеквадратичной ошибки имеет следующие коэффициенты: А) = 7,746 Ag= 0,3220;

А, = 0,1690; А4= -б,бб71 К(= 0,150;

К = 7,300; К = 78,73 °

Точность аппроксимации составляет О,ЗВ.

Технико-экокомическая эффективность изобретения заключается в получении арксинусной функции времени с точностью 0,3% аналоговой схемой, имеющей небольшое число элементов, что позволяет существенно уменьшить

970393

Формула изобретения фиг. f

Фх

Составитель В.Жирнова

Техред A.Áàáèíeö Корректор A.Ôåðåíö, Редактор Е.Папп

Заказ 8390/61 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ 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 массу и габариты и увеличить надежность множительных устройств.

Функцион альный генератор, содержащий операционный усилитель, нуль орган, выход которого подключен к управляющему входу двухпозиционного переключателя, первый и второй инФормационные входы которого соедине ны соответственно с источниками положительного и отрицательного опорного напряжения, а вход нуль-органа ссищинен с выходом операционного усилителя, являющимся выходом генератора, неинвертирующий вход опе:рационйого усилителя подключен к ,шине нулевого потенциала, а масштабный резистор обратной связи, включенный между выходом и входом операционного усилителя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводима функций, в него введены инвертор и параллельно соединенные дифференцирующие RC-цепи, состоящие из последовательно соединенных масштабного резистора и зарядного конденсатора, причем вход инвертора и другие выводы масштабных резисторов дифферен» цирующих RC-цепей подключены к выходу двухпозиционного переключате о ля, а выход инвертора и другие обкладки зарядных конденсаторов диф"

Ференцирующих RC-цепей подключены к инвертирующему входу операциоиного усилителя.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 463227, кл. Н 03 K 3/35, 1973 °

2. Попов В.С. Измерительные преобразователи параметров электрических. цепей в частоту. М., Энергия,, 1977, с. 115-117 (прототип).