RU2042197C1 - Function generator - Google Patents

Abstract

FIELD: computer engineering. SUBSTANCE: comparator, waiting multivibrator, two pulse shapers, integrators and memory unit are introduced to accomplish the goal of invention. Result of function generation is generated as analog signal during one period of pulse signal EFFECT: function generation is represented as analog signal, increased speed. 2 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при функциональном преобразовании аналоговых величин в вычислительных машинах. The invention relates to computer technology and can be used in the functional conversion of analog values in computers.

Цель изобретения представление результата преобразования в виде аналогового сигнала и повышение быстродействия преобразователя. The purpose of the invention is the presentation of the conversion result in the form of an analog signal and increasing the speed of the converter.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого функционального преобразователя; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие его работу. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed functional Converter; figure 2 timing diagrams explaining his work.

Функциональный преобразователь содержит блок 1 выделения модуля, сумматор 2, интеграторы 3 и 4, компаратор 5, ждущий мультивибратор 6, формирователи 7 и 8 импульсов, блок 9 выборки-хранения, входную шину 10, шину 11 опорного напряжения и выходную шину 12. The functional converter comprises a module isolation unit 1, an adder 2, integrators 3 and 4, a comparator 5, a waiting multivibrator 6, pulse shapers 7 and 8, a sampling-storage unit 9, an input bus 10, a voltage reference bus 11, and an output bus 12.

Вход блока 1 соединен с шиной 10, а выход с вторым входом сумматора 2, первый вход которого соединен с шиной 11 и вторым входом компаратора 5, а выход с информационным входом интегратора 3, выход которого соединен с первым входом компаратора 5. Вход мультивибратора 6 соединен с выходом "равно" компаратора 5 и входом сброса интегратора 3, прямой выход с входом формирователя 7, а инверсный выход с информационным входом интегратора 4, вход сброса которого соединен с выходом формирователя 8, а выход с информационным входом блока 9. Управляющий вход блока 9 соединен с выходом формирователя 7 и входом формирователя 8, а выход с шиной 12. The input of block 1 is connected to the bus 10, and the output to the second input of the adder 2, the first input of which is connected to the bus 11 and the second input of the comparator 5, and the output to the information input of the integrator 3, the output of which is connected to the first input of the comparator 5. The input of the multivibrator 6 is connected with the output equal to the comparator 5 and the reset input of the integrator 3, a direct output with the input of the shaper 7, and the inverse output with the information input of the integrator 4, the reset input of which is connected to the output of the shaper 8, and the output with the information input of the block 9. Control input of the block 9 connected to the output of the shaper 7 and the input of the shaper 8, and the output to the bus 12.

Работа функционального преобразователя заключается в следующем. The operation of the functional Converter is as follows.

На вход блока 1 с шины 10 поступает аналоговый сигнал с уровнем Х_вх, удовлетворяющим условию
О < I Х_вх I < А, где А уровень опорного напряжения положительной полярности, поступающего с шины 11 на первый вход сумматора 2.At the input of block 1 from bus 10, an analog signal with a level of X _I , satisfying the condition
About <I X _Rin I <A, where A is the level of the reference voltage of positive polarity supplied from the bus line 11 to the first input of the adder 2.

Блок 1 имеет единичный коэффициент передачи. На его выходе формируется сигнал положительной полярности, равный модулю Х_вх входного сигнала. Этот сигнал поступает на второй вход сумматора 2.Block 1 has a unit gear ratio. At its output signal is formed of a positive polarity is equal modulo X input signal _Rin. This signal is fed to the second input of adder 2.

Первый вход сумматора 2 является неинвертирующим, а второй инвертирующим. На его выходе формируется сигнал, уровень U₂ которого равен разности уровней сигналов на его первом и втором входах:
U₂ A I X_вх I
Сигнал уровня U₂ с выхода сумматора 2 поступает на информационный вход интегратора 3. Под действием сигнала U₂ сигнал на выходе интегратора 3 линейно нарастает (фиг.2а) со скоростью U₂/τ где τ постоянная времени интеграторов 3 и 4.The first input of adder 2 is non-inverting, and the second inverting. A signal is formed at its output, the level of U _{2 of} which is equal to the difference in signal levels at its first and second inputs:
U ₂ AIX _in I
The signal level U ₂ from the output of the adder 2 is fed to the information input of the integrator 3. Under the action of the signal U _{2, the} signal at the output of the integrator 3 increases linearly (figa) with a speed of U ₂ / τ where τ is the time constant of integrators 3 and 4.

