SU809235A1

SU809235A1 - Function generator

Info

Publication number: SU809235A1
Application number: SU792759645A
Authority: SU
Inventors: Александр Моисеевич Прутт; Юрий Моисеевич Нейдлин
Original assignee: Предприятие П/Я А-1705
Priority date: 1979-05-03
Filing date: 1979-05-03
Publication date: 1981-02-28

Description

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР(54) FUNCTIONAL GENERATOR

tt

Изобретение относитр к аналоговой вычислительной технике.The invention relates to analog computing.

Известен функциональный генератор содержащий генератор треугольного напр жени , выход которого подключен ко входу функционального преобразовател . Он позвол ет с высокой точностью воспроизвести произвольную функцию времени 1.A function generator is known comprising a triangular voltage generator, the output of which is connected to the input of a function converter. It allows reproducing an arbitrary function of time 1 with high accuracy.

Однако имеет сложную конструкцию и низкую надежность из-за большого числа элементов и соединений.However, it has a complex structure and low reliability due to the large number of elements and connections.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс функциональный генератор, содержащий дифференциальный операционный усилитель, резистор отрицательной обратной св зи, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного усилител последовательно соединенные первый и второй масштабные резисторы, общийвывод которых с неинвертирук цим входом дифференциального операциейного усилител , свободный вывод первого масштабного резистора соединен с выходом дифференциального операционного усилител , свободный вывод второго масштабного резистора соединен с шиной нулевого потенциала, .врем задающий конденсатор, включенный между инвертирующим входом дифференциального операционного усилите л и шиной нулевого потенциала L lНапр жение на врем задаюсцем конденсаторе этого генератора измен етс во времени, экспоненциально нараста и спада .The closest to the present invention is a functional generator containing a differential operational amplifier, a negative feedback resistor connected between the inverting input and the output of the operational amplifier, the first and second large-scale resistors connected in series, the common output of which is a non-inverted input of the differential large-scale amplifier, the free output of the first large-scale the resistor is connected to the output of the differential operational amplifier, the free output of the second large-scale the first resistor is connected to zero potential bus .The defining a capacitor connected between the inverting input of the differential operational and the bus will strengthen l L lNapr zero potential voltage at the time of this capacitor zadayustsem generator varies over time, build up and decay exponentially.

Недостатком указанного функционального генератора вл етс невоз- . The disadvantage of this functional generator is the non-.

0 можность воспроизведени экспоненциальных функций времени с точкой neperгиба при переходе через нуль, что бывает необходимо при моделировании устройств с нелинейными индуктнвнос5 т ми. 0 it is possible to reproduce the exponential functions of time with a point of non-bend at the zero crossing, which is sometimes necessary when modeling devices with nonlinear inductances.

Цель изобретени - расширение области применени функционального генератора за счет воспроизведени экспоненциальных функций времени с точкой перегиба при переходе через нуль.The purpose of the invention is to expand the scope of application of the functional generator by reproducing the exponential functions of time with a point of inflection at zero crossing.

