Функциональный генератор

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например , в качестве задающего генератора в системах управления мощных тиристорных преобразователей. Цель изобретения - расширение рабочего диапазона в область низких частот при одновременном расширении конструкции Для достижения цели в генератор , содержащий управляемый генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 импульсов , счетчик 3 импульсов запоминающие блоки 5, 6, диодно-резестивную матрицу 7, цифроаналоговый преобразователь 8 фильтр 9 низкой частоты, генератор 10 пилообразного напряжения, компаратор 11, RS- триггер 12, резисторы 13, 14, конденсаторы 15, 16, кнопку 17 и выключатель 18 введены сумматор 4 и новые связи Выходной сигнал формируется путем кусочно-линейной аппроксимации Значения напряжений в узловых точках закодированы в запоминающем блоке 5, а длительности участков между узлами - в запоминающем блоке 6 В пределах каждого участка аппроксимации код адреса на выходах сумматора 4 колеблется между двумя значениями , так как на него поступают импульсы с компаратора 11 При этом в начале участка формируется код, соответствующий начальному узлу участка, а в конце участка - конеч ному узлу Изменение скважности импульсов на выходе компаратора 11 обеспечивается подачей на его входы двух пилообразных напряжений с существенно разными частотами 2 ил

СО(ОЗ Со(5ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧ:CKMX

РЕСПУБЛИК

1621150 А1 (5!)5 Н 03 К 4/06

ГосудАР ст Бе нны Й кОмитет по изое,аетгниям и отк ытиям

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4657822/21 (22) 30.01.89 (46) 15,01.91. Бюл. ¹ 2 (71) Хозрасчетное научно-производственное обьединение "Тест-Радио" (72) А.Ю.Сергеев, В,С.Жилков и Е.В.Линник (53) 621.374(088.8) (56) Микропроцессорные средства и системы, 1986, ¹ 1, с, 76, рис. 4б.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1406744, кл, Н 03 К 4/06, 1986. (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, в качестве задающего генератора в системах управления мощных тиристорных и реобразователей. Цел ь изобретения — расширение рабочего диапазона в область низ. ких частот при одновременном расширении конструкции. Для достижения цели в генератор, содержащий управляемый генератор

1 тактовых импульсов, формирователь 2 импульсов, счетчик 3 импульсов, запол1инающие блоки 5, 6, диодно-резестивную матрицу 7, цифроаналоговый преобразователь 8, фильтр 9 низкой частоты, генератор 10 пилообразного напряжения, компаратор 11, Й5триггер 12, резисторы 13, 14, конденсаторы

15, 16, кнопку 17 и выключатель 18, введены сумматор 4 и новые связи, Выходной сигнал формируется путем кусочно-линейной аппроксимации, Значения напряжений в узловых точках закодированы в запоминающем блоке

5, а длительности участков между узлами — в запоминающем блоке 6.. В пределах каждого участка аппроксимации код адреса на выходах сумматора 4 колеблется между двул1я значениями, так как на него поступают импульсы с компаратора 11. При этом в начале участка формируется код, соответствующий начальному узлу участка, а в конце участка — конечному узлу, Изменение скважности импульсов на выходе компаратора 11 обеспечивается подачей на его входы двух пилообразных напряжений с существенно разными частотами.

2 ил, 1621150

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, например, s качестве задающего генератора в системах управления мощных TNpMctopHblx преобразователей для генерирования периодических и одиночных импульсов тока различной формы и длительности в диапазоне от ультразвуковых до инфранизких частот, Целью изобретения является расширение рабочего диапазона в область низших частот при одновременном упрощении конструкции, На фиг,1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу, Функциональный генератор содержит управляемый генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 импульсов., счетчик 3 импульсов, сумматор 4, первый и второй запоминающие блоки 5, 6, диодно-резистивную матрицу 7, ЦАП 8, фильтр 9 низкой частоты, генератор 10 пилообразного напряжения, компаратор 11, RS-триггер 12, первый и второй резисторы 13, 14 первый и второй конденсаторы 15, 16, кнопку 17 управления, выключатель 18, Выход управляемого генератора 1 соединен через формирователь 2 с входом с:етчика 3. Выходы счетчика 3 соединены поразрядно с адресными входами второго запоминак>щего блока 6и входами первого слагаемого сумматора 4, Вход младшего разряда второго слагаемого сумматора 4 соединен с выходом компаратора 11, а входы остальных разрядов -- с общей шиной, Выходы сумматора 4 соединены поразрядно с адресными входами перво о запоминающего блока 5, э его выходы — с входами ЦАП 8, выход которого через фильтр 9 связан с выходной шиной устройства. Выходы запоминающего блока 6 соединены с входами диодно-резистивной матрицы 7, а ее выход — с управляющим входом управляемого генератора 1, Второй выход управляемого генератора 1 соединен с неинвертирующим входом компаратора 11, инвертирующий вход которого подключен к выходу генератора 10, Входы . RS-триггера 12 соединены через резисторы

13 и 14 с плюсом источника питания. Вход

S три гера 12 соединен через конденсатор

15 с старшим разрядом счетчика 3, э вход R через конденсатор 16 и контакты кнопки 17с общей шиной.

