RU2541147C1 - Function generator - Google Patents

Function generator Download PDF

Info

Publication number
RU2541147C1
RU2541147C1 RU2013143418/08A RU2013143418A RU2541147C1 RU 2541147 C1 RU2541147 C1 RU 2541147C1 RU 2013143418/08 A RU2013143418/08 A RU 2013143418/08A RU 2013143418 A RU2013143418 A RU 2013143418A RU 2541147 C1 RU2541147 C1 RU 2541147C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
signal
functional generator
Prior art date
Application number
RU2013143418/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Степанович Дубровин
Алексей Михайлович Зюзин
Original Assignee
Негосударственное образовательное учреждение "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Негосударственное образовательное учреждение "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций" filed Critical Негосударственное образовательное учреждение "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций"
Priority to RU2013143418/08A priority Critical patent/RU2541147C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2541147C1 publication Critical patent/RU2541147C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: function generator comprises a comparator circuit, a multiplier, a first adder, first and second controlled integrators, an inverter, a relay element, first and second squaring devices, a second adder, a square-root computer and a triangular waveform generator.
EFFECT: broader functional capabilities and maintaining high linearity of a triangular waveform with variation of the amplitude of quadrature harmonic signals in a wide range.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в аппаратуре связи, измерительной и вычислительной технике для формирования квадратурных гармонических сигналов нескольких частот и сигналов различной формы одинаковой частоты.The invention relates to radio engineering and communication and can be used in communication equipment, measuring and computer technology for the formation of quadrature harmonic signals of several frequencies and signals of various shapes of the same frequency.

Известно устройство [1], содержащее источник квадратурных сигналов, первый и второй вычислители модулей, первый и второй квадраторы, сумматор, перемножитель, усилитель и формирователь биполярных сигналов прямоугольной формы, выход которого соединен с третьим выходом функционального генератора, второй выход которого соединен с входом формирователя биполярных сигналов прямоугольной формы и с выходом сумматора, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены с выходами, соответственно, первого вычислителя модуля, первого квадратора, второго вычислителя модуля и второго квадратора, при этом к первому выходу источника квадратурных сигналов подключены первый вход перемножителя, а также входы первого вычислителя модуля и первого квадратора, к второму выходу источника квадратурных сигналов подключены второй вход перемножителя, а также входы второго вычислителя модуля и второго квадратора, причем усилитель включен между выходом перемножителя и первым выходом функционального генератора.A device [1] is known that contains a quadrature signal source, first and second module calculators, first and second quadrators, an adder, a multiplier, an amplifier, and a rectangular bipolar signal shaper, the output of which is connected to the third output of the functional generator, the second output of which is connected to the input of the shaper bipolar signals of a rectangular shape and with the output of the adder, the first, second, third and fourth inputs of which are connected to the outputs, respectively, of the first calculator module, the first quad a second module multiplier and a second quadrator, while the first input of the multiplier is connected to the first output of the quadrature signal source, as well as the inputs of the first module calculator and the first quadrator, the second multiplier input is connected to the second output of the quadrature signal source, and the inputs of the second module calculator and the second quadrator, and the amplifier is connected between the output of the multiplier and the first output of the functional generator.

В устройстве формируются сигналы синусоидальной, треугольной формы, а также биполярный сигнал прямоугольной формы. Формирование сигнала треугольной формы возможно только при фиксированном (стабильном) значении амплитуды источника квадратурных сигналов.The device generates sinusoidal, triangular waveforms, as well as a bipolar waveform of rectangular waveform. The formation of a triangular signal is possible only with a fixed (stable) value of the amplitude of the source of quadrature signals.

Наиболее близким устройством к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является принятый за прототип функциональный генератор [2], содержащий схему сравнения, перемножитель, первый сумматор, первый и второй управляемые интеграторы, инвертор, релейный элемент, первый и второй квадраторы, второй сумматор и вычислитель квадратного корня, включенный между выходом второго сумматора и вторым входом схемы сравнения, к выходу которой подключен первый вход перемножителя, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, к выходу которого подключен первый вход первого управляемого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго управляемого интегратора, входом инвертора, входом первого квадратора и первым выходом функционального генератора, второй выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выходом второго управляемого интегратора и входом второго квадратора, к выходу которого подключен второй вход второго сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого квадратора, при этом к выходу инвертора подключен вход релейного элемента, выход которого соединен с вторым входом перемножителя и третьим выходом функционального генератора, первая управляющая шина которого соединена с вторыми входами первого и второго управляемых интеграторов, а вторая управляющая шина функционального генератора соединена с первым входом схемы сравнения.The closest device to the claimed invention in terms of essential features is the functional generator adopted for the prototype [2], which contains a comparison circuit, a multiplier, a first adder, first and second controlled integrators, an inverter, a relay element, first and second quadrators, a second adder and a square calculator a root connected between the output of the second adder and the second input of the comparison circuit, the output of which is connected to the first input of the multiplier, the output of which is connected to the first input of the first a matrator, the output of which is connected to the first input of the first controlled integrator, the output of which is connected to the first input of the second controlled integrator, the inverter input, the input of the first quadrator and the first output of the functional generator, the second output of which is connected to the second input of the first adder, the output of the second controlled integrator and the input the second quadrator, the output of which is connected to the second input of the second adder, the first input of which is connected to the output of the first quadrator, while connecting to the output of the inverter input relay element whose output is connected to the second input of the multiplier and the third output of the function generator, the first control bus which is connected to the second inputs of the first and second controllable integrators, and the second control bus of the function generator is coupled to the first input of the comparison circuit.

