Пристрій для формування хвилеподібної напруги

1. Пристрій для формування хвилеподібної напруги, що містить два цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП), генератор тактових імпульсів і підсумовувальний лічильник, виходи якого підключені до відповідних цифрових входів першого ЦАП, на опорний вхід якого подано вхідну опорну напругу, який відрізняється тим, що опорний вхід другого ЦАП з'єднаний з виходом першого ЦАП, цифрові входи другого ЦАП підключені до відповідних виходів лічильника, інверсних відносно виходів, підключених до першого ЦАП, а вихід другого ЦАП з'єднаний з вихідною шиною пристрою. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що він оснащений тригером, лічильний вхід якого підклю чений до виходу старшого розряду лічильника, а вихід - до керуючого входу підсилювача зі змінним знаком підсилення, включеного послідовно в шину вхідної опорної напруги або в вихідну шину пристрою. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що він оснащений тригером, лічильний вхід якого підключений до виходу старшого розряду лічильника, а вихід - до керуючого входу аналогового перемикача, на входи якого подані різнополярні опорні напруги, а вихід підключений до шини вхідної опорної напруги пристрою. 4. Пристрій за пп. 1-3, який відрізняється тим, що він оснащений ланкою зворотного зв'язку і аналоговим суматором, один вхід якого підключений до входу ланки зворотного зв'язку, другий - до шини вхідної опорної напруги, а вихід підключений до опорного входу першого ЦАП, причому вхід ланки зворотного зв'язку з'єднаний з виходом другого ЦАП. со t Корисна модель відноситься до галузі вимірювальної техніки, зокрема, низьких та інфранизьких частот, і може знайти застосування при дослідженні коливальних процесів механічних систем, при настроюванні та випробуванні сервомеханізмів, систем автоматичного регулювання, при дослідженні акустичних і гідроакустичних сигналів, а також при моделюванні в електродинамиці і т. п. Термін "хвилеподібна напруга" в даному контексті означає напругу плавної форми без значних стрибків, наприклад, синусоїдальну (гармонічну) або близьку до неї напругу, напругу, яка складається з однополярних півхвиль синусоїди або близької до неї форми кривої, а також ступінчасту напругу, обвідна сходинок якої має хвилеподібну форму. Відомий генератор синусоїдальних коливань інфранизької частоти [А. с. СССР №262988, МПК H03f. Бюлл. "Открытия. Изобретения. Пром. образцы. Товарные знаки", 1971, №7], що містить квар цовий генератор тактових імпульсів, два подільники частоти, один із змінним, а другий з постійним коефіцієнтами ділення, дискретний фазообертач, керуючий тригер зі схемою АБО та двома вентилями, два вузли формування півхвилі синусоїди, що працюють на спільне навантаження, яке служить виходом генератора, кожний з яких складається з реверсивного лічильника, одного цифроаналогового перетворювача (ЦАП), схеми управління напрямком лічби, та вузол управління почерговою роботою реверсивних лічильників. Спільними ознаками пристрою-аналогу і пропонованого пристрою є генератор тактових імпульсів та вузол формування півхвилі хвилеподібної напруги, який містить лічильник і ЦАП, цифрові входи якого підключені до відповідних виходів лічильника. В пристрої-аналозі вузли формування ступінчасто-апроксимованої півхвилі синусоїди працюють почергово: один вузол формує позитивну пів CO со О) 10334 хвилю, а другий - негативну, що забезпечує форзв'язків, що забезпечує можливість змінення формування двополярної змінної напруги без постійної ми цієї напруги при зменшенні кількості елементів складової. пристрою, тобто його спрощення. Недолік цього пристрою полягає в тому, що Поставлена задача вирішується тим, що в формування позитивних і негативних півхвиль напристрої формування хвилеподібної напруги, що пруги здійснюється окремими вузлами, ускладнюмістить два цифро-аналогові перетворювачі, генеючи пристрій, та в неможливості генерування наратор тактових імпульсів і підсумовувальний лічипруги з іншою формою півхвиль, крім льник, виходи якого підключені до відповідних цисинусоїдальної. фрових входів першого ЦАП, на опорний вхід якого подано вхідну опорну напругу, згідно корисВідомий також пристрій для формування гарної моделі опорний вхід другого ЦАП з'єднаний з монічної (косинусоїдальної) напруги, вибраний як виходом першого ЦАП, цифрові входи другого прототип [Мирский Г.