Генератор треугольного напряжения

 

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в генераторах формирования сигналов специальной формы. Целью изобретения является создание генератора треугольного напряжения с возможностью его использования для контроля работоспособности (при широком диапазоне изменения входных величин) цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей (ЦАП) и (АЦП) устройство содержит реверсивный счетчик 1 импульсов, программируемый генератор 2 тактовых импульсов , триггер 4 реверса, ЦАП 5, два элемента 7, 8, сравнения кодов, АЦП 12, блок 13 сравнения кодов и триггер 14. При расхождении кодов на выходе АЦП и реверсивного счетчика импульсов более чем на единицу младшего разряда происходит запуск триггера 14, выход которого является контрольным выходом устройства. В этом случае блокируется дальнейшее поступление тактовых импульсов и фиксируется возникшее состояние неисправности. При совпадении или расхождении указанных кодов не более чем на единицу младшего разряда выходной триггер 14 не запускается и возможный сбой идентифицируется с разбросом уровней квантования АЦП и ЦАП или флуктуации в схеме и не фиксируется. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 03 К 4/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) 1274131 (21) 4824583/21 (22) 10.05.90 (46) 07.05.92. Бюл. М 17 . (71) Научно-исследовательский институт автоматики (72) В. Г. Глебович, В. А. Шушков и

Ю. А. Низов (53) 621.374.34(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1274131, кл. Н 03 К 4/06, 30.01.84. (54) ГЕНЕРАТОР ТРЕУГОЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в генераторах формирования сигналов специальной формы. Целью изобретения является создание генератора треугольного напряжения с возможностью его использования для контроля работоспособности (при широком диапазоне изменения входных величин) „„Я„ „„1732440 А2 цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей (ЦАП) и (АЦП) устройство содержит реверсивный счетчик 1 импульсов, программируемый генератор 2 тактовых импульсов, триггер 4 реверса, ЦАП 5, два элемента 7, 8, сравнения кодов, АЦП 12, блок

13 сравнения кодов и триггер 14. При расхождении кодов на выходе АЦП и реверсивного счетчика импульсов более чем на единицу младшего разряда происходит запуск триггера 14, выход которого является контрольным выходом устройства. В этом случае блокируется дальнейшее поступление тактовых импульсов и фиксируется возникшее состояние неисправности. При совпадении или расхождении указанных ко- 3 дов не более чем на единицу младшего разряда выходной триггер 14 не запускается и возможный сбой идентифицируется с разбросом уровней квантования АЦП и ЦАП или флуктуаций в схеме и не фиксируется. 1 Я з. и. ф-лы. 2 ил.

1732440

20

Изобретение относится к импульсной технике, может использоваться в генераторах формирования сигналов специальной формы и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. М

1274131.

Известен генератор треугольного напряжения, содержащий реверсивный счетчик импульсов, триггер реверса ° цифроаналоговый преобразователь {ЦАП), программируемый генератор тактовых импульсов, два элемента сравнения кодов, причем ЦАП, выходом подключенный к выходной шине устройства. входами соединен с выходами реверсивного счетчика импульсов и первыми группами входов первого и второго элементов сравнения кодов, вторые группы входов которых соединены соответственно с шинами установки максимального и минимального значений амплитуды выходного напряжения, а соответствующие выходы соединены с первыми входами установки единицы и нуля тригге ра реверса, вторые входы установки которых соединены с шиной установки знака нарастания выходного напряжения, 6 ВыхОд подключен к входу управления направлением счета реверсивного счетчика импульсов. информационные входы и вход записи которого соединены с шиной установки начального значения выходного напряжения, а счетный вход- с выходом программируемого генератора тактовых импульсов.

Недостаток известного устройства — отсутствие текущей диагностики тракта преобразования код-аналог и невозможность периодического контроля.заданных погрешностей формирования выходного напряжения, Недостатком указанного устройства также является невозможность его использования для контроля работоспособности (дри широком диапазоне изменения входных величин) ЦАП и аналого-цифровых преобразователей

{АЦП), Цель изобретения — расширение функциональныхх возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор треугольного напряжения, содержащий реверсивный счетчик импульсов, программируемый генератор тактовых импульсов, триггер реверса, ЦАП, два элемента сравнения кодов, введены аналого-цифровой преобразователь, дополнительный блок сравнения кодов и триггер, выход которого является контрольным выходом устройства, импульсный вход подключен к выходу программируемого генератора тактовых импульсов, информационные входы подключены к прямому и

55 инверсному выходам дополнительного блока сравнения кодов, первая группа входов которого подключена к выходам реверсивного счетчика импульсов, вторая группа входов — к выходам АЦП, аналоговый вход которого подключен к выходной шине устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема генератора треугольного напряжения; на фиг. 2 — схема блока сравнения.

