SU957230A1 - Устройство дл генерировани функций - Google Patents

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано для воспроизведения произвольных функций времени.

Известен функциональный генератор, содержащий задающий генератор импульсов, реверсивный счетчик, выход которого соединен с цифро-аналоговым преобразователем, управляющий вход - с выходом триггера управления, вход которого подключен к одному из выходов дешифратора, переключающий блок, входы которого соединены с выходом задающего генератора импульсов и его вторым выходом дешифратора, а выход переключающего блока подключен к входу реверсивного счетчика £ϊ] .

Недостатком его является ограниченный класс воспроизводимых функций.

Наиболее близким по технической ² сущности к изобретению является, устройство для генерирования функций, содержащее последовательно включен2 ные генератор периодических импульсов, счетчик участков аппроксимации и счетчик ординат, преобразователь код-напряжение, дешифратор, выходы которых через разделительные конденсаторы подключены к входам двух групп параллельно соединенных сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, которые своими выходами подключены к операционным усилителям; в состав устройства входит также генератор импульсов возбуждения [2].

Недостатком данного устройства является то, что оно обеспечивает только равномерное разбиение аргумента при кусочно-линейной аппроксимации функций. На точность устройства влияет погрешность, обусловленная разрядом конденсатора цепи обратной связи операционного усилит.еля в промежуток времени между импульсами. Определенную погрешность в результат воспроизведения функций вносит помеха типа звон, которая существует в выходном сигнале сегнетопьезоэлектрических трансформаторов.

Цель изобретения - повышение точности воспроизведения функций. 5

Поставленная цель достигается тем,, что в устройство для генерирования функций, содержащее генератор импульсов, дешифратор, две группы сегнетопьезоэлектрических трансформато- 10 ров, усилитель, формирователь постоянного уровня и счетчик, к первому выходу которого подключен сигнальный вход дешифратора, к выходам которого через разделительные конден- 15 саторы подключены сегнетопьезоэлект.рические трансформаторы первой и второй группы, выходы первой группы которых подсоединены к входу усилителя, а второй группы - к первому bxo-jo ду формирователя постоянного уровня, введены первый и второй триггеры управления, интегратор, ключ, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И и схема сравнения, пер- 25 вый вход которой подсоединен к выходу усилителя, второй вход соединен с выходом интегратора и сигнальным входом ключа, выход которого является выходом устройства, а выход схемы $$ сравнения подключен к суммирующему входу счетчика, к первому входу первого элемента И, второй вход которого подсоединен к выходу переполнения счетчика, а выход первого элемента И подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, нулевому входу первого триггера управления, единичный выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подсоединен к стробирующему входу дешифратора, выход схемы сравнения подключен к единичному входу второго триггера управления и первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу формирователя, который своим выходом соединен с первым входом интегратора, второй вход первого элемента ИЛИ, второй вход интегратора, ⁵⁰ установочный вход счетчика, единичный вход первого триггера управления и первый вход второго элемента ИЛИ соединены с шиной запуска устройства, выход второго элемента ИЛИ соединен ⁵⁵ с нулевым входом второго триггера управления, единичный выход которого присоединен к управляющему входу ключа.

На чертеже прёдставлена структурная схема устройства для генерирования функций.

