Генератор импульсов параболической формы

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения формирования импульсов, соответствующих любому заданному участку параболы, а также за счет обеспечения формирования импульсов любой полярности. Для достижения поставленной цели в генератор , содержащий генератор 7 импульсов опорной частоты, счетчик 8 импульсов и цифроаналогрвый преобразователь 10, введены счетчик 1 результата, двоичный умножитель 2, включающий счетчик 3 импульсов и преобразователь 4 кода в частоту, преобразователь 5 кода в частоту, ключ 6, счетчик 9 импульсов, а также триггер 12 знака и дополнительную шину 13 управления. Импульсы на выходе двоичного умножителя 2 имеют изменяющуюся частоту благодаря изменению кода в счетчике 3. Код в счетчике 1 при этом меняется по параболическому закону. Счетчики 8 и 9 задают .соответственно период и длительность выходных импульсов . По шинам 14-17 задаются параметры формируемых импульсов. По шине 13 можно управлять полярностью выходных импульсов, а триггер 12 обеспечивает чередование полярности. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s Н 03 К 4/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 7 (21) 4774407/21 (22) 26.12.89 (46) 23.03.92, Бюл. ¹ 11 (71) Научно-производственное объединение

"Энергия" (72) Л,В,Кренский (53) 621.374 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 630736, кл. Н 03 К4/04, 1975, Авторское свидетельство СССР

N 1051693,,кл. Н 03 К 4/00, 1982, (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ПАРАБОЛИЧЕСКОЙ ФОРМЫ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения формирования импульсов, соответствующих любому заданному участку параболы, а также за счет обеспечения фор. Ж 1721803 А1 мирования импульсов любой полярности.

Для достижения поставленной цели в генератор, содержащий генератор 7 импульсов опорной частоты, счетчик 8 импульсов и цифроаналоговый преобразователь 10, введены счетчик 1 результата, двоичный умножитель 2, включающий счетчик 3 импульсов и преобразователь 4 кода в частоту, преобразователь 5 кода в частоту, ключ 6, счетчик

9 импульсов, а также триггер 12 знака и дополнительную шину 13 управления, Импульсы на выходе двоичного умножителя 2 имеют изменяющуюся частоту благодаря изменению кода в счетчике 3. Код в счетчике

1 при этом меняется по параболическому закону, Счетчики 8 и 9 задают.соответственно период и длительность выходных импульсов. По шинам 14 — 17 задаются параметры формируемых импульсов. По шине 13 можно управлять полярностью выходных импульсов, а триггер 12 обеспечивает чередование полярности. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1721803

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Известен генератор импульсов парабо- 5 лической формы, содержащий генератор пилообразного напряжения, два последовательно соединенных интегратора, широтноимпульсный модулятор, блокинг-генератор, два транзисторных ключа и два управляв- 10 мых ограничителя, Недостатком генератора является огрэниченная область применения ввиду отсутствия возможности генерировать импульсы, у которых параболической формой 15 обладали бы как передние, так и задние фронты, причем как раздельно, так и одновременно, т.е. генерировать импульсы соответственно с восходящими либо с нисходящими ветвями параболы либо одновременно с теми и другими, образующими полную симметричную параболу.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является генератор импульсов параболической формы, содержащий генератор импульсов опорной частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, старший разряд которого подключен к управляющему входу переключателя полярности, цифроаналоговый преобразователь, вход опорного напряжения которого соединен с источником эталонного напряжения, накапливающий сумматор, тактовый вход которого соединен с выходом генератора импульсов опорной частоты, информационные входы соединены поразрядно с кодовыми выходами счетчика импульсов, а выходы — с соответствующими кодовыми входами цифроаналогового преобразователя, и суммирующий усилитель, входы которого соединены с выходами цифроаналогового преобразователя и источника эталонного напряжения, э выход соединен с выходом переключателя полярности.