В устройстве формируются сигналы синусоидальной, треугольной формы, а также биполярный сигнал прямоугольной формы. К недостатку устройства следует отнести невозможность сохранения высокой линейности синтезированного сигнала треугольной формы при изменении (регулировке) амплитуды квадратурных сигналов.The device generates sinusoidal, triangular waveforms, as well as a bipolar waveform of rectangular waveform. The disadvantage of the device is the inability to maintain high linearity of the synthesized signal of a triangular shape when changing (adjusting) the amplitude of the quadrature signals.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение функциональных возможностей устройства и сохранение высокой линейности сигнала треугольной формы при изменении амплитуды квадратурных гармонических сигналов в широких пределах.The problem to which the invention is directed, is to expand the functionality of the device and maintain a high linearity of the triangular waveform when changing the amplitude of the quadrature harmonic signals over a wide range.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в функциональный генератор, содержащий схему сравнения, перемножитель, первый сумматор, первый и второй управляемые интеграторы, инвертор, релейный элемент, первый и второй квадраторы, второй сумматор и вычислитель квадратного корня, включенный между выходом второго сумматора и вторым входом схемы сравнения, к выходу которой подключен первый вход перемножителя, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, к выходу которого подключен первый вход первого управляемого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго управляемого интегратора, входом инвертора, входом первого квадратора и первым выходом функционального генератора, второй выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выходом второго управляемого интегратора и входом второго квадратора, к выходу которого подключен второй вход второго сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого квадратора, при этом к выходу инвертора подключен вход релейного элемента, выход которого соединен с вторым входом перемножителя и третьим выходом функционального генератора, первая управляющая шина которого соединена с вторыми входами первого и второго управляемых интеграторов, а вторая управляющая шина функционального генератора соединена с первым входом схемы сравнения, дополнительно введен формирователь сигнала треугольной формы, первый и второй входы которого подключены к выходам, соответственно, первого и второго управляемых интеграторов, третий, четвертый выходы формирователя сигнала треугольной формы соединены с выходами, соответственно, второго и первого квадраторов, а к выходу вычислителя квадратного корня подключен пятый вход формирователя сигала треугольной формы, первый и второй выходы которого соединены, соответственно, с четвертым и пятым выходами функционального генератора.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in a functional generator containing a comparison circuit, a multiplier, a first adder, first and second controlled integrators, an inverter, a relay element, the first and second quadrators, the second adder and the square root calculator included between the output of the second the adder and the second input of the comparison circuit, the output of which is connected to the first input of the multiplier, the output of which is connected to the first input of the first adder, the output of which is connected first the first input of the first controlled integrator, the output of which is connected to the first input of the second controlled integrator, the inverter input, the input of the first quadrator and the first output of the functional generator, the second output of which is connected to the second input of the first adder, the output of the second controlled integrator and the input of the second quadrator, to the output of which the second input of the second adder is connected, the first input of which is connected to the output of the first quadrator, while the input of the relay element, the output of which is connected to it is single with the second input of the multiplier and the third output of the functional generator, the first control bus of which is connected to the second inputs of the first and second controlled integrators, and the second control bus of the functional generator is connected to the first input of the comparison circuit, an additional triangular waveform driver is introduced, the first and second inputs of which connected to the outputs, respectively, of the first and second controlled integrators, the third, fourth outputs of the triangular signal conditioner are connected to the outputs of the second and first quadrants, respectively, and the fifth input of the triangular-shaped sigal former is connected to the output of the square root calculator, the first and second outputs of which are connected, respectively, with the fourth and fifth outputs of the functional generator.

При этом формирователь сигнала треугольной формы выполнен из первого и второго вычислителей модуля, первого и второго вычитателей, третьего сумматора и делителя, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора и вторым выходом формирователя сигнала треугольной формы, первый выход которого соединен с выходом третьего сумматора, первый вход которого подключен к выходу первого вычитателя, выход второго вычитателя соединен с первым входом делителя, первый вычислитель модуля включен между первым входом формирователя сигнала треугольной формы и первым входом первого вычитателя, при этом третий и четвертый входы формирователя сигнала треугольной формы соединены, соответственно, с первым и вторым входами второго вычитателя, а между вторым входом формирователя сигнала треугольной формы и вторым входом первого вычитателя включен второй вычислитель модуля.In this case, the triangular signal shaper is made of the first and second module calculators, the first and second subtracters, the third adder and the divider, the output of which is connected to the second input of the third adder and the second output of the triangular signal shaper, the first output of which is connected to the output of the third adder, the first the input of which is connected to the output of the first subtractor, the output of the second subtractor is connected to the first input of the divider, the first calculator of the module is connected between the first input of the signal conditioner a rectangular shape and the first input of the first subtractor, while the third and fourth inputs of the triangular waveform generator are connected, respectively, to the first and second inputs of the second subtractor, and a second module calculator is connected between the second input of the triangular waveform driver and the second input of the first subtractor.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленному изобретению. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, established that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Введение в предлагаемый функциональный генератор формирователя сигнала треугольной формы, выполненного из двух вычислителей модуля, двух вычитателей, сумматора и делителя, а также организация новых связей между функциональными элементами позволило расширить функциональные возможности устройства и сохранить высокую линейность сигнала треугольной формы при изменении амплитуды квадратурных гармонических сигналов в широких пределах.An introduction to the proposed functional generator of a triangular-shaped signal shaper made of two module calculators, two subtractors, an adder and a divider, as well as the organization of new connections between functional elements made it possible to expand the device’s functionality and maintain a high linearity of the triangular-shaped signal when the amplitude of the quadrature harmonic signals changes in wide limits.

Изобретение поясняется структурной схемой функционального генератора (фиг.1) и графиками (фиг.2 - фиг.4), поясняющими принцип работы функционального генератора.The invention is illustrated by the structural diagram of the functional generator (figure 1) and graphs (figure 2 - figure 4), explaining the principle of operation of the functional generator.