Я. Электронные измерения. ЦАП підключені до відповідних виходів лічильника, М.: Радио и связь, 1986, стр. 382-383, рис. 11.10], інверсними відносно виходів, підключених до перякий містить генератор тактових імпульсів, ревершого ЦАП, а вихід другого ЦАП з'єднаний з вихідсивний лічильник зі схемами і та виходами, підною шиною пристрою. ключеними через дешифратор-перетворювач кодів до першого, функціонального ЦАП, вихід якого Крім того, в одній з форм виконання пристрій з'єднаний з першим входом аналогового суматора, забезпечений тригером, лічильний вхід якого підвихід якого є виходом пристрою, а також підсумоключений до виходу старшого розряду лічильника, вувальний лічильник, виходи котрого підключені вихід -до керуючого входу аналогового перемикадо другого, лінійного ЦАП, вихід якого через комуча, на входи якого подані різнополярні опорні нататор, резистори, схему АБО і схему змінення попруги, а вихід підключений до шини вхідної опорлярності підключений до другого входу суматора, ної напруги пристрою. на третій вхід якого подано напругу зміщення, триВ іншій формі виконання пристрою вихід вкагер управління реверсивним лічильником і схемою заного тригера з'єднаний з керуючим входом підзмінення полярності, виходи якого з'єднані з керусилювача зі змінним знаком підсилення, включеноючими входами відповідних схем І та входом го послідовно в шину вхідної опорної напруги або управління схеми змінення полярності. в вихідну шину пристрою. Спільними ознаками прототипу і пропонованоЩе в одній формі виконання пристрій забезпего пристрою є два ЦАП, генератор тактових імпучений ланкою зворотного зв'язку і аналоговим сульсів та підсумовувальний лічильник, виходи якого матором, один вхід якого підключений до виходу підключені до відповідних цифрових входів одного ланки зворотного зв'язку, другий - до шини вхідної із ЦАП, на опорний вхід якого подано вхідну опоропорної напруги, а вихід підключений до опорного ну напругу. входу першого ЦАП, причому вхід ланки зворотного зв'язку з'єднаний з виходом другого ЦАП. В прототипі ступінчаста напруга, обвідна сходинок якої є косинусоїдою, формується в резульВведені нові елементи і зв'язки дозволяють таті додавання крупних сходинок, створених первилучити перетворювач кодів, скоротити кількість шим ЦАП, висота яких визначається законом елементів схеми пристрою і спростити управління обвідної заданої хвилеподібної напруги, тобто заформою генерованої хвилеподібної напруги за коном змінення функціонального коду, що надхорахунок змінення глибини і знака зворотного зв'яздить від дешифратора-перетворювача, та дрібних ку. сходинок, утворених другим ЦАП, обвідна яких Суть корисної моделі пояснюється кресленнялінійно змінюється в часі, при цьому величина цих ми, де показані: сходинок позитивна при наростанні обвідної крупна Фіг.1 - основна структурна схема запропоних сходинок і негативна при спаді цієї обвідної. нованого пристрою згідно з п. 1 формули; Для одержання косинусоїдального сигналу без на Фіг.2 - структурна схема запропонованого постійной складової, тобто двополярного змінного пристрою згідно з п.2 формули; сигналу, на третій вхід суматора подається напруна Фіг.З - структурна схема запропонованого га зміщення, рівна цій постійній складовій, але пристрою згідно з пп. 3-4 формули. протилежна по знаку. Як показано на Фіг. 1, запропонований пристрій Причиною, що заважає досягненню бажаного в основному виконанні містить генератор 1 тактотехнічного результату в прототипі є необхідність вих імпульсів, з'єднаний з підсумовувальним лічиперетворення простого лінійного коду реверсивнольником 2, виходи якого підключені до цифрових го лічильника в складну закономірність функціонавходів першого ЦАП 3, на опорний вхід котрого льного цифрового керуючого сигналу, що призвоподана напруга Е через шину 4 вхідної опорної дить до збільшення апаратурних витрат, які напруги. Вихід ЦАП 3 з'єднаний з опорним входом зростають при необхідності змінення форми генедругого ЦАП 5, цифрові входи якого підключені до рованої напруги, бо для кожної часової закономірвідповідних виходів лічильника 2, інверсних відноності потрібна своя послідовність кодів, створювасно виходів, підключених до ЦАП 3. Вихід ЦАП 5 них дешифратором-перетворювачем. Прототип не з'єднаний з вихідною шиною 6 пристрою. дає можливості генерувати напругу з іншою форСформувати двополярну