Сигнал с выхода интегратора 3 поступает на первый вход компаратора 5, на второй вход которого поступает опорное напряжение уровня А с шины 11. В моменты равенства сигналов на своих входах компаратор 5 формирует короткие импульсы (фиг.2б), поступающие на вход сброса интегратора 3 и вход мультивибратора 6. The signal from the output of the integrator 3 is fed to the first input of the comparator 5, the second input of which receives the reference voltage of level A from the bus 11. At the moments of equality of the signals at its inputs, the comparator 5 generates short pulses (Fig.2b), received at the reset input of the integrator 3 and multivibrator input 6.

Интегратор 3 под действием импульсов сброса обнуляется, а затем сигнал на его выходе и первом входе компаратора 5 вновь начинает линейно нарастать. В результате на выходе интегратора 3 формируется пилообразное напряжение (фиг.2в) с периодом Т, определяемым из соотношения
T

(1)
Обозначив α

, полученное соотношение можно записать в виде
T

(2)
Мультивибратор 6 под действием импульса с выхода "равно" компаратора 5 формирует прямоугольные импульсы (фиг.2в) фиксированной амплитуды В длительностью τ равной постоянной времени интеграторов 3 и 4. Эти импульсы с прямого выхода мультивибратора 6 поступают на вход формирователя 7. На инверсном выходе мультивибратора 6 формируется логически инверсный сигнал (фиг.2г) прямоугольные импульсы амплитудой В и длительностью Т τ которые поступают на информационный вход интегратора 4.The integrator 3 under the action of reset pulses is reset, and then the signal at its output and the first input of the comparator 5 again begins to linearly increase. As a result, a sawtooth voltage is formed at the output of the integrator 3 (Fig. 2c) with a period T determined from the relation
T

(1)
Denoting α

, the resulting ratio can be written as
T

(2)
A multivibrator 6, under the influence of a pulse from the output "equal to" of the comparator 5, forms rectangular pulses (Fig.2c) of a fixed amplitude With a duration τ equal to the time constant of integrators 3 and 4. These pulses from the direct output of the multivibrator 6 are fed to the input of the former 7. At the inverted output of the multivibrator 6, a logically inverse signal is generated (Fig.

Длительность Т τ импульсов на информационном входе интегратора 4 с учетом уравнения (2) определяется как
T-τ

τ

(3)
Под действием импульса на информационном входе интегратора 4 на его выходе формируется сигнал, который во время действия импульса линейно нарастает от нуля со скоростью B/ τ а по окончании импульса остается на достигнутом уровне (фиг.2д). Уровень U₄ сигнала на выходе интегратора 4 к моменту окончания импульса длительностью Т τ на его информационном входе составляет
U₃=

С учетом уравнения (3) можно записать
U₃=

(4)
Сигнал с выхода интегратора 4 поступает на информационный вход блока 9.The duration T τ of pulses at the information input of the integrator 4, taking into account equation (2), is defined as
T-τ

τ

(3)
Under the action of a pulse at the information input of the integrator 4, a signal is generated at its output, which during the pulse acts linearly increases from zero at a speed B / τ and at the end of the pulse remains at the achieved level (Fig.2d). The level U _{4 of the} signal at the output of the integrator 4 by the time the pulse ends with a duration of T τ at its information input
U ₃ =

Given equation (3), we can write
U ₃ =

(4)
The signal from the output of the integrator 4 is fed to the information input of block 9.