Функциональный генератор содержит схему сравнения 1, перемножитель 2, первый сумматор 3, первый 4 и второй 5 управляемые интеграторы, инвертор 6, релейный элемент 7, первый 8 и второй 9 квадраторы, второй сумматор 10, вычислитель квадратного корня 11 и формирователь сигнала треугольной формы 14, выполненный из первого 15 и второго 16 вычислителей модуля, первого 17 и второго 18 вычитателей, третьего сумматора 19 и делителя 20, при этом вычислитель квадратного корня 11 включен между выходом второго сумматора 10 и вторым входом схемы сравнения 1, к выходу которой подключен первый вход перемножителя 2, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 3, к выходу которого подключен первый вход первого управляемого интегратора 4, выход которого соединен с первым входом второго управляемого интегратора 5, входом инвертора 6, входом первого квадратора 8, первым входом формирователя сигнала треугольной формы 14 и первым выходом функционального генератора, второй выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 3, выходом второго управляемого интегратора 5, вторым входом формирователя сигнала треугольной формы 14 и входом второго квадратора 9, к выходу которого подключен третий вход формирователя сигнала треугольной формы 14 и второй вход второго сумматора 10, первый вход которого соединен с выходом первого квадратора 8 и четвертым входом формирователя сигнала треугольной формы 14, первый и второй выходы которого соединены, соответственно, с четвертым и пятым выходами функционального генератора, третий выход которого соединен с вторым входом перемножителя 2 и выходом релейного элемента 7, вход которого подключен к выходу инвертора 6, при этом вторые входы первого 4 и второго 5 управляемых интеграторов соединены с первой управляющей шиной 12 функционального генератора, вторая управляющая шина которого соединена с первым входом схемы сравнения 1, причем к выходу вычислителя квадратного корня 11 подключен пятый вход формирователя сигнала треугольной формы 14, первый и второй входы которого соединены с входами, соответственно, первого 15 и второго 16 вычислителей модулей, третий и четвертый входы формирователя сигнала треугольной формы 14 соединены, соответственно, с первым и вторым входами второго вычитателя 18, выход которого соединен с первым входом делителя 20, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора 19 и вторым выходом формирователя сигнала треугольной формы 14, к первому выходу которого подключен выход третьего сумматора 19, первый вход которого соединен с выходом первого вычитателя модуля 17, первый и второй входы которого подключены к выходам, соответственно, первого 15 и второго 16 вычислителей модулей.The functional generator contains a comparison circuit 1, a multiplier 2, a first adder 3, a first 4 and a second 5 controlled integrators, an inverter 6, a relay element 7, a first 8 and a second 9 squares, a second adder 10, a square root calculator 11, and a triangular waveform former 14 made from the first 15 and second 16 calculators of the module, the first 17 and second 18 subtracters, the third adder 19 and the divider 20, while the square root calculator 11 is connected between the output of the second adder 10 and the second input of the comparison circuit 1, to the output of which the swarm is connected to the first input of the multiplier 2, the output of which is connected to the first input of the first adder 3, the output of which is connected to the first input of the first controlled integrator 4, the output of which is connected to the first input of the second controlled integrator 5, the input of the inverter 6, the input of the first quadrator 8, the first input a triangular signal shaper 14 and a first output of a functional generator, the second output of which is connected to the second input of the first adder 3, the output of the second controlled integrator 5, the second input of the shaper I have a triangular waveform 14 and an input of a second quadrator 9, the third input of a triangular waveform shaper 14 and a second input of a second adder 10, a first input of which is connected to the output of the first quadrator 8 and a fourth input of a triangular waveform 14, the first and second the outputs of which are connected, respectively, with the fourth and fifth outputs of the functional generator, the third output of which is connected to the second input of the multiplier 2 and the output of the relay element 7, the input of which is connected to the output inverter 6, while the second inputs of the first 4 and second 5 controlled integrators are connected to the first control bus 12 of the functional generator, the second control bus of which is connected to the first input of the comparison circuit 1, and the fifth input of the triangular waveform generator 14 is connected to the output of the square root 11 , the first and second inputs of which are connected to the inputs, respectively, of the first 15 and second 16 calculators of the modules, the third and fourth inputs of the signal shaper of a triangular shape 14 are connected, respectively about, with the first and second inputs of the second subtractor 18, the output of which is connected to the first input of the divider 20, the output of which is connected to the second input of the third adder 19 and the second output of the signal shaper of a triangular shape 14, to the first output of which the output of the third adder 19 is connected, the first input which is connected to the output of the first subtractor module 17, the first and second inputs of which are connected to the outputs, respectively, of the first 15 and second 16 calculators modules.

Функциональный генератор работает следующим образом.Functional generator operates as follows.

Последовательно соединенные и замкнутые в кольцо первый 4 и второй 5 управляемые интеграторы, а также первый сумматор 3 образуют колебательную систему (КС) с двумя выходами (фиг.1). Первый 8 и второй 9 квадраторы, второй сумматор 10 и вычислитель квадратного корня 11 образуют датчик напряжения (ДН). Колебательная система, датчик напряжения, релейный элемент 7 с инвертором 6, схема сравнения 1 и перемножитель 2 образуют двухконтурную систему автоматического регулирования (САР).Sequentially connected and closed in a ring, the first 4 and second 5 controlled integrators, as well as the first adder 3 form an oscillatory system (CS) with two outputs (Fig. 1). The first 8 and second 9 quadrators, the second adder 10 and the square root calculator 11 form a voltage sensor (ND). The oscillation system, the voltage sensor, the relay element 7 with the inverter 6, the comparison circuit 1 and the multiplier 2 form a dual-circuit automatic control system (ATS).