Устройство содержит последовательно включенные счетчик I, дешифратор 2, к выходу которого через разделительные конденсаторы 3 подсоединены первая группа 4^-4 η и вторая группа 5^^_5η сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, которые идентичны и каждый из них состоит из секции 6 возбуждения и генераторной секции 7, разделенных экранирующим электродом 8, соединенным с шиной нулевого потенциала, а также содержит входной электрод 9 и выходной электрод 10. Выходы первой группы трансформаторов через последовательно включенные формирователь 11 постоянного уровня и интегратор 12 присоединены к второму входу схемы 13 сравнения и с помощью ключа 14 соединены с выходом15 устройства для генерирования функций, первый вход элемента 13 сравнения через усилитель 16 подсоединен к выходам второй группы 5т,-5 _л сегнетопьезоэлектрических трансформаторов. Выход элемента 13 сравнения присоединен к суммирующему входу счетчика 1, единичному входу второго триггера 17 управления, первому входу второго элемента И 18, выход которого подключен к нулевому входу первого триггера 19 управления, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 20, а его второй вход соединен с выходом генератора 21 импульсов напряжения. К выходу элемента 13 сравнения присоединен также первый вход первого элемента ИЛИ 22, второй вход которого связан с шиной 23 запуска. Входы 24 являются входами подключения напряжения поляризации. Устройство содержит также второй элемент ИЛИ 25· Сегнетопьезоэлектрические трансформаторы второй группы 5<5п используются для установки напряжений соответствующих ординатам узловых точек нелинейной зависимости, аппроксимированной кусочно-линейным методом. С помощью трансформаторов первой группы 4^-4ή воспроизводятся линейные отрезки ломаной линии. Как ординаты, так крутизна линейных отрезков определяются коэффициентом передачи по напряжению соответствующих ¹сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, устанавливаемых напряжением поляризации, прилагаемым к вхо5 дам 24 и общим точкам при настройке устройства для воспроизведения функции .Формирователь 11 предназначен для преобразования выходных импульсов напряжения сегнетопьезоэлектрических 5 трансформаторов в постоянное напряжение на уровне амплитуды и усиления их.

Устройство для генерации функций к работает следующим образом.

Начало воспроизведения функции аппроксимированной кусочно-линейным методом совпадает с поступлением на вход 23 импульса запуска, под дейст- и вием которого конденсаторы формирователя 11 и интегратора 12 мгновенно разряжаются до нуля, триггер 17 устанавливается в нулевое положение, триггер 19 “ в единичное, а счет- _и чик Г обнуляется. Вследствие этого импульсы с генератора импульсов через элемент И 20, дешифратор 2 поступают на входы сегнетопьезоэлектрических трансформаторов 4^ и 5f. Импульсы, пропорциональные значению функции в исходном состоянии, образуются на выходе трансформатора 5, усиливаются усилителем 16 и поступают на первый вход схемы 13 сравнения. Одновременно с этим импульсы с выхода трансформатора 4 поступают на формирователь 11, усиливаются, преобразуются в постоянное напряжение, которое далее при помощи интегратора 12 преобразуется в линейно изменяющееся , которое поступает на второй вход схемы 13 сравнения и в момент равенства его сигналу, поступающему на первый вход схемы сравнения, на ее выходе появляется импульс, который устанавливает триггер 17 в еррничное положение, разрешая поступление напряжения на выход 15 устройства для генерирования функций. Кроме того, этот же импульс, пройдя через элемент ИЛИ 22, разряжает до ^нулевого значения конденсатор формирователя 11, а также записывает еди1ницу в счетчик 1. В работу включаются сегнетопьезоэлектрические трансформаторы 4J и 5 2 ^и начинается воспроизведение первого линейного отрезка. В момент, когда линейно изменяющееся напряжение интегратора 12 станет равным амплитуде импульса напряжения, ® соответствующего ординате первой узловой точки, элемент 13 сравнения опять срабатывает и на его выходе по явится второй импульс, который подтвердит единичное положение триггера 17, установит формирователь 11 в исходное состояние, а содержимое счетчика 1 увеличит на единицу. В дальнейшем процесс генерирования протекает аналогично предыдущему случаю. В результате воспроизведения функции наступит момент, когда вследствие поступления Л импульсов на суммирующий вход счетчика 1, в последнем в единичное состояние установится триггер самого старшего разряда, а поскольку его выход подсоединен к второму входу элемента И 18, установит триггер 19 в нулевое положение, прекращая поступление импульсов на входы сегнетопьезоэлектрических трансформаторов. Этот же импульс установит триггер 17 в нулевое положение, аналоговый ключ закроется, и напряжение на выходе 15 будет отсутствовать.. На этом моделирование функции заканчивается. Для повторного воспроизведения функции необходимо на вход 23 подать импульс управления. Управление крутизной линейных отрезков с помощью трансформаторов 4^-4_п обеспечивает воспроизведение функций с неравномерным квантованием аргумента при аппроксимации и, таким образом, с меньшей погрешностью выполнить моделирование функции. Одновременно⁴с этим повышение точности воспроизведения способствует использованию в схеме интегратора 12, который не чувствителен к отклонениям выходного сигнала формирователя 11 от постоянного уровня вследствие разряда его конденсаторов между импульсами, поступающими на его вход.

