RU2555241C1 - Function generator - Google Patents

Function generator Download PDF

Info

Publication number
RU2555241C1
RU2555241C1 RU2014141189/08A RU2014141189A RU2555241C1 RU 2555241 C1 RU2555241 C1 RU 2555241C1 RU 2014141189/08 A RU2014141189/08 A RU 2014141189/08A RU 2014141189 A RU2014141189 A RU 2014141189A RU 2555241 C1 RU2555241 C1 RU 2555241C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
bipolar
controlled
generator
Prior art date
Application number
RU2014141189/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Степанович Дубровин
Алексей Михайлович Зюзин
Original Assignee
Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных объединений"
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 Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных объединений" filed Critical Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных объединений"
Priority to RU2014141189/08A priority Critical patent/RU2555241C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2555241C1 publication Critical patent/RU2555241C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: function generator includes a bipolar pulse generator, first and second short pulse generators, an inverter, first and second controlled integrators, a comparison circuit, a driver, a harmonic signal source and a comparator.
EFFECT: broader functional capabilities by obtaining at the outputs, along with a harmonic signal, triangular waveforms and bipolar rectangular waveforms, amplitude values of which remain stable when the frequency and amplitude of the original signal change.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано в измерительной технике и автоматике.The invention relates to the field of electronics and can be used in measuring equipment and automation.

Известно устройство [1], содержащее источник квадратурных сигналов, два двухполупериодных выпрямителя, сумматор и формирователь биполярных прямоугольных импульсов, причем первый и второй выходы источника квадратурных сигналов соединены, соответственно, с входами первого и второго двухполупериодных выпрямителей, выходы которых соединены с входами сумматора, к выходу которого подключен формирователь биполярных прямоугольных импульсов, при этом первый, второй и третий выходы функционального генератора соединены, соответственно, с первым выходом источника квадратурных сигналов, с выходом сумматора и выходом формирователя биполярных прямоугольных импульсов.A device [1] is known that contains a source of quadrature signals, two half-wave rectifiers, an adder and a shaper of bipolar rectangular pulses, the first and second outputs of the source of quadrature signals connected, respectively, to the inputs of the first and second half-wave rectifiers, the outputs of which are connected to the inputs of the adder, to the output of which is connected to the shaper of bipolar rectangular pulses, while the first, second and third outputs of the functional generator are connected, respectively, with the first the output source of the quadrature signals, with the output of the adder and the output of the shaper of bipolar rectangular pulses.

Синтезированный сигнал треугольной формы имеет S-образные характеристики, как на участке прямого хода (линейно-нарастающее напряжение), так и на участке обратного хода (линейно-спадающее напряжение) и имеет весьма низкую линейность [2], что существенно сужает область практического применения схемы. Кроме того, частота сигнала треугольной формы и биполярного сигнала прямоугольной формы вдвое превышает частоту исходного гармонического сигнала, что не позволяет при фиксированной настройке генератора получить одинаковые значения частот на всех выходах генератора. Следует также учитывать, что для формирования «квазилинейного» сигнала треугольной формы требуются квадратурные гармонические сигналы, что в условиях перестройки частоты в широких пределах также вызывает определенные трудности.The synthesized signal of a triangular shape has S-shaped characteristics, both in the forward path (linearly increasing voltage) and in the reverse path (linearly decreasing voltage) and has a very low linearity [2], which significantly narrows the field of practical application of the circuit . In addition, the frequency of a triangular waveform and a rectangular bipolar waveform is twice the frequency of the original harmonic signal, which makes it impossible to obtain the same frequency values at all generator outputs with a fixed tuning of the generator. It should also be borne in mind that the formation of a “quasilinear” signal of a triangular shape requires quadrature harmonic signals, which, under conditions of frequency tuning over a wide range, also causes certain difficulties.

Известно устройство [3], содержащее генератор сигналов треугольной формы, первый выход которого подключен к выходному зажиму релейной функции, а второй выход - к выходному зажиму линейной функции и к входу функционального преобразователя, выход которого соединен с выходным зажимом синусоидальной функции. В современных функциональных генераторах для формирования гармонического сигнала из сигнала треугольной формы наибольшее распространение получили диодные функциональные преобразователи, а также преобразователи с использованием ΒΑΧ полевых транзисторов, в основе которых лежит принцип кусочно-линейной либо кусочно-нелинейной аппроксимации напряжения синусоидальной формы. Однако, весь спектр основных требований (малый коэффициент гармоник, отсутствие постоянной составляющей в сигнале синусоидальной формы, широкий диапазон рабочих частот, инвариантность к изменениям амплитуды сигнала треугольной формы, низкая точность воспроизведения функции синуса при изменении температуры и питающих напряжений и т.д.) достаточно сложно обеспечить при использовании подобных функциональных преобразователей [4].A device [3] is known that contains a triangular-shaped signal generator, the first output of which is connected to the output terminal of the relay function, and the second output is connected to the output terminal of the linear function and to the input of the functional converter, the output of which is connected to the output terminal of the sinusoidal function. In modern functional generators for generating a harmonic signal from a triangular waveform, the most widely used are diode functional converters, as well as converters using в field-effect transistors, which are based on the principle of piecewise-linear or piecewise-nonlinear approximation of voltage of a sinusoidal shape. However, the entire spectrum of basic requirements (low harmonic coefficient, the absence of a constant component in the sine waveform, a wide range of operating frequencies, the invariance to changes in the amplitude of the triangular waveform, low accuracy of the reproduction of the sine function with changing temperature and supply voltages, etc.) is enough it is difficult to ensure when using such functional converters [4].