При подаче управляющих напряжений Ef и E0 на соответствующие входы 12 и 13 САР на выходах первого 4 и второго 5 управляемых интеграторов, то есть на втором и третьем выходах функционального генератора, после окончания переходных процессов устанавливаются (фиг.2) гармонические колебания N1(t) и N2(f), сдвинутые друг относительно друга на 90 эл. градусовWhen applying control voltages E f and E 0 to the corresponding inputs 12 and 13 of the ATS at the outputs of the first 4 and second 5 controlled integrators, that is, at the second and third outputs of the functional generator, after the end of the transient processes, harmonic oscillations N 1 are established (Fig. 2) (t) and N 2 (f), shifted relative to each other by 90 el. degrees

N 1 ( t ) = A sin ( ω 0 t ) ,   N 2 ( t ) = A cos ( ω 0 t ) ,                             (1)

Figure 00000001
N one ( t ) = A sin ( ω 0 t ) , N 2 ( t ) = A cos ( ω 0 t ) , (one)
Figure 00000001

где A - амплитуда, а ω0 - круговая частота сигналов N1(t) и N2(t), связанная с циклической частотой f0 известным соотношением ω0=2πf0.where A is the amplitude and ω 0 is the circular frequency of the signals N 1 (t) and N 2 (t) associated with the cyclic frequency f 0 by the known relation ω 0 = 2πf 0 .

Частота f0 определяется величиной напряжения Ef, поданного на вход 12, а амплитудное значение A - величиной опорного напряжения E0, поданного на второй вход 13 функционального генератора.The frequency f 0 is determined by the value of the voltage E f supplied to the input 12, and the amplitude value A is determined by the value of the reference voltage E 0 supplied to the second input 13 of the functional generator.

На выходе релейного элемента 7 из инвертированного сигнала N1(t) формируется сигнал N3(t), который подается на первый выход функционального генератора.At the output of the relay element 7 from the inverted signal N 1 (t), a signal N 3 (t) is generated, which is fed to the first output of the functional generator.

Датчик напряжения работает следующим образом.The voltage sensor operates as follows.

При поступлении сигнала N1(t) на вход первого квадратора 8 и сигнала N2(t) на вход второго квадратора 9 на выходе второго сумматора 10 формируется сигналUpon receipt of a signal N 1 (t) at the input of the first quadrator 8 and a signal N 2 (t) at the input of the second quadrator 9, a signal is generated at the output of the second adder 10

E 1 = k 1 m 1 A 2 sin 2 ( ω 0 t ) + m 2 k 2 A 2 cos 2 ( ω 0 t ) ,                                   (2)

Figure 00000002
E one = k one m one A 2 sin 2 ( ω 0 t ) + m 2 k 2 A 2 cos 2 ( ω 0 t ) , (2)
Figure 00000002

где k1 и k2 - коэффициенты передачи второго сумматора 10, соответственно, по первому и второму входу; m1 и m2 - коэффициенты передачи, соответственно, первого 8 и второго 9 квадраторов.where k 1 and k 2 are the transmission coefficients of the second adder 10, respectively, at the first and second input; m 1 and m 2 - transmission coefficients, respectively, of the first 8 and second 9 squarer.

При k1m1=k2m2=1 выражение (2) упрощаетсяWhen k 1 m 1 = k 2 m 2 = 1, expression (2) is simplified

E 1 = A 2 [ sin 2 ( ω 0 t ) + cos 2 ( ω 0 t ) ] = A 2 .                                                (3)

Figure 00000003
E one = A 2 [ sin 2 ( ω 0 t ) + cos 2 ( ω 0 t ) ] = A 2 . (3)
Figure 00000003

На выходе вычислителя квадратного корня 11, то есть на выходе ДН, формируется постоянный сигнал E2, амплитуда которого равна амплитуде A квадратурных сигналов N1(t) и N2(t), то есть E3=A.At the output of the square root calculator 11, that is, at the output of the DN, a constant signal E 2 is formed , the amplitude of which is equal to the amplitude A of the quadrature signals N 1 (t) and N 2 (t), that is, E 3 = A.

На выходе схемы сравнения 1 формируется сигнал рассогласованияAt the output of the comparison circuit 1, a mismatch signal is generated

U e ( t ) = k 3 E 0 k 4 E 2 = k 3 E 0 k 4 A ,                                                  (4)

Figure 00000004
U e ( t ) = k 3 E 0 - k four E 2 = k 3 E 0 - k four A , (four)
Figure 00000004

где k3 и k4 - коэффициенты передачи схемы сравнения 1, соответственно, по первому и второму входу.where k 3 and k 4 are the transmission coefficients of the comparison circuit 1, respectively, at the first and second input.

При k3=k4=1 сигнал рассогласования Ue(t) будет равен разности опорного сигнала E0 и сигнала E2 с датчика напряжения, то есть Ue(t)=E0-A.When k 3 = k 4 = 1, the error signal U e (t) will be equal to the difference between the reference signal E 0 and the signal E 2 from the voltage sensor, that is, U e (t) = E 0 -A.

При возрастании (уменьшении) амплитуды A квадратурных сигналов N1(t) и N2(t) произойдет увеличение (уменьшение) сигнала рассогласования Ue(t).As the amplitude A of the quadrature signals N 1 (t) and N 2 (t) increases (decreases), the mismatch signal U e (t) increases (decreases).