Формирователь 7 по передним фронтам импульсов с прямого выхода мультивибратора 6 вырабатывает импульсы выборки (фиг.2е), которые поступают на управляющий вход блока 9 и на вход формирователя 8. Длительность этих импульсов выбирается минимально возможной, но достаточной для записи в блок 9 уровня сигнала на его информационном входе. Под действием импульсов выборки в блоке 9 уровень U₉ пропорционален уровню U₃:
U₉ K₉ U₃, где К₉ коэффициент передачи блока 9.Shaper 7 on the leading edges of the pulses from the direct output of the multivibrator 6 generates sampling pulses (Fig.2e), which are fed to the control input of block 9 and to the input of the shaper 8. The duration of these pulses is selected as short as possible, but sufficient to record the signal level in block 9 at his information input. Under the action of the sampling pulses in block 9, the level of U _{9 is} proportional to the level of U ₃ :
U ₉ K ₉ U ₃ , where K _{9 is} the transmission coefficient of block 9.

Этот сигнал поступает на шину 12. С учетом уравнения (4) можно записать
U₉= K₉B

По заднему фронту импульса выборки формирователь 8 вырабатывает импульс сброса (фиг.2ж), который поступает на вход сброса интегратора 4. Интегратор 4 обнуляется (фиг.2д). Далее описанный процесс повторяется.This signal is fed to bus 12. Using equation (4), we can write
U ₉ = K ₉ B

On the trailing edge of the sampling pulse, the shaper 8 generates a reset pulse (Fig.2zh), which is fed to the reset input of the integrator 4. The integrator 4 is reset (Fig.2d). The following process is repeated.

В результате в течение одного периода Т на выходе блока 9 и шине 12 формируется аналоговый сигнал уровня U₉, связанный с входным сигналом Х_вх требуемой нелинейной зависимостью.As a result, during one period T, an analog signal of level U ₉ is formed at the output of block 9 and bus 12, which is connected with the input signal X _{in by the} required nonlinear dependence.

Таким образом, предлагаемый функциональный преобразователь осуществляет нелинейное преобразование вида
Y K

где Х и Y соответственно входной и выходной сигналы преобразователя;
А постоянный уровень, превышающий максимально возможный уровень входного сигнала;
К постоянный коэффициент.Thus, the proposed functional Converter performs a nonlinear transformation of the form
Yk

where X and Y, respectively, the input and output signals of the Converter;
A constant level exceeding the maximum possible level of the input signal;
K constant coefficient.

При этом результат преобразования представлен в виде аналогового сигнала. In this case, the conversion result is presented in the form of an analog signal.

В предлагаемом преобразователе результат преобразования формируется за один период импульсного сигнала, что существенно повышает быстродействие преобразователя. In the proposed converter, the conversion result is generated in one period of the pulse signal, which significantly increases the speed of the converter.

Claims (1)

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий блок выделения модуля, вход которого является входом функционального преобразователя, сумматор и первый интегратор, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, отличающийся тем, что в него введены компаратор, ждущий мультивибратор, два формирователя импульсов, второй интегратор и блок выборки-хранения, выход которого является выходом функционального преобразователя, выход первого интегратора подключен к первому входу компаратора, выход "Равно" которого соединен с входом ждущего мультивибратора и входом сброса первого интегратора, второй вход компаратора и первый вход сумматора подключены к шине опорного напряжения, выход блока выделения модуля соединен с вторым входом сумматора, прямой выход ждущего мультивибратора подключен к входу первого формирователя импульсов, выход которого непосредственно соединен с управляющим входом блока выборки-хранения и через второй формирователь импульсов подключен к входу сброса второго интегратора, выход которого соединен с информационным входом блока выборки-хранения, инверсный выход ждущего мультивибратора подключен к информационному входу второго интегратора. FUNCTIONAL CONVERTER containing a module isolation unit, the input of which is the input of the functional converter, an adder and a first integrator, the information input of which is connected to the output of the adder, characterized in that a comparator, a waiting multivibrator, two pulse shapers, a second integrator and a sampling unit storage, the output of which is the output of the functional converter, the output of the first integrator is connected to the first input of the comparator, the output of "Equal" of which is connected to the input waiting multivibrator and reset input of the first integrator, the second input of the comparator and the first input of the adder are connected to the reference voltage bus, the output of the module selection unit is connected to the second adder input, the direct output of the waiting multivibrator is connected to the input of the first pulse shaper, the output of which is directly connected to the control input of the unit sample-storage and through a second pulse shaper connected to the reset input of the second integrator, the output of which is connected to the information input of the sample-storage unit, the inverse output of the standby multivibrator is connected to the information input of the second integrator.

Images