Указанна цель достигаетс тем, что функциональный генератор, содержащий дифференциальный операционной усилитель, резистор отрицательной об5 ратной св зи, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного усилител , последовательно соединенные первый н второй масштабные резисторы, общий вывод которых сое0 динен с неинвертирующим входом диффе ренциального операционного усилител свободный вывод первого масштабного резистора соединен с выходом дифференциального операционного усилител свободный вывод второго масштабного резистора соединен с шиной нулевого потенциала, врем задающий конденсатор , включенный между инвертирующим входом дифференциального операционного усилител и шиной нулевого потенциала , дополнительно содержит ком паратор нулевого уровн , элемент И и управл емый резистор с отрицательным сопротивлением, управл ющий вход которого подключен к выходу элемента И, а выводы соответственно - к инвер тирующему входу дифференциального операционного усилител и к шине нулевого потенциала, первый и второй входы элемента И соединены соответственно с выходом дифференциального операционного усилител и с выходом компаратора нулевого уровн , вход которого соединен с инвертирукмдим входом дифференциального операционно го усилител , вл ющимс выходом функционального генератора. На фит. 1 приведена схема функцио нального генератора; на фиг. 2 - вре менные диаграммы. Функциональный генератор, содержит дифференциальный операционный усилитель 1, резистор 2 отрицательной обратной св зи, первый 3 и второй 4 асштабные резисторы, врем задающий конденсатор 5, управл емый резистор б с отрицательным сопротивлением,ком паратор 7 нулевого уровн и элемент И 8. Функциональный генератор работает следукщим образом. Дифференциальный усилитель 1, охваченный цепью положительной обратной св зи, образованной резисторами 3 и 4, и цепыо отрицательной обратной св зи, образованной резистором 2 и конденсатором 5, вл етс Источником периодических колебаний. При этом напр жение на выходе дифференциального усилител 1 (фиг. 2а) имеет пр моугольную форму и измен етс от l) -и, где - уровень насы щени дифференциального уси,лител 1, а напр жение на конденсаторе 5 вл етс выходным напр жением генератора ( , имеет экспоненцигшьную фор му и мен етс . до -f m R4 1 j RA «5+ где R. и RH - сопротивление реэисторов 3 и 4 соответствен Управл еншй резистор б имеет отри цательное сопротивление (-Rg) тогда, когда управл ющий сигнал равен логическому нулю, и (-RH|) I когда управл ющий сигнал равен логической едини це. Соотношение мехщу RQ, Ry| и сопро тивлением резистора 2 Rj выбрано слеующим образом: В результате эквивалентные посто нные времени RC-цепи функционального генератора равны: Г R2-R- где С 5 - емкость конденсатора 5. Таким образом, знак посто нной времени генератора зависит от уровн сигнала на выходе элемента И 8. Компаратор нулевого уровн 7 измен ет свое состо ние при переходе напр жени и, через нуль, причем пол рность выходного напр жени компаратора 7 совпадает с пол рностью напр жени и, (фиг. 26} . Выходной сигнал элемента И 8 равен логической единице, когда пол рности сигналов на его входах совпадают, и равен логическому нулю, когда они противоположны . Предположим, что в момент времени t напр жение ,,, достигает своего минимального значени -Шз1) и происходит переключение выход югЪ напр жени дифференциального усилител 1 в Напр жение состо ние насыщени и на конденсаторе начинает расти с посто нной времени СцСфиг. 2fe) , так как пол рности сигналов на входах элемента И 8 противоположны. В момент времени tj происходит переключение состо ни компаратора 7 и изменение посто нной времени с Сд . При этом на диаграмме (фиг. 2fc) по вл етс точка перегиба, обусловленна изменением знака посто нной времени. В момент времени t напр жение и{,уц достигает своего максимального значени и происходит переключение дифференциального усилител 1. Вместе с этим происходит изменение направлени зар да конденсатора 5 и переключение Т на fo В момент измен етс состо ние компаратора 7, пол рности сигналов на .входах элемента И 8 оказываютс одинаковыми, и посто нна времени мен етс на Т , а на кривой выходного напр жени по вл етс точка перегиба. В момент tj цикл заканчиваетс и начинаетс новый период. Период колебаний функционального генератора определ етс выражением ( Л-) STiiCj ( ) tиl + «/ ,l| -) Анализ схемы показывает, что производна функци Ubn;j(t) не измен етс в пределах бесконечно малого интервала времени при переходе ,(t) через нуль (при любом соотношении между RO и R), т.