Генератор треугольного напряжения содержит реверсивный счетчик 1 импульсоа, импульсным входом подключенный к выходу программируемого генератора 2 тактовых импульсов и импульсному входу триггера 14. Причем входы реверсивного счетчика импульсов подключены к группе информационных входов 3 и входа записи и выходу триггера 4 реверса. входы которого подключены соответственно к шине 11 установки знака нарастания выходного напряжения и выходам элементов 7 и 8 сравнения кодов, первые группы входов которых подключены к шинам 9 и 10 установки максимального и минимального значений амплитуды выходного напряжения, а вторые группы входов соединены с выходами реверсивного счетчика 1 импульсов, группой входов блока 13 сравнения кодов и входами ЦАП 5, выход которого является выходной шиной 6 устройства и подключен к входу АЦП 12, выходы которого подключены к второй группе входов блока 13 сравнения кодов, прямой и инверсный выходы которого подключены к информационным входам триггера 14, выход которого является контрольным выходом 15 устройства, Блок 13 сравнения кодов содержит сумматоры 17 и 18, входы которых соединены с соответствующими входами и выходами элемента.16 сравнения кодов, а выходы подключены к входам элемента 19 сравнения кодов.

В исходном состоянии реверсивный счетчик импульсов обнулен (цепи обнуления не показаны), программируемый генератор

2 тактовых импульсов не запущен (цепи запуса не показаны).

Начальное значение выходного напряжения задается кодом с шины 3 установки начального значения и переносится в реверсивный счетчик 1 импульсов по сигналу записи, подаваемому по этой же шине на его вход записи. Максимальное значение амплитуды выходного напряжения задается ко-, дом по шине 9 установки максимального значения, а минимальное значение амплитуды выходного напряжения — кодом по шине 10 установки минимального значения.

Причем код по шине 9 имеет максимальное

1732440

10

25

35

50 шающие удвоенную цену младшего разряда кода на входе ЦАП.

Блок 13 сравнения работает следующим

55 значение, а код по шине 10 — минимальное, код по шине 3 находится по величине между значениями кодов на шинах 9 и 10. Знак приращения выходного напряжения задается кодом по шине 11 установки знака при. ращения. При подаче с шины 11 логической единицы на второй вход установки триггера реверса в единицу на его выходе установится уровень логической единицы, который переведет реверсивный счетчик 1 импульсов в режим вычитания, при этом выходное напряжение имеет отрицательный знак приращения (т.е. после начала работы генератора выходное напряжение уменьшается). Если с шины 11 на второй вход установки нуля триггера 4 реверса подан сигнал логической единицы, на выходе триггера 4 реверса присутствует сигнал ноль, реверсивный счетчик 1 импульсов пе-. рейдет в режим. сложения и знак приращения будет положительный(т. е, после начала работы генератора выходное напряжение возрастает), После установки знака приращения на шине 11 должно быть установлено исходное состояние (код 00). При этом дальнейшее управление работой триггера 4 реверса передается элементам 7 и 8 сравнения кодов по первым установочным входам. В случае равенства кодов на шинах

3 и 9 (10) начальное значение амплитуды выходного напряжения соответствует максимальному (минимальному) ее значению.

Это означает, что знак приращения будет отрицательный (положительный) и не зависит от кода по шине 11.

Предположим, что задан положительный знак приращения выходного напряжения, задано какое-то среднее начальное значение выходного напряжения (при этом на выходной шине 6 устанавливается сигнал соответствующего уровня), а программируемый генератор 2 тактовых импульсов запускается и выдает импульсы с постоян- . ной частотой, Реверсивный счетчик 1 импульсов на- 4 чнет подсчет тактовых импульсов, код на его выходе возрастает, что приводит к увеличению сигнала и на выходе ЦАП 5. При достижении кода на выходе реверсивного счетчика импульсов значения, равного коду по шине 9 (т,е, максимальному значению выходного напряжения), на выходе элемента 7 сравнения кодов появится сигнал логической единицы, который переключит триггер 4 реверса в состояние единицы, которая переведет счетчик 1 импульсов в режим вычитания. Аналогично, при достижении кода нв выходе реверсивного счетчика 1 ймпульсов значения кода по шине 10, сработает элемент 8 сравнения кодов, триггер 4 реверса снова переключится, а счетчик 1 импульсов перейдет в режим суммирования. ЦАП 5 непрерывно отслеживает изменение кода на выходе реверсивного счетчика 1 импульсов, формируя на выходной шине 6 симметричное треугольное напряжение. Выбирая соответственную программу выдачи тактовых импульсов программируемым генератором 2 тактовых импульсов, можно получить различные формы выходного напряжения (например, трапецеидальную). Для этого необходимо в определенные моменты времени прекращать формирование тактовых импульсов, т.е. частота тактовых импульсов определяет форму выходного напряжения устройства.