Наличие отрицательной обратной связи приведет к восстановлению прежнего значения амплитудных значений квадратурных сигналов, которые будут отличаться от эталонного (заданного) значения E0 на величину ошибки регулирования. Наличие интегрирующих (астатических) звеньев в замкнутой САР сводит ошибку регулирования (сигнал рассогласования) практически к нулю.The presence of negative feedback will lead to the restoration of the previous value of the amplitude values of the quadrature signals, which will differ from the reference (predetermined) value of E 0 by the value of the control error. The presence of integrating (astatic) units in a closed ATS reduces the control error (error signal) to almost zero.

Рассмотрим принцип формирования квазилинейного сигнала треугольной формы N4(t).Consider the principle of the formation of a quasilinear signal of a triangular shape N 4 (t).

На выходе первого вычислителя модуля 15 формируется сигнал S 1 = | N 1 ( t ) |

Figure 00000005
, который поступает на первый (неинвертирующий) вход первого вычитателя 17, а на выходе второго вычислителя модуля 16 - сигнал S 2 = | N 2 ( t ) |
Figure 00000006
, который поступает на второй (инвертирующий) вход первого вычитателя 17 (фиг.3).At the output of the first computer module 15, a signal is generated S one = | N one ( t ) |
Figure 00000005
, which is fed to the first (non-inverting) input of the first subtractor 17, and at the output of the second calculator of module 16, a signal S 2 = | N 2 ( t ) |
Figure 00000006
, which goes to the second (inverting) input of the first subtractor 17 (Fig.3).

В результате суммирования сигналов S1 и S2 на выходе первого вычитателя 17 формируется квазилинейный сигналAs a result of the summation of the signals S 1 and S 2 at the output of the first subtractor 17, a quasilinear signal is generated

M 1 ( t ) = k 5 | N 1 ( t ) | k 6 | N 2 ( t ) | = [ k 5 | A sin ( ω 0 t ) | k 6 | A cos ( ω 0 t ) | ] ,                (5)

Figure 00000007
M one ( t ) = k 5 | N one ( t ) | - k 6 | N 2 ( t ) | = [ k 5 | A sin ( ω 0 t ) | - k 6 | A cos ( ω 0 t ) | ] , (5)
Figure 00000007

где k5 и k6 - коэффициенты передачи первого вычитателя 17 по первому и второму входам, соответственно.where k 5 and k 6 are the transmission coefficients of the first subtractor 17 at the first and second inputs, respectively.

При k5=k6=1 амплитуда сигнала M1(t) будет равна амплитудному значению A сигналов N1(t) и N2(t).When k 5 = k 6 = 1, the amplitude of the signal M 1 (t) will be equal to the amplitude value A of the signals N 1 (t) and N 2 (t).

На фиг.3 построены графики, иллюстрирующие принцип формирования синтезированного сигнала M1(t), для нормированного значения амплитуды A*=1. Значение текущего угла x=ω0t выражено в радианах.In Fig. 3, graphs are constructed illustrating the principle of the formation of the synthesized signal M 1 (t) for the normalized amplitude value A * = 1. The value of the current angle x = ω 0 t is expressed in radians.

Период T0 основной гармоники сигнала M1(t) определяется частотой ω0 The period T 0 of the fundamental signal harmonic M 1 (t) is determined by the frequency ω 0

T0=1/f0=2π/ω0,T 0 = 1 / f 0 = 2π / ω 0 ,

следовательно, частота основной гармоники ω1 синтезированного сигнала треугольной формы M1(t) равна удвоенному значению частоты ω0 квадратурных сигналов N1(t) и N2(t)therefore, the fundamental frequency ω 1 of the synthesized triangular waveform M 1 (t) is equal to twice the frequency ω 0 of the quadrature signals N 1 (t) and N 2 (t)

ω1=2ω0 (или f1=2f0).ω 1 = 2ω 0 (or f 1 = 2f 0 ).

На участках «прямого хода» (от нуля до π/2) и «обратного хода» (от π/2 до π) сигнал M1(t) имеет S-образные характеристики, то есть является «квазилинейным».In the areas of “forward travel” (from zero to π / 2) and “reverse travel” (from π / 2 to π), the signal M 1 (t) has S-shaped characteristics, that is, it is “quasilinear”.

Линеаризация сигнала M1(t) осуществляется следующим образом.The linearization of the signal M 1 (t) is as follows.

На выходе второго вычитателя 18 формируется корректирующий сигналAt the output of the second subtractor 18, a correction signal is generated

M 2 ( t ) = k 7 m 2 A 2 cos 2 ( ω 0 t ) k 8 m 1 A 2 sin 2 ( ω 0 t ) .                          (6)

Figure 00000008
M 2 ( t ) = k 7 m 2 A 2 cos 2 ( ω 0 t ) - k 8 m one A 2 sin 2 ( ω 0 t ) . (6)
Figure 00000008

где k7 и k8 - коэффициенты передачи второго вычитателя 18, соответственно, по первому и второму входу.where k 7 and k 8 are the transmission coefficients of the second subtractor 18, respectively, at the first and second input.

При k7m2=k8m1=1 выражение (6) упрощаетсяWhen k 7 m 2 = k 8 m 1 = 1, expression (6) is simplified

M 2 ( t ) = A 2 [ cos 2 ( ω 0 t ) sin 2 ( ω 0 t ) ] = A 2 cos ( 2 ω 0 t ) = A 2 cos ( ω 1 t ) ,                  (7)

Figure 00000009
M 2 ( t ) = A 2 [ cos 2 ( ω 0 t ) - sin 2 ( ω 0 t ) ] = A 2 cos ( 2 ω 0 t ) = A 2 cos ( ω one t ) , (7)
Figure 00000009

где ω1=2ω0 - частота гармонического сигнала M2(t), равная удвоенному значению частоты ω0 квадратурных сигналов N1(t) и N2(t).where ω 1 = 2ω 0 is the frequency of the harmonic signal M 2 (t), equal to twice the value of the frequency ω 0 of the quadrature signals N 1 (t) and N 2 (t).