Наиболее близким устройством к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является принятый за прототип удвоитель частоты сигнала [5], содержащий формирователь биполярных импульсов, первый и второй формирователи коротких импульсов, инвертор, первый и второй управляемые интеграторы, каждый из которых выполнен из интегрирующего усилителя и ключа, схему сравнения и выходной формирователь, при этом первый и второй входы схемы сравнения подключены к выходам, соответственно, первого и второго управляемых интеграторов, инвертор включен между выходом формирователя биполярных сигналов и первым входом первого управляемого интегратора, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, вход которого соединен с входом формирователя биполярных импульсов и входом второго формирователя коротких импульсов, к выходу которого подключен второй вход второго управляемого интегратора, первый вход которого соединен с выходом формирователя биполярных импульсов, причем к выходу схемы сравнения подключен первый вход выходного формирователя, выход которого соединен с выходом удвоителя частоты сигнала, вход которого соединен с формирователем биполярных импульсов и вторым входом выходного формирователя.The closest device to the claimed invention in terms of essential features is a signal frequency doubler [5] adopted as a prototype, comprising a bipolar pulse shaper, first and second short pulse shapers, an inverter, first and second controlled integrators, each of which is made of an integrating amplifier and a key , a comparison circuit and an output driver, while the first and second inputs of the comparison circuit are connected to the outputs, respectively, of the first and second controlled integrators, and an inverter is connected between the output of the bipolar signal shaper and the first input of the first controlled pulse integrator, the second input of which is connected to the output of the first short pulse shaper, the input of which is connected to the input of the bipolar pulse shaper and the input of the second short pulse shaper, the second input of the second controlled integrator is connected to its output, the first input of which is connected to the output of the bipolar pulse former, and the first input of the output former is connected to the output of the comparison circuit Vatel, whose output is connected to the output signal frequency doubler having an input connected to the generator of bipolar pulses and a second input of the output driver.

При подаче на вход устройства сигнала прямоугольной формы с амплитудным значением, изменяющимся в широких пределах, на выходе устройства также формируются сигналы прямоугольной формы, но с частотой, равной удвоенной частоте входного сигнала.When a rectangular signal with an amplitude value that varies widely is applied to the device input, rectangular signals are generated at the device output, but with a frequency equal to twice the frequency of the input signal.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение функциональных возможностей устройства путем получения на его выходах наряду с гармоническим сигналом сигналов треугольной формы и биполярных сигналов прямоугольной формы, амплитудные значения которых остаются стабильными при изменении частоты и амплитуды входного сигнала в широких пределах.The problem to which the invention is directed is to expand the functionality of the device by receiving at its outputs, along with a harmonic signal, signals of a triangular shape and bipolar signals of a rectangular shape, the amplitude values of which remain stable when the frequency and amplitude of the input signal varies widely.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в расширении функциональных возможностей путем получения на его выходах наряду с гармоническим сигналом сигналов треугольной формы и биполярных сигналов прямоугольной формы, амплитудные значения которых остаются стабильными при изменении частоты и амплитуды входного сигнала в широких пределах.The technical result achieved by the implementation of the invention is to expand the functionality by receiving at its outputs, along with a harmonic signal, triangular waveforms and rectangular bipolar waveforms whose amplitude values remain stable when the frequency and amplitude of the input signal varies widely.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в функциональный генератор, содержащий формирователь биполярных импульсов, первый и второй формирователи коротких импульсов, инвертор, первый и второй управляемые интеграторы, схему сравнения и выходной формирователь, при этом первый и второй входы схемы сравнения подключены к выходам соответственно первого и второго управляемых интеграторов, инвертор включен между выходом формирователя биполярных сигналов и первым входом первого управляемого интегратора, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, вход которого соединен с входом формирователя биполярных импульсов и входом второго формирователя коротких импульсов, к выходу которого подключен второй вход второго управляемого интегратора, первый вход которого соединен с выходом формирователя биполярных импульсов, причем к выходу схемы сравнения подключен первый вход выходного формирователя, выход которого соединен с третьим выходом функционального генератора, второй выход которого подключен к выходу формирователя биполярных импульсов, дополнительно введены источник гармонического сигнала и компаратор, выход которого соединен с входом формирователя биполярных импульсов, один вывод источника гармонического сигнала соединен с первым выходом функционального генератора и неинвертирующим входом компаратора, инвертирующий вход которого соединен с общей шиной, причем второй и третий входы выходного формирователя подключены к выходам соответственно второго и первого формирователей коротких импульсов, а свободный вывод источника гармонического сигнала соединен с общей шиной.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in a functional generator containing a bipolar pulse shaper, first and second short pulse shapers, an inverter, first and second controlled integrators, a comparison circuit and an output shaper, while the first and second inputs of the comparison circuit are connected to the outputs of the first and second controlled integrators, respectively, the inverter is connected between the output of the bipolar signal former and the first input of the first controlled integrator a rotor, the second input of which is connected to the output of the first short pulse shaper, the input of which is connected to the input of the bipolar pulse shaper and the input of the second short pulse shaper, to the output of which a second input of the second controlled integrator is connected, the first input of which is connected to the output of the bipolar pulse shaper, and to the output of the comparison circuit is connected to the first input of the output driver, the output of which is connected to the third output of the functional generator, the second output of which is connected is connected to the output of the bipolar pulse generator, an additional harmonic signal source and a comparator are introduced, the output of which is connected to the input of the bipolar pulse generator, one output of the harmonic signal source is connected to the first output of the functional generator and the non-inverting input of the comparator, the inverting input of which is connected to the common bus, the second and the third inputs of the output driver are connected to the outputs of the second and first drivers of short pulses, respectively, and the free output is used the harmonic signal point is connected to a common bus.

