DE2047087B2 - Function generator - Google Patents

Function generator

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    • G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
    • G06G7/26—Arbitrary function generators
    • G06G7/28—Arbitrary function generators for synthesising functions by piecewise approximation

Description

elektrische Schaltwerke vorzusehen, durch die die Abgriffsanordnungen an insbesondere benachbarte Anschlußklemmen des Spannungsgebers anzuschließen sind.Provide electrical switchgear, through which the tap assemblies in particular to adjacent Connect the terminals of the voltage transmitter.

Die Figur zeigt einen Funktionsgeber mit einer -> Einrichtung zur Bildung der Steigung der zur Funktionsnachbildung notwendigen geraden Abschnitte. The figure shows a function generator with a -> Device for forming the gradient of the straight sections necessary for the simulation of the function.

Beim Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß ein Kurvenstück durch einen Ausgangspunkt xjy, sowie durch die Steigung der zn einem benachbarten in Punkt Xk/yk verlaufenden Verbindungsgeraden gegeben ist. Um die Steigung eines Kurvenstückes zu ermitteln, ist es notwendig, die x-Koordinaten zweier benachbarter Punkte einerseits und die y-Koordinaten derselben Punkte andererseits zu subtrahieren. Die Anschluß- π klemmen 53, 54,55 und 56 bzw. 57, 58, 59 und 60 bilden die Koordinaten verschiedener Punkte der Funktion nach. So liegt beispielsweise an der Klemme 54 der Wert für Uyk an der Klemme 55 der Wert f'jr Uyk, an einer Klemme 58 der Wert für U,j und an der Klemme j< > 59 der Wert für Uxk an. Die Werte Uyl und Uyk werden auf einen Subtrahierer 61 gegeben, der die Differenz der beiden Werte bildet. Der Ausgang des Subtrahierers ist mit einer Rechenschalteinrichtung 62 verbunden.In the exemplary embodiment, it is assumed that a curve segment is given by a starting point xjy, as well as by the slope of the zn of an adjacent straight connecting line running at point Xk / yk. In order to determine the slope of a curve segment, it is necessary to subtract the x-coordinates of two neighboring points on the one hand and the y-coordinates of the same points on the other hand. The connection π terminals 53, 54, 55 and 56 or 57, 58, 59 and 60 simulate the coordinates of various points of the function. For example, the value for U yk is applied to terminal 54, the value f 'jr U y k is applied to terminal 55, the value for U, j is applied to terminal 58 and the value for U x k is applied to terminal j <> 59 . The values U yl and U y k are fed to a subtracter 61 which forms the difference between the two values. The output of the subtracter is connected to a computing switching device 62.

Ein zweiter Subtrahierer 63 bildet die Differenz der r> an den Klemmen 58 und 59 anliegenden Spannungen, die mit l/„- und UXk bezeichnet sind. Der Ausgang des Subtrahierers 63 ist mit einem Eingang der Rechenschaltung 62 verbunden. An einem dritten Subtrahierer ist einerseits die Spannung Ux angelegt, die ein die unabhängige Veränderliche charakterisierendes Signal darstellt. An dem zweiten Ausgang dieses Subtrahierers 64 ist die Klemme 58 angeschlossen, an der die Spannung (/«-anliegt. Die Rechenschaltung 62 bildet das Produkt der Ausgangssignale der Subtrahierer 61 und ιϊ 64, und der in der Rechenschaltung enthaltene Dividierer bildet den Quotienten aus dem Produkt der Ausgangssignale des Subtrahierers 61 und 64 und dem Ausgangssignal des Subtrahierers 63. Das Ausgangssignal der Rechenschaltung 62 lautet demnach w A second subtracter 63 forms the difference between the voltages applied to terminals 58 and 59, which are denoted by I / "- and U X k. The output of the subtracter 63 is connected to an input of the computing circuit 62. On the one hand, the voltage U x , which represents a signal characterizing the independent variable, is applied to a third subtracter. At the second output of this subtracter 64 the terminal 58 is connected to which the voltage (/ «- is applied. The arithmetic circuit 62 forms the product of the output signals of the subtracters 61 and 64, and the divider contained in the arithmetic circuit forms the quotient from the Product of the output signals of the subtracter 61 and 64 and the output signal of the subtracter 63. The output signal of the arithmetic circuit 62 is accordingly w