Из (7) следует, что между амплитудой сигнала M2(t) и амплитудой A квадратурных сигналов N1(t) и N2(t) существует нелинейная (квадратичная) зависимость. При этом на первый вход третьего сумматора 19 поступает синтезированный сигнал M1(t), амплитуда которого в точности равна амплитудному значению A квадратурных сигналов N1(t) и N2(t).From (7) it follows that between the signal amplitude M 2 (t) and the amplitude A of quadrature signals N 1 (t) and N 2 (t) there is a non-linear (quadratic) dependence. In this case, the synthesized signal M 1 (t), whose amplitude is exactly equal to the amplitude value A of the quadrature signals N 1 (t) and N 2 (t), is supplied to the first input of the third adder 19.

При подаче сигнала M2(t) косинусоидальной формы непосредственно на второй вход третьего сумматора 19 на его выходе будет сформирован «виртуальный» сигнал «V(t)», то есть сигнал, полученный при отсутствии делителя 20When a cosine-shaped signal M 2 (t) is applied directly to the second input of the third adder 19, a “virtual” signal “V (t)” will be generated at its output, that is, a signal obtained in the absence of a divider 20

" V ( t ) " = k 9 M 1 ( t ) + k 10 M 2 ( t ) .                                            (8)

Figure 00000010
" V ( t ) " = k 9 M one ( t ) + k 10 M 2 ( t ) . (8)
Figure 00000010

При этом для нормированного значения амплитуды A*=1 квадратурных сигналов N1(t) и N2(t) оптимальное значение коэффициента передачи сумматора 19 по первому входу принимается равным 1,25. Коэффициент передачи сумматора 19 по второму входу в этом случае выбирается из условияMoreover, for the normalized amplitude value A * = 1 of the quadrature signals N 1 (t) and N 2 (t), the optimal value of the transfer coefficient of the adder 19 at the first input is taken to be 1.25. The transfer coefficient of the adder 19 at the second input in this case is selected from the condition

K 9 A * k 10 A * 2 = 1.                                                         (9)

Figure 00000011
K 9 A * - k 10 A * 2 = one. (9)
Figure 00000011

Для нормированного (стабильного) значения амплитуды A*=1 квадратурных сигналов N1(t) и N2(t) справедливо соотношениеFor a normalized (stable) value of the amplitude A * = 1 of the quadrature signals N 1 (t) and N 2 (t), the relation

k 11 k 12 = 1.                                                                   (10)

Figure 00000012
k eleven - k 12 = one. (10)
Figure 00000012

В том случае, если амплитуда A квадратурных сигналов N1(t) и N2(t) будет изменяться (возрастать или уменьшаться), то выражение (10) не будет корректным и расчет коэффициентов k9 и k10 следует проводить по формуле (9).If the amplitude A of the quadrature signals N 1 (t) and N 2 (t) changes (increases or decreases), then expression (10) will not be correct and the coefficients k 9 and k 10 should be calculated using the formula (9 )

В этом случае для заданного оптимального значения коэффициента передачи k9 сумматора 19, оптимальное значение коэффициента передачиIn this case, for a given optimal value of the transmission coefficient k 9 of the adder 19, the optimal value of the transmission coefficient

k 10 = ( k 9 A 1 ) / A 2 .                                                          (11)

Figure 00000013
k 10 = ( k 9 A - one ) / A 2 . (eleven)
Figure 00000013

Из (11) возникает необходимость в нелинейной коррекции коэффициента k10 при изменении амплитуды A квадратурных сигналов N1(t) и N2(t), что значительно усложнит практическую реализацию такого корректирующего устройства.From (11), the need arises for nonlinear correction of the coefficient k 10 when the amplitude A of the quadrature signals N 1 (t) and N 2 (t) changes, which will significantly complicate the practical implementation of such a correction device.

Делитель 20 позволяет значительно упростить реализацию корректирующего устройства.The divider 20 can significantly simplify the implementation of the corrective device.

На второй вход делителя 20 с выхода вычислителя квадратного корня 11 поступает постоянное напряжение E2, амплитуда которого в точности равна амплитуде A квадратурных сигналов N1(t) и N2(t).At the second input of the divider 20 from the output of the square root calculator 11, a constant voltage E 2 is supplied, the amplitude of which is exactly equal to the amplitude A of the quadrature signals N 1 (t) and N 2 (t).

На выходе делителя 20 формируется (фиг.2) сигнал косинусоидальной формыAt the output of the divider 20 is formed (figure 2) a cosine signal

S k ( t ) = M 2 ( t ) / E m = A 2 cos ( ω 1 t ) / A = A cos ( ω 1 t ) ,                          (12)

Figure 00000014
S k ( t ) = M 2 ( t ) / E m = A 2 cos ( ω one t ) / A = A cos ( ω one t ) , (12)
Figure 00000014

который поступает на пятый выход функционального генератора и на второй вход третьего сумматора 19, при этом N5(t)=Sk(t).which goes to the fifth output of the functional generator and to the second input of the third adder 19, with N 5 (t) = S k (t).

В результате суммирования сигналов M1(t) и Sk(t) на выходе сумматора 19 формируется (фиг.4) сигналAs a result of the summation of the signals M 1 (t) and S k (t) at the output of the adder 19, a signal is generated (Fig. 4)

N 4 ( t ) = k 9 M 1 ( t ) + k 10 S k ( t ) ,                                                          (13)

Figure 00000015
N four ( t ) = k 9 M one ( t ) + k 10 S k ( t ) , (13)
Figure 00000015

который поступает на четвертый выход функционального генератора (фиг.1).which goes to the fourth output of the functional generator (figure 1).

