Устройство для генерирования функционально изменяющихся напряжений

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОЯСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 903916 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 200Я79 (21) 2819893/18-24

Р М g+ з

G 06 3 3/00

G 06 G 7/26 с присоединением заявки ¹Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликов ано 0 70 282. Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 070282 (33) УДК 68m. 34 (088.8) 4

Тбилисский научно-исследовательский институт е4ия и средств автоматизации Научно-производственного объединения ЭЛВА (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОИЗМЕНЯЮЩИХСЯ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к автомати-. ке и вычислительной технике, в частности к устройствам формирования аналоговых сигналов произвольной форма в системах обработки и преобразования дискретной информации.

Известен функциональный генератор, содержащий генератор опорной частоты, управляемый делитель частоты, блок памяти, распределитель, блок сравнения кодов, счетчик, дешифратор, преобразователь код-напряжение и блок интеграторов fl).

Недостатками устройства являются недостаточное подавление импульсных помех при преобразовании и ограниченность класса воспроизводимых функ-. ций.

Известен также функциональный генератор, содержащий генератор импульсов, дешифратор, триггер, блок коммутации, блок счетчиков, сумматор и преобразователь код-напряжение (2).

Недостатками данного устройства являются наличие импульсных помех при преобразовании и сложность перенастройки.

Известным устройством является устройство для генерирования функционально-изменяющихся напряжений, содержащее управляемые переключатели, декодирующих резистивную матрицу типа R — 2R, вход каждого разряда

5 которой подключен к выходу соответствующего управляемого переключателя, триггерный счетчик, соединенный входом с выходом элемента ИЛИ, и группу формирователей число-импульсного кода приращений функции подключенных сигнальными выходами к входам элемента ИЛИ, импульсными входами к шинам ввода соответствующих опорных частот, а входами запуска — к выходам программного блока, причем управляемые переключатели вместе с резистивной матрицей образуют цифроаналоговый преобразователь, входы которого подключены к выходам разрядов счетчикаГИ.

Недостатками известного устройства являются наличие импульсных помех в выходном сигнале, возникающих в моменты изменения состояния счетчика, а также сложность перенастройки на произвольно задаваемые Функции.

Цель изобретения — уменьшение уров- ня импульсных помех и упрощение перенастройки.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для генерирования

903916 функционально-изменяющихся напряжений, содержащее управляемые переключатели, деформирующую резистивную матрицу типа Н вЂ” 2R, вход каждого разряда которой подключен к выходу соответствующего управляемого переключателя, триггерный счетчик, соеди;ненный входом с выходом элемента ИЛИ, и группу формирователей число-импульс ного кода приращений функции, подключенных сигнальными выходами ко входам элемента ИЛИ, а импульсными входами — к шинам ввода соответствующих опорных частот, дополнительно введены и (где n — количество разрядов триггерного счетчика) сумматоров по модулю два, а триггерный счетчик содержит по основному и вспомогательному триггеру в каждом разряде и входной инвертор, выход которого подключен к тактирующему входу основного триггера первого разряда, причем вспомогательный триггер каждого i-ro (1 (1 i< n) разряда соединен прямым и инверсным выходами с

S u R входами основного триггера

i-го разряда, S входом с инверсным выходом основного триггера i-.ãî разряда и с тактирующим входом основного триггера (i+1)-го разряда, а Rвходом — c прямым выходом основного триггера i-го разряда и с тактирующи входом вспомогательного триггера (i+1)-ro разряда, причем тактирующий вход вспомогательного триггера пеово го разряда подключен ко входу инвертора, основной триггер п-го разряда соединен инверсным выходом с первым управляющим входом (п+1)-го управляемого переключателя, а прямым выходом — с первыми входами всех сумматоров по модулю два и со вторым управляющим входом (n+1)-го управляемого переключателя, подключенного сигнальными входами к шине нулевого потенциала и к шине положительного опорного напряжения, а вспомогательный триггер каждого j-ro (2 (j < n) разряда соединен прямым выходом с (n-j +2)-ным входом каждого из первых

)сумматоров по модулю два, а инверсным выходом - с первым управляющим входом j -ro управляемого переключателя, подключенного вторым и третьим управляющими входами к соот ветствующим выходам ) -го сумматора по модулю два, а сигнальными выходами — к шинам нулевого потенциала, положительного и отрицательного опор ных напряжений, причем первый управляемый переключатель подключен первым и вторым управляющими входами к соответствующим выходам первого сумматора по модулю два, а сигнальными входами — к шине нулевого потенциала и к шине отрицательного опорного напряжения, причем каждый

i-ый (1 < i < m,ãäå m — количество интервалов аппроксимации) формирователь. число-импульсного кода приращений функции соединен кодовым входом с шиной ввода двоичного кода соответствующего приращения ординаты, а входом запуска — с управляющим выходом (1-1)-го формирователя число-импульсного кода приращений.