(Ux- uj-(uyk- ig (U x - uj - (u yk - ig

(Uxk - Uxl)(U xk - U xl )

Dieses Ausgangssignal der Rechenschaltung 62 ist auf einen Eingang einer Addierschaltung 65 gegeben, mit deren zweitem Eingang die Klemme 54 verbunden ist, an der die Spannung Uy, anliegt. Diese beiden Spannungen werden addiert, so daß als Ausgangssignal die abhängige VeränderlicheThis output signal of the computing circuit 62 is applied to an input of an adding circuit 65, to the second input of which the terminal 54 is connected, to which the voltage U y is applied. These two voltages are added so that the dependent variable is used as the output signal

_ (Ux- UJ-(U,,- Uyl) _ (U x - UJ- (U ,, - U yl )

Das Ausführungsbeispiel weist weiterhin eine logische Schalteinrichtung 66 auf, die als Eingangsgröße ein die unabhängige Veränderliche charakterisierendes elektrisches Signal und die beiden Spannungswerte an den Klemmen 58 und 59 erhält.The exemplary embodiment also has a logic switching device 66, which is an input variable the independent variable characterizing electrical signal and the two voltage values terminals 58 and 59.

Die logische Schalteinrichtung 66 ist mit einem Schaltwerk 67 verbunden, das dann betätigt wird, wenn durch die logische Schalteinrichtung 66 festgestellt wird, daß die unabhängige Veränderliche nicht in dem zwischen den Anschlußklemmen 58 und 59 liegenden Funktionsabschnitt zu finden ist. Dann gibt die logische Schalteinrichtung ein Signal an das Schaltwerk 67, das die Abgriffspaare 41 und 42 bzw. 43 und 44 mit den Klemmen 55 und 56 bzw. 59 und 60 oder mit den Klemmen 53 und 54 bzw. 57 und 58 verbindet.The logic switching device 66 is connected to a switching mechanism 67, which is then actuated when it is determined by the logic switch 66 that the independent variable is not in the between the terminals 58 and 59 lying functional section can be found. Then there is the logical one Switching device sends a signal to the switching mechanism 67, which the tap pairs 41 and 42 or 43 and 44 with the Terminals 55 and 56 or 59 and 60 or with terminals 53 and 54 or 57 and 58.

Die in der Figur dargestellte Ausführung eines Funktionsgenerators hat den Vorteil, daß die Verbindungslinien zwischen den Einspeispunkten 53 bis 56 bzw. 57 bis 60 keine Stufen aufweisen. Bei dieser Schaltung werden die Zwischenwerte Uy zwischen den Punkten £/,/(/,., und t/u/ Uyk durch eine Analogrechenschaltung ermittelt und ausgegeben. Weiterhin hat der Funktionsgenerator neben der Stufenlosigkeit noch den Vorteil, daß die Ausgangsspannung Uy sehr schnell der Eingangsspannung Ux folgen kann, da die Rechenbausteine nahezu verzögerungsfrei arbeiten und nur zwischen den Anschlußklemmen 53 bis 56 und 57 bis 60 Umschaltungen erfolgen müssen.The embodiment of a function generator shown in the figure has the advantage that the connecting lines between the feed points 53 to 56 and 57 to 60 do not have any steps. In this circuit, the intermediate values U y between the points £ /, / (/,., And t / u / U y k determined by an analog computing circuit and outputted. Further, the function generator in addition to the stepless still the advantage that the output voltage U y can follow the input voltage U x very quickly, since the arithmetic logic units work almost without delay and switchovers only have to take place between the connection terminals 53 to 56 and 57 to 60.