Формирователь биполярных импульсов может быть выполнен из сумматора и источника опорного напряжения, плюсовой зажим которого соединен с общей шиной, а минусовой - со вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с входом формирователя биполярных импульсов и выход которого подключен к выходу сумматора.The bipolar pulse generator can be made of an adder and a reference voltage source, the positive terminal of which is connected to a common bus, and the negative terminal is connected to the second input of the adder, the first input of which is connected to the input of the bipolar pulse generator and the output of which is connected to the output of the adder.

Выходной формирователь может быть выполнен из третьего управляемого интегратора, устройства выборки-хранения, делителя и источника постоянного напряжения, плюсовой зажим которого соединен с общей шиной, а минусовой - с первым входом третьего управляемого интегратора, второй вход которого соединен со вторым входом выходного формирователя, первый вход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого подключен к выходу устройства выборки-хранения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом третьего управляемого интегратора и третьим входом выходного формирователя, выход которого соединен с выходом делителя.The output driver can be made of a third controlled integrator, a sampling-storage device, a divider and a constant voltage source, the positive terminal of which is connected to a common bus, and the negative terminal to the first input of the third controlled integrator, the second input of which is connected to the second input of the output driver, the first the input of which is connected to the first input of the divider, the second input of which is connected to the output of the sampling-storage device, the first and second inputs of which are connected respectively to the output of the third managed integrator and the third input of the output driver, the output of which is connected to the divider output.

Первый и второй формирователи коротких импульсов могут быть выполнены из одновибраторов.The first and second shapers of short pulses can be made of single vibrators.

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 заявленного изобретения. 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, allowed to establish 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 источника гармонического сигнала и компаратора, а также организация новых связей между функциональными элементами позволили расширить функциональные возможности устройства и получить на его выходах наряду с гармоническим сигналом сигналы треугольной формы и биполярные сигналы прямоугольной формы, амплитудные значения которых остаются стабильными при изменении частоты и амплитуды входного сигнала в широких пределах.The introduction of a harmonic signal source and a comparator into the proposed functional generator, as well as the organization of new connections between functional elements, made it possible to expand the device’s functionality and receive, along with a harmonic signal, triangular-shaped signals and rectangular bipolar signals whose amplitude values remain stable when the frequency changes and the amplitude of the input signal over a wide range.

Изобретение поясняется структурной схемой функционального генератора, изображенной на фиг. 1, и графиками, поясняющими принцип работы функционального генератора, - на фиг. 2.The invention is illustrated in the block diagram of the functional generator shown in FIG. 1, and graphs explaining the principle of operation of the functional generator, - in FIG. 2.