Управляемый генератор 1 представляет собой релаксэционный генератор, в котором заряд конденсатора осуществляется от источника стабилизированного тока, Вход управления источника стабилизированного тока является входом управляемого генера20

55 тора 1. Выход порогового элемента релаксационного генерагора является первым выходом управляемого генератора 1, а его вход — вторым выходом управляемого генератора 1.

Запоминающие блоки 5 и 6 представляют собой программируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ).

Рассмотрим работу устройства на примере кусочной аппроксимации из семи OTрезков одиночного импульса, передний и задний фронты которого представляют собой экспоненты с различными постоянными времени. После подачи напряжения питания на выходе триггера 12 устанавливается напряжение, соответствующее "1" (фиг,2э).

Счетчик 3 сбрасывается, на адресных входах второго запоминающего блока 6 устанавливается нулевой адрес, а на входах первого слагаемого сумматора 4 — число ноль. Запоминающий блок 5 программируется на запоминание кодов напряжений для

ЦАП 8, соответствующих начальной и конечной точкам аппроксимирующих отрезков, а в запоминающем блоке 6 записываются временные интервалы или продолжительность во времени каждого из аппроксимируемых отрезков. При адресах на входе запоминающего блока 5 "ОООО" и "0001 на его выходе запрограммирован нулевой код.

Тогда и напря>кение нэ выходе ЦАП 8 так>ке равно нулю. При нулевом адресе на входе запоминающего блока 6 íà его выходе запрограммировано получение слова

"00...010", Т.е. ток на вход управляемого генератора 1 поступает из первого разряда запоминающего блока 6 через резистор и диод первого разряда -диодно-резистивной матрицы 7. Резисторы диодно-резистивной матрицы 7 подобраны таким образом, что резистор с минимальным сопротивлением (нулевой на фиг.1) обеспечивает минимальную длительность такта управляемого генератора 1, равную Л t, следующий (первый)

2 A t, затем — 3 A t и т,д. Если в диоднорезистивной матрице 7 используется 10 резисторов, то с помощью запоминающего блока

6 можно задавать 10 значений длительности такта с шагом 1 At.

После включения питания управляемый генератор 1 генерирует тактовые импульсы длительностью 2 At(фиг. 2е). В результате сравнения в компараторе 11 пилообразного напряжения на интегрирующем конденсаторе, входящем в состав генератора 1, и пилообразного напря>кения повышенной частоты на выходе генератора 10 (фиг, 2е) на выходе компэраторэ 11 появляются короткие импульсы прямоугольной формы, Нэ

1621150

10

15 фиг,2 частота генератора 10 показана существенно ниже реальной, чтобы можно было выполнить чертеж. Эти импульсы проходят через сумматор 4 в виде второго слагаемого и появляются на входе запоминающего блока

5 в виде адреса "00...01", к которому также соответствует нулевой код на его выходе. Следовательно, выходное напряжение устройства также равно нулю. В таком режиме устройство находится до нажатия кнопки 17, когда триггер 12 переключается, и сигнал

"ноль" на его выходе разрешает счетчику 3 переключаться по сигналам формирователя 2.

При первом переключении счетчика 3 на его выходе появляется адрес "00...01" (фиг, 2б), по которому из запоминающего блока 6 выбирается слово "00...01000000", т.е, в его шестом разряде. появляется "1".

Конденсатор в генераторе 1 заря>кается через резистор шестого разряда диодно-резистивной матрицы 7, что определяет длительность первого такта как 7 4 t. В результате сравнения пилообразных напряжений на выходе компаратора 11 появляется последовательность импульсов прямоугольной формы повышенной частоты с линейно возрастающей от 0 до 1 скважностью (фиг. 2>к). Каждый из этих импульсов, сKëaäûваясь в сумматоре 4 с первым слагаемым "00...01", определяет чередование на входе запоминаюгцего блока 5 адресов

"00...01", "00...010". Причем скважность появления адреса "00...01"убывает от 1 до О, а адреса "00„.010" -- возрастает от 0 до 1 (фиг.

2 з,и). Адресу "00...010" на входе блока 5 соответствует код на его выходе, вызывающий появление на выходе ЦАП 8 напряжения Ui, соответствующего тс чке 1 на фиг. 2н.

Следовательно, в течение первого такта на выходе ЦАП 8 формируется последовательность импульсов прямоугольной формы повышенной частоты с амплитудой Ui u линейно увеличивающейся от 0 до 1 сква>кностью. В конце первого такта пилообразное напряжение на конденсаторе в управляемом генераторе 1 сбрасывается (фиг. 2,е), счетчик 3 переключается, и íà его выходе устанавливается адрес "00...010" (фиг. 2в). Этому адресу соответствует появление на выходе запоминающего блока 6 слова "00...0100000, т.е. "1" появляется в его пятом разряде. Конденсатор в генераторе 1 начинает заряжаться быстрее (фиг. 2е). Во время второго такта в сумматоре 4 к числу адреса "00...010" периодически добавляется число "00...001", т.е. на входе запоминающего блока 5 чередуются адреса "00...010" и "00.„011", и ричем с к ва>кность поя вл ения адреса "00...010" убывает от 1 до О, а скваж20

55 ность адреса "00„.011" возрастает от 0 дп 1.