е. несмотThis goal is achieved by the fact that a functional generator containing a differential operational amplifier, a negative feedback resistor connected between the inverting input and the output of the operational amplifier, are connected in series to the first and second large-scale resistors, the common output of which is connected to the differential operational amplifier the free output of the first large-scale resistor is connected to the output of the differential operational amplifier; the free output of the second scale The auxiliary resistor is connected to the zero potential bus, the time specifying a capacitor connected between the inverting input of the differential operational amplifier and the zero potential bus, additionally contains a zero level comparator, And element and a control resistor with negative resistance, the control input of which is connected to the output of the And element and the outputs, respectively, to the inverting input of the differential operational amplifier and to the zero potential bus, the first and second inputs of the And element are connected respectively with the output of the differential operational amplifier and with the output of the zero level comparator, the input of which is connected to the inverter and the input of the differential operational amplifier, which is the output of the function generator. On the fit. 1 shows a diagram of a functional generator; in fig. 2 - time diagrams. The functional generator contains a differential operational amplifier 1, a negative feedback resistor 2, the first 3 and second 4 scaling resistors, the time specifying the capacitor 5, the control resistor b with negative resistance, zero-level comparator 7 and element 8. And the function generator as follows. The differential amplifier 1, covered by the positive feedback circuit formed by resistors 3 and 4, and the negative feedback circuit formed by resistor 2 and capacitor 5, is a source of periodic oscillations. In this case, the voltage at the output of the differential amplifier 1 (Fig. 2a) is rectangular and varies from 1), and where is the saturation level of the differential wux, lithium 1, and the voltage on the capacitor 5 is the output voltage of the generator (, has an exponential form and varies. to –fm R4 1 j RA 5 5+ where R. and RH are the resistances of the resistors 3 and 4 respectively. The control resistor b has a negative resistance (-Rg) when the control signal is equal to logical zero, and (-RH |) I when the control signal is equal to a logical unit. Mechanism RQ, Ry | and resistance of resistor 2 Rj is chosen as follows: As a result, the equivalent RC time of the functional generator RC circuit is: Г R2-R- where С 5 is the capacitor capacitance 5. Thus, the sign of the generator constant time depends on the signal level at the output of the element 8. The zero level comparator 7 changes its state when the voltage passes and, through zero, the polarity of the output voltage of the comparator 7 coincides with the polarity of the voltage and, (FIG. 26}. The output signal of the element And 8 is equal to a logical one, when the polarity of the signals at its inputs coincide, and is equal to a logical zero, when they are opposite. Suppose that at time t, the voltage, reaches its minimum value — 1) and the output of the voltage of the differential amplifier 1 switches to the voltage saturation state and begins to increase at the capacitor with the time constant CffSfig. 2fe), since the polarities of the signals at the inputs of the element And 8 are opposite. At time tj, the state of the comparator 7 switches and the constant time changes from Cd. In this case, an inflection point appears in the diagram (Fig. 2fc) due to a change in the sign of the time constant. At time t, the voltage and {, uz reaches its maximum value and the switching of the differential amplifier 1 occurs. Along with this, the direction of the charge of the capacitor 5 changes and the switch T to fo At the moment the state of the comparator 7 changes, the polarity of the signals does not change. the inputs of AND 8 turn out to be the same, and the time constant changes by T, and an inflection point appears on the output voltage curve. At time tj, the cycle ends and a new period begins. The period of oscillation of the functional generator is determined by the expression (L-) STiiCj () til + «/, l | -) Analysis of the scheme shows that the derivative function Ubn; j (t) does not change within an infinitely small time interval during the transition, (t) through zero (for any relation between RO and R), i.e. not so much

Claims

The claims and the second large-scale resistors, the common output of which is connected to a non-inverting input of the differential operational amplifier, the free output of the first large-scale resistor is connected to the output of the differential operational amplifier, the free output of the second large-scale resistor is connected to the zero potential bus, a capacitor connected between the inverting input of the differential operating amplifier and bus zero potential, characterized in that, in order to expand the field of application By reproducing the exponential functions of time with an inflection point when going through zero, it contains a zero-level comparator, an element And and a controlled resistor with negative resistance, the control input of which is connected to the output of the element And, and the conclusions, respectively, to the inverting input of the differential operational amplifier and to the bus of zero potential, the first and second inputs of the element And are connected respectively to the output of the differential operational amplifier and to the output of the comparator of the zero level I, whose input is connected to the inverting input of the differential operational amplifier, which is the output of the functional generator.