Указанный генератор обладает рядом недостатков. Во-первых, отсутствует возможность генерировать импульсы, передние или задние фронты которых представляли бы собой восходящие или нисходящие ветви парабол различной выпуклости; во-вторых, генерировать импульсы, вершины которых представляли бы собой восходящую ветвь параболы различной выпуклости, а также нисходящую ветвь, выпуклую вниз; в-третьих, генерировать импульсы, в пределах длительности которых они обладали бы только какой-либо одной полярностью; в-четвертых, генерировать импульсы, полярность которых могла бы че20

55 редоваться; в-пятых, генерировать импульсы, у которых первая производная в начале или конце восходящих либо нисходящих ветвей парабол могла бы принимать различные значения, а не только нулевые; в-шестых, генерировать импульсы параболитической формы, которая определялась бы не только постоянным и квадратичным членами параболы, но еще и линейным членом; в-седьмых, генерировать импульсы с регулируемыми длительностью и скважностью.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения формирования импульсов, соответствующих любому заданному участку параболы, Цель достигается тем, что в генератор импульсов параболической формы введены счетчик результата, двоичный умножитель, выход которого соединен со счетным входом счетчика результата, преобразователь кода в частоту, выход которого соединен со счетным входом двоичного умножителя, ключ, информационный вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а выход — с входами преобразователя кода в частоту и двоичного умножителя, и второй счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом ключа, причем выходы первого и второго счетчиков импульсов соединены соответственно с управляющим и блокирующим входами ключа, Кодовый вход цифроаналогового преобразователя соединен с кодовым выходом счетчика результата, выход соединен с выходной шиной. Управляющие входы счетчика результата, двоичного умножителя, преобразователя кода в частоту и второго счетчика импульсов соединены соответственно с первой, второй, третьей и четвертой шинами управления. При этом двоичный умножитель содержит поразрядно соединенные кодовыми шинами счетчик импульсов и преобразователь кода в частоту, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом двоичного умножителя, счетным и управляющим входами которого являются соответственно счетный и управляющий входы счетчика импульсов.

Целью изобретения является также расширение функциональных возможностей за счет обеспечения формирования импульсов не только постоянной, но и чередующейся полярности.

Указанная цель достигается тем, что в генератор. импульсов параболической формы введен триггер знака, счетный вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, а выход — с управляю1721803 щим входом цифроаналогового преобразователя.

На фиг, 1 представлена функциональная схема генератора импульсов параболической формы; на фиг. 2 — формы выходных импульсов.

Генератор импульсов параболической формы содержит счетчик 1 результата, двоичный умножитель 2, включающий в себя поразрядно соединенные кодовыми шинами счетчик 3 импульсов и преобразователь

4 кода в частоту(ПКЧ), вход и выход которого являются соответственно входом и выходом двоичного умножителя 2, счетным и управляющим входами которого являются соответственно счетный и управляющий входы счетчика 3 импульсов, ПКЧ 5, выход которого соединен со счетным входом двоичного умножителя 2, ключ 6, информационный вход которого соединен с выходом генератора 7 опорной частоты, а выход — с входами преобразователя 5 кода в частоту и двоичного умножителя 2, выход которого соединен со счетным входом счетчика 1 результата, первый 8 и второй 9 счетчики импульсов, счетные входы которых соединены соответственно с выходами генератора 7 опорной частоты и ключа 6, а их выходы— соответственно с управляющим и блокирующим входами ключа 6, ЦАП 10, кодовый вход которого соединен с кодовым выходом счетчика 1 результата, выход соединен с выходной шиной 11, и триггер 12 знака, счетный вход которого соединен с выходом второго счетчика 9 импульсов, а выход — с управляющим входом ЦАП 10, соединенным с дополнительной шиной 13 управления, При этом управляющие входы счетчика

1 результата, двоичного умножителя 2, ПКЧ

5 и второго счетчика 9 импульсов соединены соответственно с первой 14, второй 15, третьей 16 и четвертой 17 шинами управления.

Генератор работает следующим образом.

В установившемся режиме формирование длительности импульса, передний либо задний фронт которого либо его вершина должны представлять собой параболическую форму различной выпуклости, описываемую функцией вида

Y=а»+ a

Т = К/fo, (2) где К вЂ” коэффициент пересчета первого счетчика 8 импульсов;

f0 — частота генератора 7 импульсов опорной частоты.

Импульс переполнения, поступая на управляющий вход ключа 6, открывает последний, а также производит запись кодовых уставок

А,, А1 и и с первой 14, второй 15 и четвертый 17 шин управления в счетчики 1, 3 и 9 соответственно (цепи записи счетчиков не показаны). Причем, если запись кодовой уставки N во второй счетчик 9 импульсов производится в прямом коде, то указанный счетчик устанавливается в режим вычитания, а если в дополнительном — то в режим сложения. Для обеспечения более четкой работы генератора запись кодовых уставок