Адресу "00...011" на входе запоминающего блока 5 соответствует код на его выходе, вызывающий появление на выходе ЦАП 8 напряжения Uz, соответствующего точке 2 на фиг,2н, Следовательно, в течение второго такта на выходе ЦАП 8 формируется последовательность импульсов прямоугольной формы повышенной частоты с амплитудой

Uz и линейно увеличивающейся от 0 до 1 скважностью, промежутки между которыми заполнены постоянным напряжением с уровнем U l.

Операции во свех последующих тактах аналогичны. Отличие состоит в том, что из запоминающимх блоков 5 и 6 выбираются согласно заложенной в них програ ме р;,эличные коды значений напряжений и длительностей тактов. После оксн .ания последнего такта на выходе старшего рязряда счетчика 3 происходит перекл очение с

"1" на "0". Дифференцированный импульс через конденсатор 15 перключает по входу

S триггер 12, на его выходе появля:.тся "I вызывая сброс счетчика 3 и прекращен l=счета. Схема воэращается в исходное состояние. Процесс форл ирования одиночного импульса закончен.

Фильтр 9 отфильтровывает сосгавляющую повышенной частоты выходного - апряжения ЦАП 8 и на выходе устройства получается сигнал, показанный на ф г. 2н.

Если необходимо формирование вепря>кения периодической функции, следугг. спользовать выключатель 18. Г1ри эал;ь.канин его контактов на входе сброса с-, i nêa 3 устанавливается "0" и с«ет«и" на«инлет с«итать непрерывно.

При необходимости изменения формы! I периода сигнала функциональiiого генератора достаточно заменить модуль с запоминающими блоками 5, 6, в которых запрограммирован другой сигнал. Е1аборы таких модулей с ППЗУ, хранящие данные о длительностях и амплитудax aïïl>oêcèì!nðóющих отрезков, могут быть подклю ень; I; общим шинам времени и амплитудь ссогветственно, а переход от си :- ала одной формы к другой осуществляется пода«ей с0 ответствующих сигналов на разрешаюгцие входы требующейся пары ПГ13У.

Упрощение конструкции функциоllali!,ного генератора достигается за счет исключения из его схемы чеTL!ðåõ элеMol<тов: инвертора, двух электронных аналоговi,lõ ключей и устройства выборки-хр,!Iol!:-я.

ВМ8сТо которых вводится цифровой су..1матор.

Расширение частотного дн,;азов;. Ii область низших частот достигае I с. э. o;,. г ис1б21150

Соста вител ь А. Сми р нов

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор M.Øàðoøè

Редактор О.Спесивых

Заказ 4253 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, К-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ключения из схемы блока выборки-хранения, конденсатор которого при больших длительностях тактов вносит погрешность в форму выходного сигнала иэ-за процесса саморазряда, 5

Формула изобретения

Функциональный генератор, содержащий соединенные последовательно управляемый генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов и счетчик им- 10 пульсов, последовательно соединенные первый запоминающий блок и цифроаналоговый преобразователь и фильтр низкой частоты, выход которого соединен с выходной шиной, а также второй запоминающий блок, 15 диодно-резистивную матрицу, компаратор, RS-триггер, первый и второй резисторы, первый и второй конденсаторы, кнопку управления, выключатель и генератор пилообразного напряжения, причем первый и 20 второй входы компаратора соединены соответственно с вторым выходом управляемого генератора тактовых импульсов и выходом генератора пилообразного напряжения, S-и .

R-входы RS-триггера подключены через 25 первый и второй резисторы соответственно к шине питания, S-вход RS-триггера через первый конденсатор подключен к выходу старшего разряда счетчика импульсов, à Rвход RS-триггера через второй конденсатор — к первому выводу кнопки управления, второй вывод которой подключен к общей шине, выход RS-триггера подключен к входу сброса счетчика импульсов и через выключатель — к общей шине, входы второго запоминающего блока соединены поразрядно с выходами счетчика импульсов, выходы — поразрядно — с входами диодно-резистивной матрицы, выход которой соединен с управляющим входом генератора тактовых импульсов, отличающийся тем, что с целью расширения рабочего диапазона в область низших частот при одновременном упрощении конструкции, в него введен сумматор, выходы которого соединены поразрядно с входами первого запоминающего блока, входы первого слагаемого соединены поразрядно с выходом счетчика импульсов, входы второго слагаемого, кроме входа младшего разряда, соединенного с выхо- . дом компаратора, подключены к общей шине, причем первый вход компаратора является неинвертирующим, а второй вход — инвертирующим, при этом выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом фильтра низкой частоты.