ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР
FUNCTION GENERATOR

Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в аппаратуре связи, измерительной и вычислительной технике для формирования квадратурных гармонических сигналов нескольких частот и сигналов различной формы одинаковой частоты.
Известно устройство [1], содержащее источник квадратурных сигналов, первый и второй вычислители модулей, первый и второй квадраторы, сумматор, перемножитель, усилитель и формирователь биполярных сигналов прямоугольной формы, выход которого соединен с третьим выходом функционального генератора, второй выход которого соединен с входом формирователя биполярных сигналов прямоугольной формы и с выходом сумматора, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены с выходами, соответственно, первого вычислителя модуля, первого квадратора, второго вычислителя модуля и второго квадратора, при этом к первому выходу источника квадратурных сигналов подключены первый вход перемножителя, а также входы первого вычислителя модуля и первого квадратора, к второму выходу источника квадратурных сигналов подключены второй вход перемножителя, а также входы второго вычислителя модуля и второго квадратора, причем усилитель включен между выходом перемножителя и первым выходом функционального генератора.
В устройстве формируются сигналы синусоидальной, треугольной формы, а также биполярный сигнал прямоугольной формы. Формирование сигнала треугольной формы возможно только при фиксированном (стабильном) значении амплитуды источника квадратурных сигналов.
Наиболее близким устройством к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является принятый за прототип функциональный генератор [2], содержащий схему сравнения, перемножитель, первый сумматор, первый и второй управляемые интеграторы, инвертор, релейный элемент, первый и второй квадраторы, второй сумматор и вычислитель квадратного корня, включенный между выходом второго сумматора и вторым входом схемы сравнения, к выходу которой подключен первый вход перемножителя, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, к выходу которого подключен первый вход первого управляемого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго управляемого интегратора, входом инвертора, входом первого квадратора и первым выходом функционального генератора, второй выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выходом второго управляемого интегратора и входом второго квадратора, к выходу которого подключен второй вход второго сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого квадратора, при этом к выходу инвертора подключен вход релейного элемента, выход которого соединен с вторым входом перемножителя и третьим выходом функционального генератора, первая управляющая шина которого соединена с вторыми входами первого и второго управляемых интеграторов, а вторая управляющая шина функционального генератора соединена с первым входом схемы сравнения.
В устройстве формируются сигналы синусоидальной, треугольной формы, а также биполярный сигнал прямоугольной формы. К недостатку устройства следует отнести невозможность сохранения высокой линейности синтезированного сигнала треугольной формы при изменении (регулировке) амплитуды квадратурных сигналов.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение функциональных возможностей устройства и сохранение высокой линейности сигнала треугольной формы при изменении амплитуды квадратурных гармонических сигналов в широких пределах.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в функциональный генератор, содержащий схему сравнения, перемножитель, первый сумматор, первый и второй управляемые интеграторы, инвертор, релейный элемент, первый и второй квадраторы, второй сумматор и вычислитель квадратного корня, включенный между выходом второго сумматора и вторым входом схемы сравнения, к выходу которой подключен первый вход перемножителя, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, к выходу которого подключен первый вход первого управляемого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго управляемого интегратора, входом инвертора, входом первого квадратора и первым выходом функционального генератора, второй выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выходом второго управляемого интегратора и входом второго квадратора, к выходу которого подключен второй вход второго сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого квадратора, при этом к выходу инвертора подключен вход релейного элемента, выход которого соединен с вторым входом перемножителя и третьим выходом функционального генератора, первая управляющая шина которого соединена с вторыми входами первого и второго управляемых интеграторов, а вторая управляющая шина функционального генератора соединена с первым входом схемы сравнения, дополнительно введен формирователь сигнала треугольной формы, первый и второй входы которого подключены к выходам, соответственно, первого и второго управляемых интеграторов, третий, четвертый выходы формирователя сигнала треугольной формы соединены с выходами, соответственно, второго и первого квадраторов, а к выходу вычислителя квадратного корня подключен пятый вход формирователя сигала треугольной формы, первый и второй выходы которого соединены, соответственно, с четвертым и пятым выходами функционального генератора.
При этом формирователь сигнала треугольной формы выполнен из первого и второго вычислителей модуля, первого и второго вычитателей, третьего сумматора и делителя, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора и вторым выходом формирователя сигнала треугольной формы, первый выход которого соединен с выходом третьего сумматора, первый вход которого подключен к выходу первого вычитателя, выход второго вычитателя соединен с первым входом делителя, первый вычислитель модуля включен между первым входом формирователя сигнала треугольной формы и первым входом первого вычитателя, при этом третий и четвертый входы формирователя сигнала треугольной формы соединены, соответственно, с первым и вторым входами второго вычитателя, а между вторым входом формирователя сигнала треугольной формы и вторым входом первого вычитателя включен второй вычислитель модуля.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленному изобретению. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
Введение в предлагаемый функциональный генератор формирователя сигнала треугольной формы, выполненного из двух вычислителей модуля, двух вычитателей, сумматора и делителя, а также организация новых связей между функциональными элементами позволило расширить функциональные возможности устройства и сохранить высокую линейность сигнала треугольной формы при изменении амплитуды квадратурных гармонических сигналов в широких пределах.
Изобретение поясняется структурной схемой функционального генератора (фиг.1) и графиками (фиг.2 - фиг.4), поясняющими принцип работы функционального генератора.