Ао, А и и должна производиться передним фронтом импульса переполнения, а открытие ключа 6 — задним. Импульсы, поступающие с вхыода генератора 7 импульсов опорной частоты на информационный вход ключа 6, проходя через последний, поступают как на входы ПКЧ 4 и 5, так и на счетный вход второго счетчика 9 импульсов, При обнулении последнего (режим вычитания) либо переполнении (режим сложения) его выходной импульс по выходу блокировки ключа 6 закрывает указанный ключ, тем самым прекращая формирование выходного импульса генератора, длительность т которого определяется формулой ,=N. (3)

Выходная частота 1ду двоичного умножителя 2; равная выходной частоте ПКЧ 4, определяется выражением

1ду = K1 N) = fp/2" N, (4) где и — выходной код счетчика 3 импульсов;

K> — коэффициент преобразования ПКЧ

4; п — число разрядов ПКЧ 4, равное числу разрядов счетчика 3 импульсов.

В каждый момент времени t в интервале длительности г выходной код N1 счетчика 3 импульсов, поступающий на кодовые шины

ПКЧ 4, будет равен

N> = A "= пкч т, (5) причем тпкч = K2 A2 = fo/2Р Аг, (6) где 1пкч — выходная частота ПКЧ 5;

Кг — коэффициент преобразования ПКЧ

5; р — число разрядов ПКЧ 5;

Аг — кодовая уставка ПКЧ 5 на третьей шине 16 управления, Знаки полярности "+" либо "-" в выражении (5) употребляются в зависимости от режима, 1721803

55 в котором должен работать счетчик 3 импульсов — в суммирующем либо вычитающем соответственно. С выхода двоичного умножителя 2 за время с на счетный вход счетчика 1 результата поступит число импульсов N2, равное

t t

Кг = .) тДУ dt =,) — (А1 тПКЧ t) dt = о о2п (7)

2п 2п+

С учетом начальной записи кодовой уставки

Ао выходной код Ny счетчика 1 результата будет соответствовать числу импульсов, равному

М=Ао Ы . (8)

Знаки полярности "+" либо "—" в выражении (8) употребляются в зависимости от режима, в котором должен работать счетчик 1 результата — в суммирующем либо вычитающем соответственно, Учитывая выражения (6) и (7), формулу (8) запишем в виде

Аг

2" 2"+ " откуда следует, что выходной код Ny счетчика 1 результата является параболической функцией времени t. Учитывая формулу (9) и линейность преобразования выходного кода Ny в аналог с помощью ЦАП 10 выходное напряжение ивах последнего, которое является выходным напряжением генератора, присутствующим на его выходной шине 11, также будет параболической функцией времени t, а fo А1

0в.„= а МУ = а А, +

2п а т Аг с, (10)

2п где a — коэффициент преобразования ЦАП

10.

Сопоставляя формулы (1) и (10), можно отметить, что при соблюдении равенств во= Ао а (11);

a1 = А1 (12);

Р рп а 1 г аг = Аг (13)

Р 2п+Р+" будет выполняться соотношение, выражающее прямо пропорциональную зависимость выходного напряжения Овьх генератора от значения функции (1), аргумент которой представлен временем с вых =P У, (14) где P — коэффициент масштабирования.

К моменту окончания длительности т импульса выходное напряжение 0вых гене10

50 ратора согласно формуле (10) достигнет конечной величины, равной а f,.A1 а fo Аг г.

U» <=а-А, - г

2п 2n+p+ (15)

Учитывая выражение (3), формулу (15) представим в виде а A1 о А2

Uâüx =а Ao Nz +,, „N„- .

2п п 2n+P+1 (16)

Из формул (10) и (16) следует, что наряду с независимым друг от друга выбором r и Т, что обеспечивается соответственно независимым выбором Мг- и К, имеется возможность получать различные начальные и конечные значения Овых путем выбора величин кодовых уставок А,, А1 и Аг, т.е. формировать импульсы, у которых параболическую форму могут принять либо передние (фиг,2а,б), либо их задние фронты (фиг.

2д,е), либо их вершины (фиг.2в,г,ж,з), причем различной выпуклости, В момент окончания длительности т выходного импульса импульс с выхода второго счетчика 9, определяющий этот момент, производит установку в нуль счетчика

1 результата, подготавливая генератор к формированию очередного выходного импульса (цепь сброса счетчика 1 результата не показана).

Упоминаемые ранее режимы работы счетчиков 1 и 3 на сложение либо на вычитание устанавливаются заранее, исходя из того, какую ветвь параболы необходимо воспроизводить — восходящую либо нисходящую, при этом выпуклую вниз либо вверх.