Функциональный генератор содержит формирователь биполярных импульсов 1, первый 2 и второй 3 формирователи коротких импульсов, инвертор 4, первый 5 и второй 6 управляемые интеграторы, схему сравнения 7, выходной формирователь 8, источник гармонического сигнала 9 и компаратор 10, инвертирующий вход которого соединен с общей шиной. Источник гармонического сигнала 9 включен между общей шиной и неинвертирующим входом компаратора 10, к выходу которого подключен вход формирователя биполярных импульсов 1, между выходом которого и первым входом первого управляемого интегратора 5 включен инвертор 4. Первый формирователь коротких импульсов 2 включен между выходом компаратора 10 и вторым входом первого управляемого интегратора 5, а второй формирователь коротких импульсов 3 включен между выходом компаратора 10 и вторым входом второго управляемого интегратора 6. Первый выход функционального генератора соединен с неинвертирующим входом компаратора 10, инвертирующий вход которого соединен с общей шиной, второй вход функционального генератора соединен с первым входом второго управляемого интегратора 6 и выходом формирователя биполярных импульсов 1, вход которого подключен к выходу компаратора 10, а третий выход функционального генератора соединен с выходом выходного формирователя 8, первый вход которого подключен к выходу схемы сравнения 7, первый и второй входы которой соединены с выходами соответственно первого 5 и второго 6 формирователей коротких импульсов, при этом второй и третий входы выходного формирователя 8 подключены к выходам соответственно второго 3 и первого 2 формирователей коротких импульсов.The functional generator contains a bipolar pulse shaper 1, first 2 and second 3 short pulse shapers, an inverter 4, first 5 and second 6 controlled integrators, a comparison circuit 7, an output shaper 8, a harmonic signal source 9 and a comparator 10, the inverting input of which is connected to a common by bus. The harmonic signal source 9 is connected between the common bus and the non-inverting input of the comparator 10, the output of which is connected to the input of the bipolar pulse shaper 1, between the output of which and the first input of the first controlled integrator 5 an inverter 4 is turned on. The first short-pulse shaper 2 is connected between the output of the comparator 10 and the second the input of the first controlled integrator 5, and the second short-pulse shaper 3 is connected between the output of the comparator 10 and the second input of the second controlled integrator 6. The first output fu the national generator is connected to a non-inverting input of the comparator 10, the inverting input of which is connected to a common bus, the second input of the functional generator is connected to the first input of the second controlled integrator 6 and the output of the bipolar pulse shaper 1, the input of which is connected to the output of the comparator 10, and the third output of the functional generator is connected with the output of the output driver 8, the first input of which is connected to the output of the comparison circuit 7, the first and second inputs of which are connected to the outputs, respectively, of the first about 5 and second 6 shapers of short pulses, while the second and third inputs of the output shaper 8 are connected to the outputs of the second 3 and first 2 shapers of short pulses, respectively.

Формирователь биполярных импульсов 1 может быть выполнен из сумматора 11 и источника опорного напряжения 12, плюсовой зажим которого соединен с общей шиной, а минусовой - со вторым входом сумматора 11, первый вход которого соединен с входом формирователя биполярных импульсов 1 и выход которого подключен к выходу сумматора 11.The bipolar pulse generator 1 can be made of an adder 11 and a reference voltage source 12, the positive terminal of which is connected to a common bus, and the negative terminal is connected to the second input of the adder 11, the first input of which is connected to the input of the bipolar pulse generator 1 and the output of which is connected to the output of the adder eleven.

Выходной формирователь 8 может быть выполнен из третьего управляемого интегратора 13, устройства выборки-хранения 14, делителя 15 и источника постоянного напряжения 16, плюсовой зажим которого соединен с общей шиной, а минусовой - с первым входом третьего управляемого интегратора 13, второй вход которого соединен со вторым входом выходного формирователя 8, первый вход которого соединен с первым входом делителя 15, второй вход которого подключен к выходу устройства выборки-хранения 14, первый вход которого соединен с выходом третьего управляемого интегратора 13, второй вход которого соединен со вторым входом выходного формирователя 8, третий вход и выход которого соединены соответственно со вторым входом устройства выборки-хранения 14 и выходом делителя 15.The output driver 8 can be made of a third controlled integrator 13, a sample-storage device 14, a divider 15 and a constant voltage source 16, the positive terminal of which is connected to a common bus, and the negative terminal to the first input of the third controlled integrator 13, the second input of which is connected to the second input of the output driver 8, the first input of which is connected to the first input of the divider 15, the second input of which is connected to the output of the sampling-storage device 14, the first input of which is connected to the output of the third controllable about the integrator 13, the second input of which is connected to the second input of the output driver 8, the third input and output of which are connected respectively to the second input of the sampling-storage device 14 and the output of the divider 15.

Первый 2 и второй 3 формирователи коротких импульсов могут быть выполнены из одновибраторов.The first 2 and second 3 shapers of short pulses can be made of single vibrators.

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

При подаче на неинвертирующий вход компаратора 10 гармонического сигнала S1(t)=A1sin(ωt) с амплитудным значением А1 и частотой ω=2πf на его выходе формируется (фиг. 2) последовательность видеоимпульсов V(t) с амплитудным значением Um1.When a harmonic signal S 1 (t) = A 1 sin (ωt) with the amplitude value A 1 and frequency ω = 2πf is supplied to the non-inverting input of the comparator 10, a sequence of video pulses V (t) with the amplitude value U is generated (Fig. 2) m1 .

Сумматор 11 и источник постоянного напряжения 12 образуют формирователь биполярных импульсов 1, на выходе которого формируются биполярные сигналы прямоугольной формы S2(t), поступающие на второй выход функционального генератораThe adder 11 and the constant voltage source 12 form a bipolar pulse shaper 1, at the output of which rectangular bipolar signals S 2 (t) are generated, which arrive at the second output of the functional generator

Figure 00000001
Figure 00000001

где k1 и k2 - коэффициенты передачи сумматора 11 по соответствующим входам.where k 1 and k 2 are the transfer coefficients of the adder 11 at the corresponding inputs.

