SU913408A1

SU913408A1 - Functional generator

Info

Publication number: SU913408A1
Application number: SU802953993A
Authority: SU
Inventors: Aleksej G Padalko; Valentin P Tsymbal; Anatolij F Sakun; Vladimir N Buintsev; Boris P Sadchikov
Original assignee: Sibirsk Metall Inst
Priority date: 1980-07-09
Filing date: 1980-07-09
Publication date: 1982-03-15

Description

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

Известен генератор функций, содержащий' блок делителей напряжения, квадратор, элемент ИЛИ, пороговые элементы по числу аппроксимирующих прямолинейных отрезков и такое же количество задающих триггеров, интегрирующий усилитель, к входу которого подключен элемент компенсации ,₀ A function generator is known that contains a block of voltage dividers, a quad, an OR element, threshold elements according to the number of approximating rectilinear segments, and the same number of master triggers that integrate an amplifier, to whose input a compensation element is connected, ₀

входного тока ГН.input current GN.

Однако этот генератор характеризуется конструктивной сложностью.However, this generator is characterized by structural complexity.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ге- ,5 нератор функций, содержащий блок делителей напряжения, инвертор, элемент ИЛИ, первый вход которого является входом запуска генератора, операционный усилитель, выход кото- 20 рого является выходом генератора, интегрирующий конденсатор, включенный между входом и выходом операционного усилителя, элемент компен2The closest in technical essence to the invention is a He-, 5 function generator, containing a block of voltage dividers, an inverter, an OR element, the first input of which is the generator start input, an operational amplifier whose output is 20 the generator output, an integrating capacitor connected between input and output of the operational amplifier, the element kompen2

сации входного тока, подключенный ко входу операционного усилителя, η-задающих триггеров, выходы которых, кроме выхода η-го задающего триггера соединены с соответствующими входами блока делителей напряжения, η пороговых элементов, входы которых соединены с выходом операционного усилителя, а выходы - с входами установки нулевого состояния соответствующих задающих триггеров, η одновибраторов и входной резистор, включенный между выходо» инвертора и входом операционного усилителя,выход каждого одновибратора соединен со счетным входом соответствующего задающего триггера, вход каждого ΐ-го одновибратора, кроме первого, соединен с выходом (ί-1)-Γθ порогового элемента.Первый выход блока делителей напряжения подключен ко входу инвертора,а второй выход - ко входу операционного усилителя, выход η-го задаю913408input current tations connected to the input of the operational amplifier, η-setting triggers, the outputs of which, except for the output of the ηth setting trigger, are connected to the corresponding inputs of the voltage divider unit, η threshold elements, the inputs of which are connected to the output of the operational amplifier, and the outputs to the inputs setting the zero state of the respective master triggers, η single vibrators and an input resistor connected between the inverter's output and the input of the operational amplifier; the output of each single vibrator is connected to the counting input with The corresponding master trigger, the input of each ΐth one-shot, except the first, is connected to the output (ί-1) -Γθ of the threshold element. The first output of the voltage divider unit is connected to the input of the inverter, and the second output to the input of the operational amplifier, the output of the ηth ask913408

4four

33

щего триггера соединен с соответствующим входом блока делителей напряжения. Этот генератор обеспечивает формирование функций, состоящих из возрастающих, убывающих и горизонтальных прямолинейных отрезков, при этом крутизна наклона линейных участков определяется амплитудами сигналов, снимаемых с блока делителей напряжения, а их длительность порогом срабатывания соответствующих пороговых элементов. Длительность горизонтальных участков воспроизводимой функции зависит от длительности импульсов, вырабатываемых соот-, ветствующими одновибраторами [2].a trigger is connected to the corresponding input of the voltage divider unit. This generator provides the formation of functions consisting of increasing, decreasing and horizontal straight line segments, while the slope of the linear sections is determined by the amplitudes of the signals taken from the voltage divider unit, and their duration by the threshold of the corresponding threshold elements. The duration of the horizontal sections of the reproducible function depends on the duration of the pulses produced by the corresponding one-shot ones [2].

Недостатком такого генератора' является необходимость использования большого числа пороговых элементов и задающих триггеров (по одному на каждый наклонный линейный участок воспроизводимой кривой), что усложниет его конструкцию, особенно при большом количестве аппроксимирующих отрезков.The disadvantage of such a generator is the need to use a large number of threshold elements and setting triggers (one for each inclined linear portion of the reproducible curve), which complicates its design, especially with a large number of approximating segments.

Цель изобретения - упрощение генератора.The purpose of the invention is to simplify the generator.