Поскольку амплитуда корректирующего сигнала Sk(t) теперь становится равной значению A, то не возникает проблем с коррекцией синтезированного сигнала M1(t), и при любых изменениях амплитуды A квадратурных сигналов N1(t) и N2(t), то есть при их регулировке, будет сохраняться высокая линейность сигнала треугольной формы N4(t).Since the amplitude of the correction signal S k (t) now becomes equal to the value of A, there are no problems with the correction of the synthesized signal M 1 (t), and for any changes in the amplitude A of the quadrature signals N 1 (t) and N 2 (t), then when adjusting them, the high linearity of the triangular waveform N 4 (t) will be maintained.

Введение корректирующего сигнала Sk(t) косинусоидальной формы на второй вход сумматора 19 и выбор оптимальных значений коэффициентов k9 и k10 сумматора 19 позволило значительно повысить (более чем в 20 раз) линейность сигнала на четвертом выходе функционального генератора (фиг.4).The introduction of the correcting signal S k (t) of a cosine shape to the second input of the adder 19 and the selection of the optimal values of the coefficients k 9 and k 10 of the adder 19 significantly increased (more than 20 times) the linearity of the signal at the fourth output of the functional generator (Fig. 4).

Использование предлагаемого изобретения позволит расширить функциональные возможности устройства и обеспечить его работоспособность при изменении амплитуды квадратурных сигналов в широких пределах.Using the proposed invention will expand the functionality of the device and ensure its operability when changing the amplitude of the quadrature signals over a wide range.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ 101291, МПК7 H03B 27/00. Функциональный генератор / Дубровин B.C., Зюзин A.M.; заявитель и патентообладатель Негосударственное научно-образовательное учреждение «Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций» (ННОУ «Саранский Дом науки и техники РСНИИОО»). №2010137125/09; заявл. 06.09.2010; опубл. 10.01.11, Бюл. №1. - 8 с.: 5 ил.1. RF patent 101291, IPC 7 H03B 27/00. Function Generator / Dubrovin BC, Zyuzin AM; applicant and patent holder Non-governmental scientific and educational institution “Saransk House of Science and Technology of the Russian Union of Scientific and Engineering Public Organizations” (NNOU “Saransk House of Science and Technology RSNIIOO”). No. 2010137125/09; declared 09/06/2010; publ. 01/10/11, Bull. No. 1. - 8 p.: 5 ill.

2. Дубровин В.С. Многоконтурная система стабилизации управляемого генератора / В.С.Дубровин, В.В. Никулин // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2013. - №1. - С.74-82.2. Dubrovin V.S. Multi-circuit stabilization system of a controlled generator / V.S.Dubrovin, V.V. Nikulin // Bulletin of the Astrakhan State Technical University. Series: Management, Computing and Informatics. - 2013. - No. 1. - S.74-82.

Claims (2)

1. Функциональный генератор, содержащий схему сравнения, перемножитель, первый сумматор, первый и второй управляемые интеграторы, инвертор, релейный элемент, первый и второй квадраторы, второй сумматор и вычислитель квадратного корня, включенный между выходом второго сумматора и вторым входом схемы сравнения, к выходу которой подключен первый вход перемножителя, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, к выходу которого подключен первый вход первого управляемого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго управляемого интегратора, входом инвертора, входом первого квадратора и первым выходом функционального генератора, второй выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выходом второго управляемого интегратора и входом второго квадратора, к выходу которого подключен второй вход второго сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого квадратора, при этом к выходу инвертора подключен вход релейного элемента, выход которого соединен с вторым входом перемножителя и третьим выходом функционального генератора, первая управляющая шина которого соединена с вторыми входами первого и второго управляемых интеграторов, а вторая управляющая шина функционального генератора соединена с первым входом схемы сравнения, отличающийся тем, что в него введен формирователь сигнала треугольной формы, первый и второй входы которого подключены к выходам, соответственно, первого и второго управляемых интеграторов, третий, четвертый выходы формирователя сигнала треугольной формы соединены с выходами, соответственно, второго и первого квадраторов, а к выходу вычислителя квадратного корня подключен пятый вход формирователя сигнала треугольной формы, первый и второй выходы которого соединены, соответственно, с четвертым и пятым выходами функционального генератора.1. A functional generator containing a comparison circuit, a multiplier, a first adder, first and second controlled integrators, an inverter, a relay element, a first and second quadrator, a second adder and a square root calculator, connected between the output of the second adder and the second input of the comparison circuit, to the output which is connected to the first input of the multiplier, the output of which is connected to the first input of the first adder, the output of which is connected to the first input of the first controlled integrator, the output of which is connected to the first input of the WTO horn controlled integrator, the inverter input, the first quadrator input and the first output of the functional generator, the second output of which is connected to the second input of the first adder, the output of the second controlled integrator and the second quadrator input, the output of which is connected to the second input of the second adder, the first input of which is connected to the output the first quadrator, while the input of the relay element is connected to the inverter output, the output of which is connected to the second input of the multiplier and the third output of the functional generator, the first control bus of which is connected to the second inputs of the first and second controlled integrators, and the second control bus of the functional generator is connected to the first input of the comparison circuit, characterized in that a triangular signal shaper is introduced into it, the first and second inputs of which are connected to the outputs, respectively, the first and second controlled integrators, the third, fourth outputs of the triangular signal conditioner are connected to the outputs of the second and first quadrants, respectively, and to the output of the square root translator is connected to the fifth input of a triangular signal shaper, the first and second outputs of which are connected, respectively, with the fourth and fifth outputs of the functional generator. 2. Функциональный генератор по п.1, отличающийся тем, что формирователь сигнала треугольной формы выполнен из первого и второго вычислителей модуля, первого и второго вычитателей, третьего сумматора и делителя, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора и вторым выходом формирователя сигнала треугольной формы, первый выход которого соединен с выходом третьего сумматора, первый вход которого подключен к выходу первого вычитателя, выход второго вычитателя соединен с первым входом делителя, первый вычислитель модуля включен между первым входом формирователя сигнала треугольной формы и первым входом первого вычитателя, при этом третий и четвертый входы формирователя сигнала треугольной формы соединены, соответственно, с первым и вторым входами второго вычитателя, а между вторым входом формирователя сигнала треугольной формы и вторым входом первого вычитателя включен второй вычислитель модуля. 2. The functional generator according to claim 1, characterized in that the triangular signal conditioner is made of the first and second module calculators, the first and second subtracters, the third adder and divider, the output of which is connected to the second input of the third adder and the second output of the triangular signal conditioner the first output of which is connected to the output of the third adder, the first input of which is connected to the output of the first subtractor, the output of the second subtractor is connected to the first input of the divider, the first calculator of the module n between the first input of the triangular waveform driver and the first input of the first subtracter, while the third and fourth inputs of the triangular waveform driver are connected, respectively, to the first and second inputs of the second subtractor, and between the second input of the triangular waveform driver and the second input of the first subtracter second module calculator.
RU2013143418/08A 2013-09-25 2013-09-25 Function generator RU2541147C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013143418/08A RU2541147C1 (en) 2013-09-25 2013-09-25 Function generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013143418/08A RU2541147C1 (en) 2013-09-25 2013-09-25 Function generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2541147C1 true RU2541147C1 (en) 2015-02-10

Family

ID=53287090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013143418/08A RU2541147C1 (en) 2013-09-25 2013-09-25 Function generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2541147C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622866C1 (en) * 2016-03-16 2017-06-20 Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных объединений" Triangular waveform generator
RU2628434C1 (en) * 2016-03-17 2017-08-16 Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных объединений" Triangular waveform generator
RU204713U1 (en) * 2021-04-07 2021-06-07 Евгений Борисович Колесников ADDITIVE TRIANGULAR SIGNAL FORMER
RU206676U1 (en) * 2021-04-13 2021-09-22 Евгений Борисович Колесников THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2163021B (en) * 1984-08-11 1988-09-14 Cambridge Electronic Ind Audio signal generator
SU1702514A1 (en) * 1990-02-26 1991-12-30 Научно-Производственное Объединение "Силовая Электроника" Orthogonal signal generator
RU101291U1 (en) * 2010-09-06 2011-01-10 Негосударственное научно-образовательное учреждение "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций" (ННОУ "Саранский Дом науки и техники РСНИИОО") FUNCTIONAL GENERATOR
RU104402U1 (en) * 2011-01-12 2011-05-10 Негосударственное образовательное учреждение "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций" (НОУ "Саранский Дом науки и техники РСНИИОО") FUNCTIONAL GENERATOR

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2163021B (en) * 1984-08-11 1988-09-14 Cambridge Electronic Ind Audio signal generator
SU1702514A1 (en) * 1990-02-26 1991-12-30 Научно-Производственное Объединение "Силовая Электроника" Orthogonal signal generator
RU101291U1 (en) * 2010-09-06 2011-01-10 Негосударственное научно-образовательное учреждение "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций" (ННОУ "Саранский Дом науки и техники РСНИИОО") FUNCTIONAL GENERATOR
RU104402U1 (en) * 2011-01-12 2011-05-10 Негосударственное образовательное учреждение "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций" (НОУ "Саранский Дом науки и техники РСНИИОО") FUNCTIONAL GENERATOR

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622866C1 (en) * 2016-03-16 2017-06-20 Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных объединений" Triangular waveform generator
RU2628434C1 (en) * 2016-03-17 2017-08-16 Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных объединений" Triangular waveform generator
RU204713U1 (en) * 2021-04-07 2021-06-07 Евгений Борисович Колесников ADDITIVE TRIANGULAR SIGNAL FORMER
RU206676U1 (en) * 2021-04-13 2021-09-22 Евгений Борисович Колесников THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2541147C1 (en) Function generator
RU127554U1 (en) SQUARE SHAPER
RU2534939C1 (en) Function generator
JP6533544B2 (en) Calculator for Ising model
RU2622866C1 (en) Triangular waveform generator
RU104402U1 (en) FUNCTIONAL GENERATOR
RU108247U1 (en) FUNCTIONAL GENERATOR
RU2536387C1 (en) Triangular signal former
CN113959424B (en) Orthogonal real-time correction method and device for micromechanical gyroscope and related components
RU2582557C1 (en) Function generator
CN114513251A (en) Continuous phase measurement method based on double mixing
RU2628434C1 (en) Triangular waveform generator
RU2625555C1 (en) Functional generator
JP6232334B2 (en) Laser phase noise reduction device
CN103697874A (en) Digital drive loop control circuit for quartz tuning fork gyroscope
CN109581094B (en) Estimation device, method and system for phase shift characteristic of phase shifter
RU2555241C1 (en) Function generator
CN107340419B (en) MC1496 amplitude modulation AC/DC voltage superposition coefficient determination method
Kaewdang et al. A translinear-based true RMS-to-DC converter using only npn BJTs
RU104404U1 (en) TRIANGULAR SIGNAL SHAPER
RU2582556C1 (en) Functional quadrature signal generator
RU104799U1 (en) MANAGED GENERATOR
JP2007295419A (en) Frequency conversion apparatus
JP2018147228A (en) Calculation device for ising model
RU206703U1 (en) FREQUENCY MORNER

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160926