Технико-экономический эффект заключается в том, что использование в предлагаемом устройстве для генерирования функций первого и второго триггеров управления, интегратора, ключа, первого и второго элементов ИЛИ, первого и второго элементов И и схемы сравнения позволяет обеспечить моделирование функций с неравномерным квантованием их при аппроксимации . Это позволяет более точно воспроизводить функции. Кроме того, точность повышается вследствие совпадения линейных отрезков ломаной линии и выходного сигнала интегратора. Преимуществом данного устройства является также то, что все его схемные элементы выполнены в интегральном исполнении.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано дл  воспроизведени  произвольных функций времени. Известен функциональный генератор содержащий задающий генератор импуль .сов, реверсивный сметчик, выход которого соединен с цифро-аналоговым преобразователем , управл ющий вход - с выходом триггера управлени , вход которого подключен к одному из выходов дешифратора, переключающий блок, входы которого соединены с выходом задающего генератора импульсов и его вторым выходом дешифратора, а выход переключающего блока подключен к входу реверсивного счетчика IJ. Недостатком его  вл етс  ограниче ный класс воспроизводимых функций. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс , устройство дл  генерировани  функций, содержащее последовательно включенные генератор периодических импульсов , счетчик участков аппроксимации и счетчик Ординат, преобразователь код-напр жение, дешифратор, выходы которых через разделительные конденсаторы подключены к входам двух групп параллельно соединенных сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, которые своими выходами подключены к операционным усилител м; в состав устройства входит также генератор импульсов возбуждени  2. Недостатком данного устройства  вл етс  то, что оно обеспечивает только равномерное разбиение аргумента при кусочно-линейной аппроксимации функций. На точность устройства вли ет погрешность, обусловленна  разр дом конденсатора цепи обратной св зи операционного усилит.ел  в промежуток времени между импульсами. Определенную погрешность в результат воспроизведени  функций вносит помеха типа звон, котора  существует в вы ходном сигнале сегнетопьезоэлектрических трансформаторов. Цель изобретени  - повышение точности воспроизведени  функций. Поставленна  цель достигаетс  тем что в yctpoficTSO дл  генерировани  функций, содержащее генератор импульсов , дешифратор, две группы сегнетопьезоэлектрических трансформаторов , усилитель, формирователь посто нного уровн  и счетчик, к первому выходу которого подключен сигналь ный вход дешифратора, к выходам которого через разделительные конденсаторы подключены сегнетопьезоэлект .рические трансформаторы первой и второй группы, выходы первой группы которых подсоединены к входу усилител , а второй группы - к первому вх ду формировател  посто нного уровн , введены первый и второй триггеры управлени , интегратор, ключ, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И и схема сравнени , первый вход которой подсоединен к выход усилител , второй вход соединен с вы ходом интегратора и сигнальным входом ключа, выход которого  вл етс  выходом устройства, а выход схемы сравнени  подключен к суммирующему входу счетчика, к первому входу первого элемента И, второй вход которог подсоединен к вьгходу переполнени  счетчика, а выход первого элемента И подключен к второму входу второго эл ИЛИ, нулевому входу первого триггера управлени , единичный выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход кото рого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подсоединен к стр бирующему входу дешифратора, выход схемы сравнени  подключен к единично му входу второго триггера управлени  и первому входу первого элемента ИЛИ выход которого подключен к второму входу формировател , который своим выходом соединен с первым входом интегратора , второй вход первого элемента ИЛИ, второй вход интегратора, установочный вход счетчика, единичны вход первого триггера управлени  и первый вход второго элемента ИЛИ соединены с шиной запуска устройства выход второго элемента ИЛИ соединен с нулевым входом второго триггера управлени , единичный выход которого присоединен к управлжсндему входу клю На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  генерировани  функций. Устройство содержит последовательно включенные счетчик 1, дешифратор 2, к выходу которого через разделительные конденсаторы 3 подсоединены перва  группа втора  группа ц сегнетопьезоэлектрических трансформаторов , которые идентичны и каждый из них состоит из секции 6 возбуждени  и генераторной секции 7, разделенных экранирующим электродом 8, соединенным с шиной нулевого потенциала , а также содержит входной электрод 9 и выходной электрод 10. Выходы первой группы трансформаторов через последовательно включенные формирователь 11 ПОСТОЯ.ННОГО уровн  и интегратор 12 присоединены к второму входу схемы 13 сравнени  и с помощью ключа 1 соединены с выходом-, 15 устройства дл  генерировани  функций , первый вход элемента 13 сравнени  через усилитель 16 подсоединен к выходам второй группы 5/|-5 сегнетопьезоэлектрических трансформаторов. Выход элемента 13 сравнени  присоединен к суммирующему входу счетчика 1, е/ 1ничному входу второго триггера 17 управлени , первому входу второго элемента И 18, выход которого подключен к нулевому входу первого триггера 19 управ енв  , выход которого соединен с первым входом первого элемента И 20, а его второй вход соединен с выходом генератора 21 импульсов напр жени . К выходу элемента 13 сравнени  присоединен также первый вход первого элемента ИЛИ 22, второй вход которого св зан с шиной 23 запуска . Входы 2  вл ютс  входами подключени  напр жени  пол ризации Устройство содержит также второй элемент ИЛИ 25. Сегнетопьезоэлектричесю е трансформаторы второй группы используютс  дл  установки напр жений соответствующих ординатам узловых точек нелинейной зависимости, аппроксимированной кусочно-линейным методом. С помощью трансформаторов первой группы воспроизвод тс  линейные отрезки ломаной линии. Как ор(, так крутизна линейных отрезков определ ютс  коэффициентом передачи по напр жению соответствуюбцих I сегнетопьезоэлектрических трансформаторов , ycfaнaвливaeмыx напр жением пол ризации, прилагаемым к вхо-; дам 2 и общим точкам при настройке устройства дл  воспроизведени  функции .Формирователь 11 предназначен дл преобразовани  выходных импульсов напр жени  сегнетопьезоэлектрических трансформаторов в посто нное напр же ние на уровне амплитуды и усилени  их. Устройство дл  генерации функций работает следующим образом. Начало воспроизведени  функции аппроксимированной KVсочно-линейным методом совпадает с поступлением на вход 23 импульса запуска, под дейст вием которого конденсаторы формировател  11 и интегратора 12 мгновенно разр жаютс  до нул , триггер 17 устанавливаетс  в нулевое положение триггер 19 - в единичное, а счетчик Г обнул етс . Вследствие этого импульсы с генератора импульсов через элемент И 20, дешифратор 2 поступают на входы сегнетопьезоэлектри ческих трансформаторов 4 и 5-f. Импульсы , пропорциональные значению функции в исходном состо нии, образуютс  на выходе трансформатора 5, усиливаютс  усилителем 16 и поступают на первый вход схемы 13 сравнени . Одновременно с этим импульсы с выхода трансформатора k поступают на формирователь 11, усиливаютс , преобразуютс  в посто нное напр жение, которое далее при помощи интегратора 12 преобразуетс  в линейно измен  щеес , которое поступает на второй вход схемы 13 сравнени  и в момент равенства его сигналу, поступающему на первый вход схемы сравнени , на ее выходе по вл етс  импульс, который устанавливает триггер 17 в еру ничное положение, разреша  поступление напр жени  на выход 15 устройства дл  генерировани  функций. Кроме того, этот же импульс, пройд  через элемент ИЛИ 22, разр жает до Нулевого значени  конденсатор формировател  11, а также записывает единицу в счетчик 1. В работу вк/ж чаютс сегнетопьезоэлектрические трансформаторы 52 и начинаетс  воспроизведение первого линейного отрезка В момент, когда линейно измен ющеес  напр жение интегратора 12 станет рав ным амплитуде импульса напр жени , соответствующего ординате первой узловой точки, элемент 13 сравнени  оп ть срабатывает и на его выходе по  витс  