При равенстве коэффициентов k1=k2=α и при выборе величины опорного напряжения Е01=Um1/2 на втором выходе функционального генератора будут сформированы симметричные биполярные сигналы прямоугольной формы S2(t), амплитудные значения которых Um2=α·Um1/2.If the coefficients are equal, k 1 = k 2 = α and when choosing the value of the reference voltage E 01 = U m1 / 2, symmetric rectangular bipolar signals S 2 (t) with amplitude values of U m2 = α · U will be generated at the second output of the functional generator m1 / 2.

Таким образом, максимальные значения Um2 и -Um2 (фиг. 2) сигнала S2(t) будут определяться величиной опорного напряжения U01 источника 12 и значениями коэффициентов передачи сумматора 11.Thus, the maximum values of U m2 and -U m2 (Fig. 2) of the signal S 2 (t) will be determined by the value of the reference voltage U 01 of the source 12 and the values of the transfer coefficients of the adder 11.

Одновибраторы 2 и 3, срабатывающие соответственно по задним и передним фронтам видеоимпульсов, V(t) формируют соответствующие узкие стробирующие импульсы D1 и D2.Single vibrators 2 and 3, respectively, triggered by the trailing and leading edges of the video pulses, V (t) form the corresponding narrow strobe pulses D 1 and D 2 .

Сигнал S2(t) на первый вход второго управляемого интегратора 6 подается непосредственно, а на первый вход первого управляемого интегратора 5 - через инвертор 4.The signal S 2 (t) is supplied directly to the first input of the second controlled integrator 6, and through the inverter 4 to the first input of the first controlled integrator 5.

Все управляемые интеграторы 5, 6 и 13 являются инвертирующими, поэтому их выходные сигналы будут сдвинуты по отношению к входным на 180 электрических градусов.All controlled integrators 5, 6 and 13 are inverting, so their output signals will be shifted by 180 electrical degrees relative to the input.

При поступлении биполярных сигналов на первые входы управляемых интеграторов 5 и 6 на их выходах начинают формироваться (фиг. 2) линейно изменяющие сигналы L1(t) и L2{t), максимальные (амплитудные) значения которых Lm1 и Lm2 будут зависеть от амплитудных значений Um2 сигнала S2(t) и постоянных времени τ1 и τ2 соответствующих управляемых интеграторов 5 и 6.When bipolar signals arrive at the first inputs of controlled integrators 5 and 6, linearly changing signals L 1 (t) and L 2 (t) begin to form at their outputs (Fig. 2), the maximum (amplitude) values of which L m1 and L m2 will depend from the amplitude values U m2 of the signal S 2 (t) and time constants τ 1 and τ 2 of the corresponding controlled integrators 5 and 6.

Стробирующие импульсы D1 и D2, поступающие на вторые входы управляемых интеграторов 5 и 6, производят их сброс, то есть «привязку» к нулевому уровню соответствующих сигналов L1(t) и L2(t), что исключает смещение («сползание») этих сигналов из-за наличия различных дестабилизирующих факторов и, прежде всего, из-за дрейфа нулевого уровня самих интеграторов.The strobe pulses D 1 and D 2 supplied to the second inputs of the controlled integrators 5 and 6 reset them, that is, they “bind” the corresponding signals L 1 (t) and L 2 (t) to the zero level, which eliminates bias (“creep” ») Of these signals due to the presence of various destabilizing factors and, above all, due to the zero-level drift of the integrators themselves.

При достижении максимальных значений Lm1 и Lm2 (фиг. 2) полярность входных сигналов, поступающих на первые входы соответственно первого 5 и второго 6 управляемых интеграторов, меняется на противоположную, поэтому начинается формирование падающих участков сигналов L1(t) и L2(t). Затем с помощью стробирующих импульсов D1 и D2 происходит «привязка» сигналов L1(t) и L2(t) к нулевому уровню, и процесс их формирования повторяется.Upon reaching the maximum values of L m1 and L m2 (Fig. 2), the polarity of the input signals arriving at the first inputs of the first 5 and second 6 controlled integrators, respectively, changes to the opposite, therefore, the formation of the falling sections of the signals L 1 (t) and L 2 ( t). Then, using the gate pulses D 1 and D 2 , the signals L 1 (t) and L 2 (t) are “tied” to the zero level, and the process of their formation is repeated.

Найдем максимальное значение Lml (фиг. 2) сигнала L1(t) с помощью выраженияFind the maximum value of L ml (Fig. 2) of the signal L 1 (t) using the expression

Figure 00000002
Figure 00000002

где Um2 - амплитудное значение сигнала S2(t); τ1 - постоянная времени первого управляемого интегратора 5; T0=1/f - период входного сигнала S1(t); x=ωt - текущее значение угла в радианах.where U m2 is the amplitude value of the signal S 2 (t); τ 1 is the time constant of the first controlled integrator 5; T 0 = 1 / f is the period of the input signal S 1 (t); x = ωt is the current value of the angle in radians.