Кроме того, каждый формирователь (число-,импульсного кода приращений функции содержит счетчик и ключ, первый и второй входы которого являются импульсным входом и входом запуска формирователя, а выход является сигнальным выходом формирователя и соединен со счетным входом счетчика, установочный вход которого является кодовым входом формирователя, а выход переполнения — управляющим выходом формирователя и подключен к третьему входу ключа.

На чертеже изображена блок-схема

20 устройства (для случая п=4).

Устройство содержит управляемые переключатели 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, резистивную матрицу 2 типа R-2R, вход каждого разряда которой подклю35 чен к выходу соответствующего управляещого переключателя, сумматоры

3"1, 3-2, 3-3, 3-4 по модулю два, триггерный счетчик 4, соединенный входом элемента ИЛИ 5, и группу форм g0 мирователей 6 число импульсного кода приращений функции, подключенных сигнальными выходами ко входам элемента ИЛИ 5, импульсными входами — к шинам ввода соответствующих опорных частот f„,f,...,f, а кодовыми входами — к шийам ввода двоичных кодов соответствующих приращений А,А,...

А „ординат, причем каждый i-ый1 (1 < 1. (m,где m — количество интервалов аппроксимации) формирова40 тель 6 соединен входом запуска с управляющим .выходом (i-1)-го формирователя 6. Счетчик 4 содержит в каждом разряде по основному триггеру

7-1, 7-2, 7-3, 7-4, и по вспомога45 тельному триггеру 8-1, 8-2, 8-3,8-4, а также содержит входной инвертор 9, выход которого подключен к тактирующему входу основного триггера 7-1 первого разряда. Вспомогательный

Я триггер Bi каждого i-го (1 < 1 4 и, где n — количество разрядов счетчика) разряда соединен прямым и инверсным выходами с S u R входами основного триггера 7-i i ro разряда, S входом с инверсным выходом основного триггера, 7-1 i-го разряда и с тактирующим входом основного триггера

7-(i+1) (i+1) разряда, à R входом с — прямым выходом основного триггера

7-i i-ro разряда и с тактирующим

60 входом вспомогательного триггера

8-(i+1) (i+1)-го разряда. Тактирующий вход вспомогательного триггера (в-1) первого разряда подключен к входу инвертора 9. Основной триггер 7-4

65 и-ro разряда соединен инверсным вы903916

Сумма весов в коде Корректировочный Десятичные

Грея вес числа

Веса и коды Грея

16 8 4 2

4-2

0 0 1 1 ходом с первым управляющим входом (и+1)-го переключателя 1-5, а прямым выходом — с первыми входами всех сумматоров 3-1, 3-:2, 3-3, 3-4 по модулю два и со вторым управляющим входом (и+1)-ro переключателя 1-5. 5 подключенного сигнальными входами к шине нулевого потенциала и к шине положительного опорного напряжения

1+0 . Вспомогательный триггер 8- j каждого j-го (2 < ) i< n) разряда соединен прямым выходом с (n-j+2)-ым входом каждого из первых ) счмматооов

3-1,...3-) по модулю два, а инверсным выходом — c первым управляющим входом j-ro переключателя 1-), подключенного вторым и третьим управляющими входами к прямому и инверсному выходам J-ro сумматора 3-J по модулю два, а сигнальными входами к шинам нулевого потенциала, положительного и отрицательного опорных 20 напряжений AU . Первый переключатель 1-1 подключен первым и вторым управляющими входами к прямому и инверсному выходам первого сумматора

3-1 по модулю два, а сигнальными 25 входами — к шине нулевого потенциала и .к шине отрицательного опорного напряжения

Каждый из формирователей б содержит счетчик 10 и ключ 11, первый и второй входы которого являются импульсным.входом и входом запуска, а вы. ход является сигнальным выходом и соединен со счетным входом счетчика

l0„ установочный вход которого является кодовым входом, а выход переполнения — управляющим выходом и подключен к третьему входу ключа 11.