Das Ausführungsbeispiel kann auch mit Halbleiterschaltern ausgebildet sein, wodurch sich die Arbeitsgeschwindigkeit des Funktionsgenerators noch weiter steigern läßt.The exemplary embodiment can also be designed with semiconductor switches, which increases the operating speed the function generator can be increased even further.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Funktionsgenerator zur elektrischen Nachbildung von beliebigen Funktionen mit einer unabhän- r> gigen Veränderlichen durch stückweise, insbesondere lineare Approximation der Funktion mit zwei Spannungsgebern, denen je eine von zwei miteinander synchronisierten Abgril'fsanordnungen zugeordnet ist, von denen die erste Abgriffsanordnung ein in ihrer Stellung am Spannungsgeber entsprechendes elektrisches Signal für die unabhängige Veränderliche der Funktion abgibt und von denen die zweite Abgriffsanordnung ein die abhängige Veränderliche der Funktion charakterisierendes Signal liefert, r> dadurch gekennzeichnet, daß jede Abgriffsanordnung zwei eingeprägte Spannungswarte abgreift und daß drei elektrische Addierer bzw. Subtrahierer (61,63,64) vorgesehen sind, von denen der erste Addierer bzw. Subtrahierer (61) die Summe 2» bzw. Differenz von den durch die an den zweiten Spannungsgeber (45) anliegende Abgriffsanordnung abgenommenen Spannungen bildet, von denen der zweite Addierer bzw. Subtrahierer (63) die Summe bzw. die Differenz von den durch die an dem ersten r> Spannungsgeber (46) anliegende Abgriffsanordnung abgenommenen Spannungen bildet und von denen der dritte Addierer bzw. Subtrahierer (64) die Summe bzw. Differenz einer die unabhängige Variable kennzeichnenden Spannung und eines m Spannungswertes des ersten Spannungsgebers bildet, wobei die Ausgänge der drei Addierer bzw. Subtrahierer (61, 63, 64) mit einer Rechenschaltung (62) verbunden sind, und daß die Rechenschaltung die Ausgangssignale des ersten und des dritten iri Addierers bzw. Subtrahierers (61, 64) multipliziert und dieses Produkt durch das am Ausgang des zweiten Addierers bzw. Subtrahierers (63) anliegende elektrische Signal dividiert, wobei das in der Rechenschaltung ermittelte Gesamtergebnis einem 4» ersten Eingang eines vierten Subtrahierers bzw. Addierers (65) zugeführt ist, an dessen zweiten Eingang ein an einer Anschlußklemme (54) des zweiten Spannungsgebers (45) abgenommenes elektrisches Signal angelegt ist.1. Function generator for electrical simulation of arbitrary functions with a inde- r> Gigen variables by piecewise, particularly linear approximation of the function with two voltage sensors, which is assigned to each one of two synchronized with each other Abgril'fsanordnungen, of which the first Abgriffsanordnung into their Position on the voltage transmitter emits corresponding electrical signal for the independent variable of the function and of which the second tapping arrangement supplies a signal characterizing the dependent variable of the function, r> characterized in that each tapping arrangement taps two impressed voltage control points and that three electrical adders or subtractors ( 61,63,64) are provided, of which the first adder or subtracter (61) forms the sum 2 »or the difference of the voltages taken by the tap arrangement applied to the second voltage generator (45), from which the second adder or . Sub Tractor (63) forms the sum or the difference of the voltages taken by the tap arrangement applied to the first voltage generator (46) and of which the third adder or subtracter (64) forms the sum or difference of an independent variable characterizing the independent variable Voltage and an m voltage value of the first voltage generator, the outputs of the three adders or subtractors (61, 63, 64) being connected to a computing circuit (62), and that the computing circuit receives the output signals of the first and third i r i adders or subtractor (61, 64) and this product is divided by the electrical signal present at the output of the second adder or subtractor (63), the total result determined in the arithmetic circuit being a 4 »first input of a fourth subtractor or adder (65 ) is supplied, at the second input of which an electrical S signal is applied. 