Учитывая, что знаки полярности первой и второй производных однозначно определяют форму любой ее ветви независимо от сочетания знаков полярности перед ее коэффициентами, то при положительном знаке полярности первой производной, т,е. при воспроизведении восходящих ветвей параболы различной выпуклости (фиг.2а — г), счетчик 1 результата необходимо устанавливать в режим сложения, а при отрицательном знаке полярности (нисходящие ветви — фиг, 2 д — з) — в режим вычитания.

При положительном или отрицательном знаке полярности второй производной, т.е. при воспроизведении ветвей параболы выпуклых вниз (знак "+" перед коэффициентом аг — фиг.2а,в,д,ж) либо вверх (знак "—" перед коэффициентом a2 — фиг, 2б,г,е,з), счетчик 3 импульсов необходимо устанавливать в режим сложения, если при этом в пределах

1721803

10 воспроизводимой ветви параболы полярность произведения знаков полярности первой и второй производных положительна, и в режим вычитания если отрицательна.

Иными словами, режим работы счетчика 3 импульсов определяется знаками полярности обеих производных, а не одной, как у счетчика 1 результата. Следствием вышеприведенного является то, что при воспроизведении параболы, выпуклой вниз, режимы работы счетчиков 1 и 3 должны быть одноименными — оба на сложение в случае воспроизведения восходящей ветви либо оба на вычитание в случае нисходящей, а для параболы, выпуклой вверх, — разноименными — счетчик 1 результата на сложение, а счетчик 3 импульсов на вычитание в случае воспроизведения восходящей ветви либо наоборот в случае нисходящей, Путем выбора значений кодовых уставок Ао, А1 и Az при фиксированной длительности г выходных импульсов можно изменять крутизну их выпуклости, формируя в том числе и импульсы, формы которых собраны для упрощения в один ряд на фиг, 2 и, отличающиеся от предшествующихтем, что первые производные в начале или конце восходящих либо нисходящих ветвей парабол не равны нулю.

С целью получения либо положительных, либо отрицательных импульсов ЦАП 10 выполняется биполярным, а на его управляющий вход, соединенный с дополнительной шиной 13 управления, подается либо высокий, либо низкий логические уровни, С целью же получения разнополярных импульсов используется триггер 12 знака, выход которого подключается к управляющему входу биполярного ЦАП 10, а счетный вход — к выходу второго счетчика 9 импульсов, с каждым выходным импульсом которого триггер 12 знака переходит в противоположное состояние, в результате чего возникает чередование полярностей выходных импульсов.

Таким образом, благодаря новым связям и возможности установки различного сочетания режимов работы счетчиков 1 и 3 обеспечивается с учетом масштабирования аппаратурная реализация формирования импульсов различной полярности, соответствующих любому заданному участку параболы, причем временные параметры выходных импульсов могут формироваться независимо в широких пределах.

Формула изобретения

1. Генератор импульсов параболической формы, содержащий генератор им5

55 пульсов опорной частоты, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, и цифроаналоговый преобразователь, отл ича ю щи йся тем,что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения формирования импульсов, соответствующих любому заданному участку параболы, в него введены счетчик результата, двоичный умножитель, выход которого соединен со счетным входом счетчика результата, преобразователь кода в частоту, выход которого соединен со счетным входом двоичного умножителя, ключ, информационный вход которого соединен с выходом генератора импульсов опорной частоты, а выход — с входами преобразователя кода в частоту и двоичного умножителя, и второй счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом ключа, причем выходьг первого и второго счетчиков импульсов соединены соответственно с управляющим и блокирующим входами ключа, кодовый вход цифроаналогового преобразователя соединен с кодовым выходом счетчика результата, выход соединен с выходной шиной, управляющие входы счетчика результата, двоичного умножителя, преобразователя кода в частоту и второго счетчика импульсов соединены соответственно с первой, второй, третьей и четвертой шинами управления, при этом двоичный умножитель содержит поразрядно соединенные кодовыми шинами счетчик импульсов и преобразователь кода в частоту, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом двоичного умножителя, счетным и управляющим входами которого являются соответственно счетный и управляющий входы счетчика импульсов.

2. Генератор по п.1, отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения формирования импульсов любой полярности цифроаналоговый преобразователь выполнен биполярным, а его управляющий вход соединен с дополнительной шиной управления.

3. Генератор по п.2, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения формирования импульсов не только постоянной, но и чередующейся полярности, в него введен триггер знака, счетный вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, а выход — с управляющим входом цифроаналогового преобразователя, 1721803

50

Составитель Л.Кренский

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М,Шароши

Редактор О.Хрипта

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 963 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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