змінну напругу домою півхвилей, крім гармонічної, та оперативно зволяє форма виконання пристрою (Фіг.2), яка змінювати форму генерованої напруги. додатково містить тригер 7, лічильний вхід котрого підключений до виходу старшого розряду лічильВ основу корисної моделі поставлена задача ника 2, а вихід - до керуючого входу підсилювача 8 удосконалення схеми пристрою шляхом вилучензі змінним знаком підсилення, включеного посліня перетворювача кодів і введення нових вузлів та довно в вихідну шину 6 пристрою. Двополярна змінна напруга буде сформована також, якщо вказаний підсилювач 8 включити послідовно не у вихідну шину, а в шину 4 вхідної опорної напруги. В іншій формі виконання пристрою (Фіг.З) вихід тригера 7 підключений до керуючого входу аналогового перемикача 9, на аналогові входи якого подані різнополярні вхідні опорні напруги Е та -Е, а його вихід підключений до шини 4 вхідної опорної напруги. Крім того, заявлений пристрій обладнаний ланцюгом 10 зворотного зв'язку і аналоговим суматором 11, один вхід якого підключений до виходу ланцюга зворотного зв'язку 10, другий - до шини 4 вхідної опорної напруги, а вихід підключений до опорного входу першого ЦАП 3, причому вхід ланцюга зворотного зв'язку 10 з'єднаний з виходом другого ЦАП 5 (Фіг.З). Пристрій (Фіг. 1) працює наступним чином. В міру надходження від генератора 1 імпульсів на лічильник 2 коефіцієнт передачі першого ЦАП З, підключеного, наприклад, до прямих виходів лічильника 2, збільшується від 0 до максимальної величини Кі (Ю=*1), а коефіцієнт передачі другого ЦАП 5, підключеного до інверсних виходів лічильника, зменшується від максимума Кг (К«1) до 0. В результаті перемноження вхідної опорної напруги Е постійної величини на коефіцієнти передачі обох цифро-аналогових перетворювачів, що змінюються в часі у протилежному напрямі, на виході ЦАП 5 напротязі циклу роботи лічильника формується параболічна півхвиля напруги визначеної полярності, яка описується формулою: При цьому немає значення, цифрові входи якого цифро-аналогового перетворювача, першого чи другого, підключені до прямих або інверсних виходів лічильника. Напротязі наступних циклів процеси повторюються, і на виході ЦАП 5 формується безперервна послідовність однополярних півхвиль напруги. Для форми виконання пристрою згідно Фіг.2 сигнал з виходу старшого разряду лічильника 2 при переході разряду в 0 по черзі перекидає три 10334 6 гер 7 з одного стану в інший. Тригер 7 напротязі однієї півхвилі установлює додатний знак підсилення підсилювача 8, і на вихідній шині 6 пристрою формується півхвиля тієї ж полярності, що і на виході ЦАП 5. Напротязі наступної півхвилі підсилення відбувається з інверсією - на виході пристрою формується півхвиля протилежної полярності. Далі процеси повторюються, і пристрій формує безперервнау послідовність параболічних півхвиль поперемінної полярності. Така напруга близька за формою до синусоїдальної і містить тільки непарні n-і гармоніки, амплітуди котрих в п раз менші амплітуди основної гармоніки. Коефіцієнт гармонік такої напруги дорівнює приблизно 3,8%. В пристрої згідно Фіг.З знак коефіцієнта передачі пристрою не змінюється, а перемикач 9 під дією вихідного сигналу тригера 7 почергово на час тривалості півхвилі з'єднує свій вихід, а отже і шину 4, з одним із входів, на які подані різнополярні опорні напруги. В результаті на виході пристрою генеруються параболічні півхвилі поперемінної полярності. Заявлений пристрій, обладнаний ланцюгом 10 зворотного зв'язку і аналоговим суматором 11, зв'язки яких вказані вище (Фіг.З), працює таким же чином, що і основний, але подача сигналу зворотного зв'язку вносить залежність закону часового змінення коефіцієнта передачі прямої ланки К п е р від величини и знака петльового підсилення И> ^ пристрою. Це дозволяє, змінюючи величину і знак коефіцієнта зворотного зв'язку , змінювати форму генерованої пристроєм півхвилі напруги, вираз котрої має вигляд: URMY = Е К -1І К 2 О вих i При використанні ланцюга зворотного зв'язку 10, що охоплює обидва ЦАП, з позитивним петльовим підсиленням Н«р, при модулі петльового підсилення ККг, рівному 0,7-0,9, змінна напруга, сформована пристроєм, ще ближча до гармонічної: коефіцієнт гармонік не перевищує 0,5%. 6 5 З Фіг. 1 UВИХ 10334 б 8 і Фіг. 2 6 SW 9 I 1 1 5 Фіг.З Комп'ютерна верстка А. Крижанівський Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601