Устройство работает следующим образом.

В предварительном состоянии на 40 формирователи 6 с соответствующих шин ввода подаются двоичные параллельные коды приращений ординат функции на каждом из интервалов аппрок,симации и опорные частоты, соответст- 4g вующие углам наклона генерируемой функции на каждом из интервалов аппроксимации. По приходу команды Пуск на вход запуска первого иэ формирователей б эти формирователи щ последовательно вырабатывают на своих выходах число-импульсные коды, причем число и частоты импульсов на

0 0 0 0 0

0 0 0 1 2

0 0 1 0 4 выходе каждого из формирователей соответствуют определенному подинтервалу воспроизводимой функциональной зависимости.

Формируемые сигналы с выхода элемента ИЛИ 5 поступают на вход счетчика 4, в котором происходит суммирование этих сигналов (нри необходимости счетчик 4 может быть выполнен реверсивным). Счетчик 4 формирует результат суммирования в коде Грея.

С этой целью информация считывается от вспомогательных триггеров, начиная с триггера (В-2) второго разряда. Состояние старшего разряда одинаково для нормального и отраженчого кода, поэтому информация о его состоянии снимается от основного триггера 7-4.

Дальнейшее преобразование кода

Грея в непрерывный выходной сигнал осуществляется с использованием обычной резистивной матрицы 2 типа R-2Rp (при этом число разрядов матрицы на один больше, чем число двоичных разрядов используемого кода Грея (лополнительным разрядом является разряд, вход которого подключен к выходу переключателя 1-1). Это вызвано особенностью суммирования весов в коде Грея при ега преобразовании в непрерывный сигнал. Например, если в нормальном двоичном коде разрядные веса имеют значения 2" ", 2" о

2, 2, 2, (в нашем случае число разрядов .равно -4, и следовательно

2, 2, 2, 2 ), то в коде Грея веса з а о имеют значения 2", 2 " ...,2,2,2 (в нашем случае 24, 2, 2, 2" ) . Кроме этого, в коде Грея веса имеют разные знаки, положительные для данного разряда, если число единиц во всех старших разрядах четное, отрицательное, если число единиц нечетное. При использовании перечисленных весов возникает также необходимость в формировании дополнительного (корректирующего) разряда, вес которого минус 1, если число Единиц во всех разрядах нечетное, нуль, если число Единиц всех разрядов четное.

В таблице приведены соответствия, показывающие принцип работы предложенного устройства в части цифроаналогового преобразования.

903916

Продолжение таблицы

Веса и коды Грея

Сумма весов в коде

Грея

Десятичные числа

Корректировочный вес

16 8 4

О 1 l О

О 1 1 1

0 1 О 1

8-4+2

1 0 0

1 0 О

1 0 1

1 1 1

1 1 О

0 1 0

0 1 1

0 0 1

0 0 0

16-8

16-8+2

16-8+4-2

16-8+4

16-4

16-4+2

16-2

12

15

Формула изобретения

Отрицательный знак разрядных весов обеспечивается с помощью переключателей путем коммутации на соответствующий разряд матрицы R-2R опорного напряжения отрицательного знака. Переключатели 1-1,...1-5 работают таким образом, что в зависимости от наличия входного сигнала на одном из их управляющих входов, ко входу соответствующих разрядов матрицы 2 подключается или шина нулевого потенциала, или шина положительного опорного напряжения, или шина отрицательного опорного напряжения. При этом, если на прямом выходе данного разряда счетчика 1 кода Грея сигнал с1 (. 1 на его инверсном выходе), то к выходу соответствующего переключателя подключена шина нулевого потенциала.