Задание кодов по шинам 3, 9 — 11 может производиться вручную или программным способом (с помощью, например, микро3BM).

При формировании треугольного или иной формы напряжения на выходе 6 ЦАП 5 уровень напряжения в каждый момент времени определяется двоичным кодом, установившимся на выходе реверсивного счетчика 1 импульсов, причем точность выставленного значения выходного напряжения определяется разрядностью ЦАП и соответствует цене его младшегоо разряда.

При формировании на выходе ЦАП 5 напряжения, отличного от напряжения, которое должно быть установлено в соответствии с текущим кодом реверсивного счетчика

1 импульсов, АЦП 12 на своих выходах формирует код, отличный от кода реверсивного счетчика 1 импульсов, В результате несоответствия указанных кодов на выходе блока

13 сравнения кодов появится сигнал, который при поступлении на импульсный вход триггера 14 очередного импульса программируемого генератора 2 тактовых импульсов .уровнем логической единицы фиксируется на контрольном выходе 15 триггера 14 и служит признаком полной неработоспособности или неточной работы

ЦАП 5. Ка триггере 14 фиксируются несоответствия выходного напряжения генерато- ра треугольного напряжения кодам реверсивного счетчика 1 импульсов, превыобразом. Коды с выходов АЦП 12 (А) и счетчика 1 импульсов (B) сравниваются элементом 16 сравнения. Если код на входах А больше(меньше) кода на входах В, на выходе А>В(А<В) элемента 16 сравнения появится сигнал логической единицы. Он суммируется на сумматорах 18 (17) с исходным кодом (или кодом на выходе АЦП 12).

1732440. Если А>В, единица добавлена к коду В на сумматоре 18 и результат суммирования поступит на вход В элемента 19 сравнения.

При этом на входы А элемента 19 сравнения поступит код с входов А сумматора 17. Если разница входных кодов А и В не более единицы младшего разряда, коды, поступившиенавходыАиВэлемента 19 сравнения, равны, При большей разнице единицы на входе В сумматора 18 не будет достаточно, чтобы дополнить код на его выходе до кода, равного коду на выходе сумматора 17, и на выходе элемента 19 сравнения, являющемся выходом блока 13 сравнения, зафиксировано неравенство сравниваемых кодов.

Аналогично блок 13 сравнения работает и в том случае. если А<В.

Его использование позволяет исключить отбраковку АЦП и ЦАП в тех случаях, когда из-за разброса уровней квантования и флуктуаций ЦАП и АЦП отличия кодов на входе ЦАП и выходе АЦП составляет единицу младшего разряда от требуемого значения, и устройство может давать сигнал ошибки даже при точной работе ЦАП.(например, при сравнении кодов 100000 и

011111), так как отклонение на единицу в младшем разряде приведет к изменению кода в старших разрядах.

Данный генератор треугольного напряжения, обеспечивая возможность оперативного изменения параметров выходного напряжения, позволяет контролировать точность соответствия выходного напряжения ЦАП его входным кодам (т.е. обеспечивает контроль формы выходного напряжения), что дает возможность использовать генератор в устройствах контроля работоспособности схем ЦАП и АЦП и в сравнении с известным генератором расширяет функциональные возможности генератора треугольного напряжения.

Формула изобретения

5 1. Генератор треугольного напряжения по авт. св, М 1274131, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет дополнительной диагностики тракта преобразования код10 аналог при периодическом контро ;е погрешностей формирования выходного напряжения, в него введены аналого-цифровой преобразователь, дополнительный блок сравнения кодов и триггер, выход кото15 рого является контрольным выходом генератора треугольного напряжения, импульсный вход подключен к выходу программируемого генератора тактовых импульсов. информационные входы

20 подключены к прямому и к инверсному вы.- ходам дополнительного блока сравнения кодов, первая группа входов которого подключена к выходам реверсивного счетчика импульсов, вторая группа входов — к выхо25 дам аналого-цифрового преобразователя. аналоговый вход которого. подключен к выходной шине генератора треугольного напряжения.

2. Генератор пои. 1,отл ича ющийс я

30. тем, что дополнительный блок сравнения кодов содержит два сумматора и два элемента сравнения, группы входов одного из которых подключены к первой и второй . группам входом блока сравнения кодов и

35 соответствующим сходам сумматоров, выходы — к другим входам сумматоров, выходы которых подключены к соответствующим входам второго элемента сравнения, выхо. ды которого являются прямыми и инверсны40 ми выходами блока сравнения кодов.

1732440 г/м с

vv Риа. 2

Составитель А.Горбачев

Редактор Н. Рогулич Техред М.Моргентал Корректор P.Ïåòðoâà

Заказ 1588 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113036, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул.Гагарина, 101