Цель достигается тем, что генератор функций, содержащий блок делителей напряжения, инвертор, к входу которого подключен первый выход блока делителей напряжения, операционный усилитель, выход которого является выходом генератора, а вход связан со вторым выходом блока делителей напряжения и через входной масштабный резистор - с выходом инвертора, интегрирующий конденсатор, включенный между входом и выходом операционного усилителя, элемент компенсации входного тока.подключенный ко входу операционного усилителя, η одновибраторов, дополнительно содержит блок сравнения напряжений, счетчик, распределитель импульсов, п+1 элементов И, КЗ-триггер, второй блок делителей напряжения, входы которого подключены к выходам соответствующих элементов И, кроме (п+1)-го, и к соответствующим входам первого блока делителей напряжения, а выход - к первому входу блока сравнения напряжений, связанного вторым входом с выходом операционного усилителя, первый вход (п+1)-го элемента И является входом запуска генератора , второй вход подключен к выходу блока сравнения напряжений, а выход - к входу счетчика импульсов, вход сброса которого является входом генератора и соединен с К-входом КЗ-триггера, 5-вход КЗ-триггера соединен с первым входом (п+1)-го элемента И, выходы счетчика соединены со входами распределителя импульсов, управляющий вход которого соединен с выходом КЗ-триггера, выходы распределителя импульсов подключены к входам соответствующих одновибраторов и к первым входам соответствующих элементов И,' кроме (п+1)-го, вторые входы которых связаны с выходами соответствующих одновибраторов.The goal is achieved by the fact that the function generator containing the voltage divider unit, the inverter, to the input of which the first output of the voltage divider unit is connected, the operational amplifier whose output is the generator output, and the input is connected to the second output of the voltage divider unit and inverter output, an integrating capacitor connected between the input and output of the operational amplifier, element of the compensation of the input current. connected to the input of the operational amplifier, η single-oscillators, add It contains a voltage comparison block, a counter, a pulse distributor, n + 1 elements AND, a short-circuit trigger, a second block of voltage dividers, whose inputs are connected to the outputs of the corresponding elements AND, except for (n + 1) -th, and to the corresponding inputs of the first block voltage dividers, and the output to the first input of the voltage comparison unit connected by the second input to the output of the operational amplifier, the first input of the (n + 1) -th element I is the generator start input, the second input is connected to the output of the voltage comparison unit, and the output to counting input ka pulses, the reset input of which is the input of the generator and connected to the K-input of the KZ-flip-flop, 5-input of the Kz-flip-flop is connected to the first input of the (n + 1) -th element I, the outputs of the counter are connected to the inputs of the pulse distributor, connected to the output of the short-circuit trigger, the outputs of the pulse distributor are connected to the inputs of the corresponding one-shot and to the first inputs of the corresponding elements AND, 'except for (n + 1) -th, the second inputs of which are connected to the outputs of the corresponding one-shot.

На фиг. 1 изображена блок-схема генератора функций; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.FIG. 1 is a block diagram of a function generator; in fig. 2 - time diagrams explaining his work.

Генератор функций содержит блок делителей напряжения 1, инвертор 2, входной масштабный резистор 3, операционный усилитель 4, интегрирующий конденсатор 5, элемент компенсации входного тока 6, блок сравнения напряжений 7, второй блок делителей напряжения 8, КЗ-триггер 9, счетчик 10, распределитель импульсов 11, η одновибраторов 12<,...., 12п,п+1 элементов И 13₄.'.....13п+4The function generator contains a voltage divider unit 1, an inverter 2, an input scale resistor 3, an operational amplifier 4, an integrating capacitor 5, an input current compensation element 6, a voltage comparison unit 7, a second unit of voltage dividers 8, short-circuit trigger 9, a counter 10, a distributor pulses 11, η of one-shot 12 <, ...., 12p, n + 1 elements And 13 ₄ .'..... 13p + 4

Генератор функций работает следующим образом.The function generator works as follows.

В исходном состоянии на прямых выходах счетчика 10 нулевые потенциалы, а на инверсных выходах - единичные. Такое соотношение потенциалов обеспечивает срабатывание последнего элемента распределителя импульсов 11. Однако вследствие того, что на управляющий вход распределителя импульсов 11 поступает нулевой потенциал с выхода КЗ-триггера 9, срабатывания последнего элемента, а также и всех остальных элементов распределителя импульсов 11 не происходит и на его выходах имеют место нулевые потенциалы.Одновибраторы 12^- 12_п построены таким образом, что в исходном состоянии на их выходах единичные потенциалы. Таким образом, на выходах элементов И 13 ₄ - 13п в исходном состоянии имеют место нулевые потенциалы. Это приводит к тому,что на входе операционного усилителя 4 сигнал ртсутствует, соответственно и на выходе операционного усилителя напряжение равно нулю. При по913408In the initial state, on the direct outputs of the counter 10, the potentials are zero, and on the inverse outputs, the potentials are single. This ratio of potentials ensures that the last element of the pulse distributor 11 is triggered. However, due to the fact that the control input of the pulse distributor 11 receives a zero potential from the output of the short-circuit flip-flop 9, the last element, as well as all other elements of the pulse distributor 11, does not occur zero potentials take place in the outputs. Single-vibrators 12 ^ –12 _{n are} constructed in such a way that, in the initial state, there are unit potentials on their outputs. Thus, at the outputs of the elements And 13 ₄ - 13p in the initial state, zero potentials take place. This leads to the fact that at the input of the operational amplifier 4 the signal rt is present, respectively, and at the output of the operational amplifier the voltage is zero. At 913408