Если на прямом выходе этого разряда 1 (О на инверсном выходе), то инверсный выход разряда не меняет состояние переключателя, и в этом случае переключатель управляется выходными сигналами соответствую щего сумматора по модулю два, так как ко входам сумматоров переключены прямые выходы разрядов. Например, если число Единиц во всех старших разрядах относительно просматриваемого четное, то сигналом с прямого выхода сумматора по модулю два ко входу разряда матрицы подключается положительное опорное напряжение, а если число таких Единиц нечетное — то подключается отрицательное опорное напряжение °

Таким образом, предлагаемое уст30 !ройство по сравнению с известным позволяет обеспечить как упрощение перенастройки, так и уменьшение уровня импульсных помех (выбросов напряжения), возникающих при переходе сосЗ5 тояний счетчика через границы неоднозначности. Так, в известном устройстве максимальное значение этих по» мех возникает при переходе от числа

0 111...(2 - 1) к числу 1000, ° .0(2 ) щ и наоборот и составляет по амплитуде

50Ъ от полного выходного напряжения цифроаналогового преобразования ° В предлагаемом устройстве, использующим код Грея, при переходе от числа

4 к числу информация изменяется тольк в одном из разрядов и неоднозначность сводится к 50% веса младшего разряда, т.е амплитуда импульсной помехи уменьшается в 2 раз.

1. устройство для генерирования функционально-изменяющихся напряже55 ний, содержащее управляемые переключатели, декодирующую резистивную, матрицу типа R-2R, вход каждого разряда которой подключен к выходу соответствующего управляемого перекщО лючателя, триггерный счетчик, сое.диненный входом с выходом элемента

ИЛИ, и группу формирователей числоимпульсного кода приращений функции подключенных сигнальными выходами ко входам элемента ИЛИ а импульсны903916

10 ми входами — к шинам ввода соответствующих опорных частот, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения уровня импульсных помех и упрощения перенастройки, в .устройство дополнительно введены и (где

n — количество разрядов триггерного счетчика) сумматоров по модулю два, а триггерный счетчик содержит по ос" новному и вспомогательному триггеру в каждом разряде и входной инвертор, выход которого подключен к тактирующему входу основного триггера первого разряда, причем вспомогательный триггер каждого i-ro (1 i (n) разряда соединен прямым и инверсным выходами с S u R входами основного )5 триггера i-ro разряда, S входом с инверсным выходом основного триггера

i-го разряда и с тактирующим входом основного триггера (i+1)-ro разряда, а й-входом с прямым выходом основно- Щ

ro триггера i-ro разряда и с тактирующим входом вспомогательного триггера (i+1)-го разряда, причем тактирующий вход вспомогательного триггера первого разряда подключен ко входу инвертора, основной триггер и-го разряда соединен инверсным выходом с первым управляющим входом (a+1)-ro управляемого переключателя, а прямым выходом — с первыми входами всех сумматоров по модулю два и со вто рым управляющим входом (п+1)-го управляемого переключателя, подключенного сигнальными входами к шине нулевого потенциала и к шине положительного опорного напряжения, а вспо- З5 могательный триггер каждого j -го (2 4 j 4 n) разряда соединен прямым выходом с (n-j +2)-ным входом каждого . из первых j сумматоров по модулю два, а инверсным выходом — с первым уп- 40 равляющнм входом J -го управляемого переключателя, подключенного вторым и третьим управляющими входами к соответствующим выходам j --го сумматора по модулю два, а сигнальными входами к шинам нулевого потенциала, положительного и отрицательного опорных напряжений, причем первый управляемый переключатель подключен первым и вторым управляющими входами к соответствующим выходам первого сумматора по модулю два,а сигнальными входами — к шине нулевого. потенциала и к шине отрицательного опорного на« пряжения, причем каждый i-ый (lgigm где m — количество интервалов аппроксимации) формирователь число-импульсного кода приращений Функции соеди" нен кодовым входом с шиной ввода двоичного кода соответствующего приращения ординаты, а входом запускас управляющим выходом (i-1)-ro Фор" мирователя число- импульсного кода приращений.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый формирователь число-импульсного кода приращений функции содержит счетчик и ключ, первый и второй входы которого являются импульсным входом и входом запуска формирователя, а выход является сигнальным выходом формирователя и соединен со счетным входом счетчика, установочный вход которого является кодовым входом

Формирователя, а выход переполненияуправляющим выходом формирователя и подключен к третьему входу ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 389519, кл. G 06 G 7/26, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 389507, кл. G 06 G 15/20, 1971, 3. Патент США 9 3529138, кл. 235-150.53, опублнк. 1970 (прототип).

903916

Составитель С. Казинов

Редактор Ю. Середа Техред С.Мигунова Корректор М. Коста

Заказ 127/33 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4