По аналогии вычислим максимальное значение Lm2 сигнала L2(t)By analogy, we calculate the maximum value L m2 of the signal L 2 (t)

Figure 00000003
Figure 00000003

где τ2 - постоянная времени второго управляемого интегратора 6.where τ 2 is the time constant of the second controlled integrator 6.

При равенстве постоянных времени τ12=τ максимальные значения сигналов L1(t) и L2{t) будут равныIf the time constants are equal, τ 1 = τ 2 = τ, the maximum values of the signals L 1 (t) and L 2 {t) will be equal to

Figure 00000004
Figure 00000004

В результате суммирования сигналов L1(t) и L2(t) на выходе схемы сравнения 7 формируется (фиг. 2) сигналAs a result of summing the signals L 1 (t) and L 2 (t) at the output of the comparison circuit 7, a signal is generated (Fig. 2)

Figure 00000005
Figure 00000005

где k3 и k4 - коэффициенты передачи схемы сравнения 7, соответственно, по первому и второму входам.where k 3 and k 4 are the transmission coefficients of the comparison circuit 7, respectively, at the first and second inputs.

При условии равенства коэффициентов k3=k4=β на выходе схемы сравнения 7 формируются (фиг. 2) симметричные колебания треугольной формы N1(t), амплитудные значения которых N1m будут зависеть от коэффициента β, то естьProvided that the coefficients k 3 = k 4 = β are equal, at the output of the comparison circuit 7, symmetrical oscillations of the triangular shape N 1 (t) are formed, the amplitude values of which N 1m will depend on the coefficient β, i.e.

Figure 00000006
Figure 00000006

Симметричный сигнал треугольной формы N1(t) поступает на первый вход выходного формирователя 8, который работает следующим образом.The symmetric signal of a triangular shape N 1 (t) is supplied to the first input of the output driver 8, which operates as follows.

При подаче постоянного напряжения Е02 отрицательной полярности на первый вход третьего инвертирующего управляемого интегратора 13 на его выходе начинает формироваться (фиг. 2) линейно-нарастающее напряжение L3(t) положительной полярности, которое поступает на первый вход устройства выборки-хранения 14.When a constant voltage E 02 of negative polarity is applied to the first input of the third inverting controlled integrator 13, a linearly increasing voltage L 3 (t) of positive polarity begins to form at its output (Fig. 2), which is supplied to the first input of the sample-storage device 14.

Сброс до нуля сигнала L3(t) происходит в момент подачи импульса D2 на второй вход управляемого интегратора 13, затем процесс формирования сигнала L3(t) повторяется.The signal L 3 (t) is reset to zero at the moment of applying a pulse D 2 to the second input of the controlled integrator 13, then the process of generating the signal L 3 (t) is repeated.

Запоминание напряжения, то есть формирование сигнала Ν2, происходит в момент подачи стробирующего импульса D1 на второй вход устройства выборки-хранения 14. Величина постоянного напряжения N2, формируемого на выходе устройства выборки-хранения 14, будет равна половине (фиг. 2) максимального напряжения L3max сигнала L3(t).The memory voltage, that is, the formation of the signal Ν 2 , occurs at the moment of supply of the gate pulse D 1 to the second input of the sample-storage device 14. The value of the constant voltage N 2 generated at the output of the sample-storage device 14 will be half (Fig. 2) the maximum voltage L 3max of the signal L 3 (t).

Найдем максимальное значение L3max сигнала L3(t)Find the maximum value of L 3max signal L 3 (t)

Figure 00000007
Figure 00000007

где τ3 - постоянная времени третьего управляемого интегратора 13.where τ 3 is the time constant of the third controlled integrator 13.

Следовательно, величина постоянного напряжения Ν2 на выходе устройства выборки-хранения 14 составитTherefore, the constant voltage Ν 2 at the output of the sample-storage device 14 will be

Figure 00000008
Figure 00000008

Из анализа формул (2), (3) и (7) следует, что при изменении частоты f входного сигнала S1(t) будут изменяться максимальные значения Lm1, Lm2 и L3max соответствующих сигналов L1(t), L2(t) и L3(t).From the analysis of formulas (2), (3) and (7) it follows that when the frequency f of the input signal S 1 (t) changes, the maximum values L m1 , L m2 and L 3max of the corresponding signals L 1 (t), L 2 will change (t) and L 3 (t).

Делитель 15 осуществляет амплитудную стабилизацию сигнала S3(t), который формируется на выходе выходного формирователя 8The divider 15 performs amplitude stabilization of the signal S 3 (t), which is formed at the output of the output driver 8

Figure 00000009
Figure 00000009

где m - масштабный коэффициент делителя 15.where m is the scale factor of the divider 15.