второй импульс, который подтвердит единичное положение триггера 17i установит формирователь 11 в исходное состо ние, а содержимое счетчика 1 увеличит на единицу. В дальНейшем процесс генерировани  протекает аналогично предыдущему случаю. В результате воспроизведени  функции наступит момент, когда вследствие поступлени  rt импульсов на суммирующий вход счетчика 1, в последнем в единичное состо ние установитс  триггер самого старшего разр да, а поскольку его выход подсоединен к второму входу элемента И 18, установит триггер 19 в нулевое положение, прекраща  поступление импульсов на входы сегнетопьезоэлектрических трансформаторов . Этот же импульс установит триггер 17 в нулевое положение, аналоговый ключ закроетс , и напр жение на выходе 15 будет отсутствовать.. На этом моделирование функции заканчиваетс . Дл  повторного воспроизведени  функции необходимо на вход 23 подать импульс управлени . Управление крутизной линейных отрезков с помощью трансформаторов f обеспечивает воспроизведение функций с неравномерным квантованием аргумента при аппроксимации и, таким образом, с меньшей погрешностью выполнить моделирование функции. Одновременнос этим повышение точности воспроизведени  способствует использованию в схеме интегратора 12, который не чувствителен к отклонени м выходного сигнала формировател  11 от посто нного уровн  вследствие разр да его конденсаторов между импульсами, поступающими на его вход. Технико-экономический эффект заключаетс  в том, что использование в предлагаемом устройстве дл  генерировани  функций первого и второго триггеров управлени , интегратора, ключа, первого и второго элементов ИЛИ, первого и второго элементов И и схемы сравнени  позвол ет обеспечить моделирование функций с неравномерным квантованием их при аппроксимации . Это позвол ет более точно воспроизводить функции. Кроме того, точность повышаетс  вследствие совпадени  линейных отрезков ломаной линии и выходного сигнала интегратора. Преимуществом данного устройства  вл етс  также то, что все его схемные в интегральном элементы выполнены исполнении. Формула изобретени  Устройство дл  генерировани  функций , содержащее генератор импульсов, дешифратор, две группы сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, усилитель , формирователь посто нного уровн  и счетчик, к первому выходу кото , рого подключен сигнальный вход дешифратора , к выходам которого через разделительные конденсаторы подключены сегиетопьезоэлектрические трансформаторы первой и второй группы, вы ходы первой группы которых подсоединены к входу усилител , а второй группы - к первому формирователю посто нного уровн , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены первый и второй триггеры управлени , ин тегратор, ключ, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И и схема сравнени , первый вход которой подсоединен к выходу усилител  второй вход схемы сравнени  соединен С выходом интегратора и сигнальным входом ключа, выход которого  вл етс выходом устройства, а выход схемы сравнени  подключен к суммирующему входу счетчика, к первому входу первого элемента И, второй вход KOTOpor подсоединен к выходу переполнени  95 08 счетчика, а выход первого элемента И подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, к нулевому входу первого триггера управлени , единичный выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подсоединен к стробирующему входу дешифратора, выход схемы сравнени  подключен к единичному входу второго триггера управлени  и к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу формировател  посто нного уровн , который своим выходом соединен с первым входом интегратора , второй вход первого элемента ИЛИ второй вход интегратора, установочный вход счетчика, единичный вход первого т|эиггера управлени .и пеовый вход второго элемента ИЛИ соединены с шиной запуска устройства, выход второго элемента ИЛИ соединен с нулевым входом второго триггера управлени , единичный выход которого подсоединен к управл ющему входу ключа. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 389520, кл. G Об G 7/26, 1973.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 525122, кл. G Об G 7/2б, 1977 ( прототип).