ступлении входного импульса "запуск" (фиг. 2а) происходит срабатывание Κδ-триггера 9, который устанавливается в единичное состояние, подготавливая при этом срабатывание элементов распределителя импульсов 11. Одновременно входной импульс через элемент И 13ги 1 изменяет состояние счетчика 10 импульсов. При этом соотношение импульсов на выходах счетчика 10 складывается таким образом, что происходит срабатывание первого элемента распределителя импульсов 11 и на его первом выходе появляется единичный потенциал (фиг.23), который запускает одновибратор 12_и, и одновременно поступает на первый вход элемента И 13₄. При срабатывании одновибратора 12^ на его выходе появляется импульс нулевого уровня (фиг.2и), длительность которого определяется длительностью первого горизонтального участка АВ формируемой функции и который запрещает срабатывание элемента И 13^.The input “start” pulse (Fig. 2a) triggers the Κδ-flip-flop 9, which is set to one state, preparing the triggering elements of the pulse distributor 11. At the same time, the input pulse through the And 13 13 1 element changes the state of the pulse counter 10 pulses. The ratio of pulses to the counter 10 develops outputs such a way that there is an operation of the first pulse of the distributor element 11 and its first output potential appears unit (23) which triggers the monostable 12 _and simultaneously to a first input of AND April ₁₃ . When the one-shot 12 ^ is triggered, a zero-level impulse appears on its output (Fig.2i), the duration of which is determined by the duration of the first horizontal section AB of the function being formed and which prohibits the operation of the element 13 ^.

ιι

II

По окончании действия импульса од новибратора 12 _и последний устанавливается в исходное состояние (одиночное) , в результате чего на выходе элемента И 13_л появляется положительный импульс (фиг.2н), поступающий через блок 8 делителей напряжения на первый вход блока сравнения напряжений 7, и через блок делителей напряжения 1 - на вход инвертора 2. Далее через входной резистор 3 этот импульс подается на вход операционного усилителя 4. На выходе усилителя 4 появляется нарастающее положи тельное напряжение, которое поступает на второй вход блока сравнения на пряжений 7. С помощью делителей напряжения блока 1 задается крутизна выходного напряжения усилителя 4, а с помощью делителей напряжения блока 8 - момент срабатывания блока сравнения напряжений 7, т.е. размах линейных участков воспроизводимой кривой. При достижении выходным напряжением генератора значения равного величине напряжения на первом входе блока сравнения напряжений 7 (точка В воспроизводимой кривой, фиг.2с), последний вырабатывает на своем выходе импульс отрицательного перевода (фиг. 2г), который через элемент И 13η+4 изменяет состояниеAt the end of the pulse of the novibrator 12 _{and the} latter is set to the initial state (single), as a result, a positive pulse appears at the output of the 13 _L element (fig.2n), coming through the voltage divider unit 8 to the first input of the voltage comparison unit 7, and through the voltage divider unit 1 - to the input of the inverter 2. Next, through the input resistor 3, this pulse is fed to the input of the operational amplifier 4. At the output of the amplifier 4, an increasing positive voltage appears, which is fed to the second input of the unit voltage of the voltage 7. With the help of the voltage dividers of the unit 1, the steepness of the output voltage of the amplifier 4 is set, and with the help of the voltage dividers of the unit 8 - the instant of operation of the voltage comparison unit 7, i.e. the span of the linear portions of the reproducible curve. When the output voltage of the generator reaches a value equal to the voltage at the first input of the voltage comparison unit 7 (point B of the reproducible curve, figs 2c), the latter produces at its output a negative transfer pulse (fig. 2d), which changes the state through element 13η + 4