2. Funktionsgenerator nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, daß die an die Anschlußklemmen des ersten und zweiten Spannungsgebers (45, 46) anzulegenden Abgriffsanordnungen paarweise infolge Auslösung durch eine logische Schalteinrichtung (66) und ein an diese logische Schalteinrichtung (66) angeschlossenes Schaltwerk (67) an andere, insbesondere benachbarte Anschlußklemmen der Spannungsgeber (45, 46) anzuschließen sind und daß an die die Abgriffe verschiebende logische Schalteinrichtung (66) einerseits ein die unabhängige Veränderliche der Funktion charakterisierendes Signal und andererseits ein die eingeprägten Spannungen an den jeweiligen Anschlußklemmen des ersten Spannungsgebers (46) charakterisierendes Signal t>o angelegt sind, wobei ein aus einem Vergleich dieser beiden Eingangssignale resultierendes Ausgangssignal das Schaltwerk (67) beeinflußt.2. Function generator according to claim 1 ,. characterized in that the connection terminals of the first and second voltage generator (45, 46) to be applied tap arrangements in pairs as a result Triggered by a logic switching device (66) and a logic switching device connected to this (66) connected switching mechanism (67) to other, in particular adjacent, connection terminals of the voltage transmitter (45, 46) are to be connected and that to the logic switching device shifting the taps (66) on the one hand a signal characterizing the independent variable of the function and on the other hand, the impressed voltages at the respective terminals of the first Voltage generator (46) characterizing signal t> o are applied, an output signal resulting from a comparison of these two input signals affects the switching mechanism (67). t)5t) 5 Die Erfindung betrifft einen Funktionsgenerator zur elektrischen Nachbildung von beliebigen Funktionen mit einer unabhängigen Veränderlichen durch stückweise, insbesondere lineare Approximation der Funktion mit zwei Spannungsgebern, denen je eine von zwei miteinander synchronisierten Abgriffsanordnungen zugeordnet ist, von denen die erste Abgriffsanordnung ein ihrer Stellung am Spannungsgeber entsprechendes elektrisches Signal für die unabhängige Veränderliche der Funktion abgibt, und von denen die zweite Abgriffsanordnung ein die abhängige Veränderliche der Funktion charakterisierendes Signal liefertThe invention relates to a function generator for the electrical simulation of any functions with an independent variable by piecewise, in particular linear, approximation of the function with two voltage transmitters, each of which is assigned one of two mutually synchronized tapping arrangements is, of which the first tap arrangement corresponds to its position on the voltage transmitter electrical signal for the independent variable of the function, and of which the second tap arrangement is the dependent variable of the Function provides a characterizing signal Bekannte Funktionsgeneratoren dieser Art, z. B. Diodenfunktionsgeneratoren, haben den Nachteil, daß die nachzubildende Funktion durch die Steilheit der geraden Verbindungsstücke zwischen zwei Punkten xjy, eingestellt wird. Soll ein Punkt xjyt geändert werden, so muß die Steilheit der geraden Verbindungslinie vom vorhergehenden zum nachfolgenden Punkt neu festgelegt und eingestellt werden.Known function generators of this type, e.g. B. Diode function generators have the disadvantage that the function to be simulated is set by the steepness of the straight connecting pieces between two points xjy. If a point xjyt is to be changed, the steepness of the straight connecting line from the previous to the following point must be redefined and adjusted. Weiterhin ist es aus F i f e r, Analogue Computation, McGraw-Hill 1961, Seite 347 ff., bekannt, Funktionsgeneratoren mittels zwei angezapfter Potentiometer zu realisieren. Den Anzapfungen des Potentiometers werden eingeprägte Spannungen zugeführt, die an einem weiteren Potentiometer abgegriffen werden, wobei die Schleifer dieses Potentiometers entsprechend einer vorgegebenen Funktion auf einer Walze aufgebracht sind. Die interpolierte Funktion erhält man nach F i f e r dadurch, daß der Abgriffschleifer des angezapften Potentiometers mittels einer Servoeinrichtung entsprechend der einstellbaren unabhängigen Variablen eingestellt wird. Der Spannungswert