Амплитудные значения S3m сигнала S3(t)The amplitude values of S 3m signal S 3 (t)

Figure 00000010
Figure 00000010

Подставив в (10) значение N1m из (6) и значение N2 из (8), получимSubstituting in (10) the value of N 1m from (6) and the value of N 2 from (8), we obtain

Figure 00000011
Figure 00000011

При m=1, β=1, τ3=τ и E02=Um2 амплитуда S3m сигнала S3(t) будет равна нормированному значению S 3 m * = 1

Figure 00000012
, то есть не будет зависеть от частоты f входного сигнала S1(t).For m = 1, β = 1, τ 3 = τ and E 02 = U m2, the amplitude S 3m of the signal S 3 (t) will be equal to the normalized value S 3 m * = one
Figure 00000012
that is, it will not depend on the frequency f of the input signal S 1 (t).

Предлагаемое изобретение может быть использовано в измерительной технике и автоматике в качестве функционального генератора, вырабатывающего на своих выходах стабильные сигналы синусоидальной, треугольной формы, а также биполярные сигналы прямоугольной формы.The present invention can be used in measurement technology and automation as a functional generator that generates stable sine, triangular waveforms as well as rectangular bipolar waveforms at its outputs.

Источники информацииInformation sources

1. Шустов М. Функциональный генератор. - Радиомир, 2010, №7, с. 26-27.1. Shustov M. Functional generator. - Radiomir, 2010, No. 7, p. 26-27.

2. Лозицкий С. Схемотехнические САПР: возможности и проблемы эффективного использования. - Схемотехника, 2007, №3, с. 38-40.2. Lozitsky S. Circuit engineering CAD: opportunities and problems of effective use. - Circuitry, 2007, No. 3, p. 38-40.

3. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. - М.: Мир, 1982, с. 307, рис. 18.25.3. Titze U., Schenk K. Semiconductor circuitry: a reference guide. - M .: Mir, 1982, p. 307, fig. 18.25.

4. Дубровин В.С, Никулин В.В. Способ построения управляемых функциональных генераторов. T-comm, 2013, с. 22.4. Dubrovin V.S., Nikulin V.V. A method of constructing controlled functional generators. T-comm, 2013, p. 22.

5. А.с. СССР №828366, Η03В 19/06. Заклецкая Ж.Я. Удвоитель частоты сигнала. - Заявл. 18.07.1979, опубл. 07.05.1981. Бюл. №17 (прототип).5. A.S. USSR No. 828366, Η03В 19/06. Zakletskaya J.Ya. Signal frequency doubler. - Declared. 07/18/1979, publ. 05/07/1981. Bull. No. 17 (prototype).

Claims (4)

1. Функциональный генератор, содержащий формирователь биполярных импульсов, первый и второй формирователи коротких импульсов, инвертор, первый и второй управляемые интеграторы, схему сравнения и выходной формирователь, при этом первый и второй входы схемы сравнения подключены к выходам соответственно первого и второго управляемых интеграторов, инвертор включен между выходом формирователя биполярных сигналов и первым входом первого управляемого интегратора, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, вход которого соединен с входом формирователя биполярных импульсов и входом второго формирователя коротких импульсов, к выходу которого подключен второй вход второго управляемого интегратора, первый вход которого соединен с выходом формирователя биполярных импульсов, причем к выходу схемы сравнения подключен первый вход выходного формирователя, выход которого соединен с третьим выходом функционального генератора, второй выход которого подключен к выходу формирователя биполярных импульсов, отличающийся тем, что в него дополнительно введены источник гармонического сигнала и компаратор, выход которого соединен с входом формирователя биполярных импульсов, один вывод источника гармонического сигнала соединен с первым выходом функционального генератора и неинвертирующим входом компаратора, инвертирующий вход которого соединен с общей шиной, причем второй и третий входы выходного формирователя подключены к выходам соответственно второго и первого формирователей коротких импульсов, а свободный вывод источника гармонического сигнала соединен с общей шиной.1. A functional generator containing a bipolar pulse shaper, first and second short pulse shapers, an inverter, first and second controlled integrators, a comparison circuit and an output driver, while the first and second inputs of the comparison circuit are connected to the outputs of the first and second controlled integrators, inverter is connected between the output of the bipolar signal shaper and the first input of the first controlled integrator, the second input of which is connected to the output of the first short importer xs, the input of which is connected to the input of the bipolar pulse generator and the input of the second short pulse generator, to the output of which the second input of the second controlled integrator is connected, the first input of which is connected to the output of the bipolar pulse generator, and the first input of the output driver is connected to the output of the comparison circuit connected to the third output of the functional generator, the second output of which is connected to the output of the bipolar pulse shaper, characterized in that in it A harmonic signal source and a comparator whose output is connected to the input of the bipolar pulse generator are introduced, one output of the harmonic signal source is connected to the first output of the functional generator and the non-inverting input of the comparator, the inverting input of which is connected to the common bus, the second and third inputs of the output former are connected to the outputs of the second and first shapers of short pulses, respectively, and the free output of the harmonic signal source is connected to a common bus. 2. Функциональный генератор по п. 1, отличающийся тем, что формирователь биполярных импульсов выполнен из сумматора и источника опорного напряжения, плюсовой зажим которого соединен с общей шиной, а минусовой - со вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с входом формирователя биполярных импульсов и выход которого подключен к выходу сумматора.2. The functional generator according to claim 1, characterized in that the bipolar pulse generator is made of an adder and a reference voltage source, the positive terminal of which is connected to a common bus, and the negative terminal is connected to the second input of the adder, the first input of which is connected to the input of the bipolar pulse generator and the output of which is connected to the output of the adder. 3. Функциональный генератор по п. 1, отличающийся тем, что выходной формирователь выполнен из третьего управляемого интегратора, устройства выборки-хранения, делителя и источника постоянного напряжения, плюсовой зажим которого соединен с общей шиной, а минусовой - с первым входом третьего управляемого интегратора, второй вход которого соединен со вторым входом выходного формирователя, первый вход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого подключен к выходу устройства выборки-хранения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом третьего управляемого интегратора и третьим входом выходного формирователя, выход которого соединен с выходом делителя.3. The functional generator according to claim 1, characterized in that the output driver is made of a third controlled integrator, a sampling-storage device, a divider and a constant voltage source, the positive terminal of which is connected to a common bus, and the negative terminal is connected to the first input of the third controlled integrator, the second input of which is connected to the second input of the output driver, the first input of which is connected to the first input of the divider, the second input of which is connected to the output of the sampling-storage device, the first and second inputs of which connected respectively to the output of the third integrator and managed third input of the output driver, the output of which is connected to the divider output. 4. Функциональный генератор по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй формирователи коротких импульсов выполнены из одновибраторов. 4. The functional generator according to claim 1, characterized in that the first and second short-pulse shapers are made of single vibrators.
RU2014141189/08A 2014-10-13 2014-10-13 Function generator RU2555241C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014141189/08A RU2555241C1 (en) 2014-10-13 2014-10-13 Function generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014141189/08A RU2555241C1 (en) 2014-10-13 2014-10-13 Function generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2555241C1 true RU2555241C1 (en) 2015-07-10