счетчика 10. При этом потенциал на первом выходе распределителя импульсов 11 становится нулевым, а на втором выходе распределителя импульсов 11 появляется импульс положительной полярности (фиг.2е), передним фронтом которого запускается одновибратор 12 η (фиг.2 к). Длительностью импульса на выходе одновибратора 12 определяется длительность второго горизонтального участка ВГ воспроизводимой кривой (фиг,2с) По окончании действия импульса одновибратора 12^ на выходе элемента И 13 _г появляется положительный потенциал, который поступает через второй делитель напряжения блока 8 на первый вход блока 7 и через второй делитель напряжения блока 1 на вход инвертора 2. Далее через входной резистор 3 этот импульс подается на вход усилителя 4. При этом начинается формиоование второго наклонного участка ГД воспроизводимой кривой. При достижении равенства напряжений на выходе усилителя 4 и на выходе блока 8 (точка Д воспроизводимой кривой) происходит срабатывание блока 7, вызывающее изменение состояния счетчика 10, в результате чего возбуждается следующий выход распределителя импульсов 11 и т.д. Формирование участков ДЕ, ЕЖ, ЖЗ и ЗК происходит аналогично описанному. Отличие состоит лишь в том, что сигналы с выхода делителя I поступают непосредственно на вход усилителя 4, вследствие чего на.его выходе формируются убывающие участкТГвоспроизводимой функции. При поступлении сигнала "Останов" (фиг.25) триггер 9 устанавливается в нулевое состояние (фиг.2$), запрещая при этом срабатывание распределителя импульсов 11, а триггеры счетчика 10 устанавливаются в исходное состояние, при этом процесс генерации прекращается.counter 10. At the same time, the potential at the first output of the pulse distributor 11 becomes zero, and at the second output of the pulse distributor 11, a pulse of positive polarity appears (Figure 2e), with a leading edge of which a one-shot 12 η is started (Figure 2k). The pulse duration at the output of the one-shot 12 is determined by the duration of the second horizontal section of the VG of a reproducible curve (FIG. 2c). After the end of the pulse of the one-shot 12 ^ at the output of the 13 _g element _, a positive potential appears, which flows through the second voltage divider of the block 8 to the first input of the block 7 through the second voltage divider unit 1 to the input of the inverter 2. Next, through the input resistor 3, this pulse is fed to the input of the amplifier 4. At the same time, the formation of the second sloping section of the DG begins curve When equality of the voltages at the output of the amplifier 4 and at the output of the block 8 (point D of the reproducible curve) is reached, the block 7 is triggered, causing a change in the state of the counter 10, as a result of which the next output of the pulse distributor 11 is excited, etc. The formation of sections of DE, EZH, ZHZ and ZK occurs as described. The only difference is that the signals from the output of the divider I are fed directly to the input of the amplifier 4, as a result of which a descending section of the TG reproduced function is formed at its output. When the signal "Stop" (Fig.25) trigger 9 is set to the zero state (Fig.2 $), prohibiting the actuation of the pulse distributor 11, and the triggers of the counter 10 are set to their original state, while the generation process is terminated.

Таким образом, введение блока сравнения напряжения 7, второго блока делителей напряжения 8, распределителя импульсов 1 1 и .элементов И 13ί * 13 г+1 позволяет отказаться от использования большого числа пороговых элементов и сократить количество триггеров в генераторе, что упрощает его структуру по сравнению с известным. Исключение большого числа пороговых устройств повьвиает надежность генератора .Thus, the introduction of the voltage comparison block 7, the second block of voltage dividers 8, the pulse distributor 1 1 and. And 13ί * 13 g + 1 elements eliminates the use of a large number of threshold elements and reduces the number of triggers in the generator, which simplifies its structure compared to with the famous. The elimination of a large number of threshold devices improves the reliability of the generator.

Claims

Claim

A function generator containing a voltage divider unit, an inverter with the first output of the voltage divider unit connected to the input, an operational amplifier whose output is the generator output, and the input is connected to the second output of the voltage divider unit and through the input scale resistor to the inverter output integrating capacitor connected between the input and output of the operational amplifier, the input current compensation element connected to the input of the operational amplifier, η one-shot, characterized in that senses of the generator, it contains a voltage comparison unit, a counter, a pulse distributor, n + 1 elements AND, a short-circuit trigger, a second block of voltage dividers, whose inputs are connected to the outputs of the corresponding elements AND, except for (n + 1) -th, and to the corresponding the inputs of the first block 34 08 3

voltage, and the output to the first input of the voltage comparison unit connected by the second input with the output of the operational amplifier,

5, the first input (n + 1) of element I is the generator start input, the second input is connected to the output of the voltage comparison unit, and the output is connected to the input of the pulse counter, the reset input of which is the generator stop input and connected to the K input KZ-trigger, 5-input of the KZ-trigger is connected to the first input of the (n + 1) -th element AND, the outputs of the connection meter, 5 yen to the inputs of the pulse distributor, the control input of which is connected to the output of the KZ-trigger, the outputs of the pulse distributor are connected to the inputs of the corresponding one 20 vibrators and the first input m respective AND gates except the (n + 1) th, the second inputs of which are connected to the outputs of the respective monostable multivibrators.

25