am Abgriff entspricht dabei dem Wert der abhängigen Variablen.It is also from F i f e r, Analogue Computation, McGraw-Hill 1961, page 347 ff., Known to add function generators by means of two tapped potentiometers realize. The taps of the potentiometer are supplied with impressed voltages that are connected to another potentiometer can be tapped, the wiper of this potentiometer accordingly a predetermined function are applied to a roller. The interpolated function is obtained from F i f e r in that the pick-off wiper of the tapped potentiometer by means of a servo device is set according to the adjustable independent variable. The voltage value at the tap corresponds to the value of the dependent variable. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Funktionsgenerator zu schaffen, der auf dauernd bewegte mechanische Teile, wie Walzen und mit Servomotoren angetriebene Potentiometer, verzichten kann. Durch die Vermeidung von dauernd bewegten mechanischen Teilen wird erreicht, daß der Funktionsgenerator wartungsfrei ist, ohne daß die Möglichkeit, beliebige Funktionen einzustellen, beschränkt wird.The invention is therefore based on the object of creating a function generator that is continuously on Moving mechanical parts such as rollers and servo-motor driven potentiometers are dispensed with can. By avoiding constantly moving mechanical parts it is achieved that the function generator is maintenance-free, without the possibility of setting any functions being restricted. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jede Abgriffsanordnung zwei eingeprägte Spannungswerte abgreift und daß drei elektrische Addierer bzw. Subtrahierer vorgesehen sind, von denen der erste Addierer bzw. Subtrahierer die Summe bzw. die Differenz von den durch die an den zweiten Spannungsgeber anliegenden Abgriffsanordnung abgenommenen Spannungen bildet, von denen der zweite Addierer bzw. Subtrahierer die Summe bzw. die Differenz von den durch die an dem ersten Spannungsgeber anliegenden Abgriffsanordnung abgenommenen Spannungen bildet und von denen der dritte Addierer bzw. Subtrahierer die Summe bzw. die Differenz einer die unabhängige Variable kennzeichnende Spannung und eines Spannungswertes des ersten Spannungsgebers bildet, wobei die Ausgänge der drei Addierer bzw. Subtrahierer mit einer Rechenschaltung verbunden sind und daß die Rechenschaltung die Ausgangssignale des ersten und des dritten Addierers bzw. Subtrahierers multipliziert und dieses Produkt durch das am Ausgang des zweiten Addierers bzw. Subtrahierers anliegende elektrische Signal dividiert, wobei das in der Rechenschaltung ermittelte Gesamtergebnis einem ersten Eingang eines vierten Subtrahierers bzw. Addierers zugeführt ist, an dessen zweiten Eingang ein an einer Anschlußklemme des zweiten Spannungsgebers abgenommenes elektrisches Signal angelegt ist. Zur Erweiterung des Meßbereiches ist es weiterhin vorteilhaft.This object is achieved in that each tap arrangement has two impressed voltage values taps off and that three electrical adders or subtractors are provided, of which the first Adders and subtractors, respectively, the sum or the difference of the by the to the second Voltage transmitter adjacent tap arrangement forms removed voltages, of which the second The adder or subtracter is the sum or the difference from the tapping arrangement applied to the first voltage generator Forms voltages and of which the third adder or subtracter is the sum or the difference of one the voltage characterizing the independent variable and a voltage value of the first voltage generator forms, wherein the outputs of the three adders and subtractors are connected to a computing circuit and that the arithmetic circuit takes the output signals of the first and third adders and subtractors, respectively multiplied and this product by that present at the output of the second adder or subtracter electrical signal divided, the total result determined in the arithmetic circuit being a first Input of a fourth subtracter or adder is fed, at the second input one to one Terminal of the second voltage sensor removed electrical signal is applied. To expand of the measuring range, it is also advantageous.
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