Family

ID=53538328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014141189/08A RU2555241C1 (en) 2014-10-13 2014-10-13 Function generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2555241C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4696017A (en) * 1986-02-03 1987-09-22 E-Systems, Inc. Quadrature signal generator having digitally-controlled phase and amplitude correction
RU80634U1 (en) * 2008-11-05 2009-02-10 Негосударственное научно-образовательное учреждение "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций" (ННОУ "Саранский Дом науки и техники РСНИИОО") SQUARE SIGNAL FREQUENCY MULTIPLIER
RU127554U1 (en) * 2012-09-07 2013-04-27 Негосударственное образовательное учреждение "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций" (НОУ "СДНиТ") SQUARE SHAPER
RU2506692C1 (en) * 2012-08-31 2014-02-10 Виктор Степанович Дубровин Controlled generator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4696017A (en) * 1986-02-03 1987-09-22 E-Systems, Inc. Quadrature signal generator having digitally-controlled phase and amplitude correction
RU80634U1 (en) * 2008-11-05 2009-02-10 Негосударственное научно-образовательное учреждение "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций" (ННОУ "Саранский Дом науки и техники РСНИИОО") SQUARE SIGNAL FREQUENCY MULTIPLIER
RU2506692C1 (en) * 2012-08-31 2014-02-10 Виктор Степанович Дубровин Controlled generator
RU127554U1 (en) * 2012-09-07 2013-04-27 Негосударственное образовательное учреждение "Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций" (НОУ "СДНиТ") SQUARE SHAPER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU104402U1 (en) FUNCTIONAL GENERATOR
RU2622866C1 (en) Triangular waveform generator
RU2541147C1 (en) Function generator
RU2565509C1 (en) Frequency tripler
RU2628255C1 (en) Frequency trebler
RU2555241C1 (en) Function generator
RU2625555C1 (en) Functional generator
RU2520409C2 (en) Converter for converting periodic signal to frequency and period
RU2554571C1 (en) Function generator
RU2582556C1 (en) Functional quadrature signal generator
RU2582557C1 (en) Function generator
RU206703U1 (en) FREQUENCY MORNER
RU104799U1 (en) MANAGED GENERATOR
RU2577205C1 (en) Harmonic signal generator
RU2568771C1 (en) Phase shifter of triangular waveform
RU2559722C1 (en) Period-voltage converter
RU206323U1 (en) HARMONIC SIGNAL FREQUENCY DIVIDER
RU168550U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU206322U1 (en) HARMONIC SIGNAL FREQUENCY DIVIDER
RU206321U1 (en) HARMONIC FREQUENCY DOUBLER
RU2711470C1 (en) Phase-sensitive amplitude demodulator
RU2676177C1 (en) Compensation accelerometer
RU2565472C1 (en) Frequency-voltage converter
RU211821U1 (en) AC/DC VOLTAGE MEASURING CONVERTER
RU215007U1 (en) ACTIVE POWER TO DC VOLTAGE CONVERTER

Legal Events

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

Effective date: 20161014