Функциональный генератор содержит схему сравнения 1, перемножитель 2, первый сумматор 3, первый 4 и второй 5 управляемые интеграторы, инвертор 6, релейный элемент 7, первый 8 и второй 9 квадраторы, второй сумматор 10, вычислитель квадратного корня 11 и формирователь сигнала треугольной формы 14, выполненный из первого 15 и второго 16 вычислителей модуля, первого 17 и второго 18 вычитателей, третьего сумматора 19 и делителя 20, при этом вычислитель квадратного корня 11 включен между выходом второго сумматора 10 и вторым входом схемы сравнения 1, к выходу которой подключен первый вход перемножителя 2, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 3, к выходу которого подключен первый вход первого управляемого интегратора 4, выход которого соединен с первым входом второго управляемого интегратора 5, входом инвертора 6, входом первого квадратора 8, первым входом формирователя сигнала треугольной формы 14 и первым выходом функционального генератора, второй выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 3, выходом второго управляемого интегратора 5, вторым входом формирователя сигнала треугольной формы 14 и входом второго квадратора 9, к выходу которого подключен третий вход формирователя сигнала треугольной формы 14 и второй вход второго сумматора 10, первый вход которого соединен с выходом первого квадратора 8 и четвертым входом формирователя сигнала треугольной формы 14, первый и второй выходы которого соединены, соответственно, с четвертым и пятым выходами функционального генератора, третий выход которого соединен с вторым входом перемножителя 2 и выходом релейного элемента 7, вход которого подключен к выходу инвертора 6, при этом вторые входы первого 4 и второго 5 управляемых интеграторов соединены с первой управляющей шиной 12 функционального генератора, вторая управляющая шина которого соединена с первым входом схемы сравнения 1, причем к выходу вычислителя квадратного корня 11 подключен пятый вход формирователя сигнала треугольной формы 14, первый и второй входы которого соединены с входами, соответственно, первого 15 и второго 16 вычислителей модулей, третий и четвертый входы формирователя сигнала треугольной формы 14 соединены, соответственно, с первым и вторым входами второго вычитателя 18, выход которого соединен с первым входом делителя 20, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора 19 и вторым выходом формирователя сигнала треугольной формы 14, к первому выходу которого подключен выход третьего сумматора 19, первый вход которого соединен с выходом первого вычитателя модуля 17, первый и второй входы которого подключены к выходам, соответственно, первого 15 и второго 16 вычислителей модулей.
Функциональный генератор работает следующим образом.
Последовательно соединенные и замкнутые в кольцо первый 4 и второй 5 управляемые интеграторы, а также первый сумматор 3 образуют колебательную систему (КС) с двумя выходами (фиг.1). Первый 8 и второй 9 квадраторы, второй сумматор 10 и вычислитель квадратного корня 11 образуют датчик напряжения (ДН). Колебательная система, датчик напряжения, релейный элемент 7 с инвертором 6, схема сравнения 1 и перемножитель 2 образуют двухконтурную систему автоматического регулирования (САР).
f
0
1
2
При подаче управляющих напряжений E и E на соответствующие входы 12 и 13 САР на выходах первого 4 и второго 5 управляемых интеграторов, то есть на втором и третьем выходах функционального генератора, после окончания переходных процессов устанавливаются (фиг.2) гармонические колебания N(t) и N(f), сдвинутые друг относительно друга на 90 эл. градусов
<mrow><msub><mi>N</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>A</mi><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>0</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><msub><mrow><mtext>  N</mtext></mrow><mtext>2</mtext></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>A</mi><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>0</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mtext>                            (1)</mtext></mrow>
0
1
2
0
0
0
где A - амплитуда, а ω - круговая частота сигналов N(t) и N(t), связанная с циклической частотой f известным соотношением ω=2πf.
0
f
0
Частота f определяется величиной напряжения E, поданного на вход 12, а амплитудное значение A - величиной опорного напряжения E, поданного на второй вход 13 функционального генератора.
1
3
На выходе релейного элемента 7 из инвертированного сигнала N(t) формируется сигнал N(t), который подается на первый выход функционального генератора.
Датчик напряжения работает следующим образом.
1
2
При поступлении сигнала N(t) на вход первого квадратора 8 и сигнала N(t) на вход второго квадратора 9 на выходе второго сумматора 10 формируется сигнал
<mrow><msub><mi>E</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>k</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub><msup><mi>A</mi><mn>2</mn></msup><msup><mrow><mi>sin</mi></mrow><mn>2</mn></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>0</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>m</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>k</mi><mn>2</mn></msub><msup><mi>A</mi><mn>2</mn></msup><msup><mrow><mi>cos</mi></mrow><mn>2</mn></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>0</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mtext>                                  (2)</mtext></mrow>
1
2
1
2
где k и k - коэффициенты передачи второго сумматора 10, соответственно, по первому и второму входу; m и m - коэффициенты передачи, соответственно, первого 8 и второго 9 квадраторов.
1
1
2
2
При km=km=1 выражение (2) упрощается
<mrow><msub><mi>E</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msup><mi>A</mi><mn>2</mn></msup><mrow><mo>[</mo><mrow><msup><mrow><mi>sin</mi></mrow><mn>2</mn></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>0</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msup><mrow><mi>cos</mi></mrow><mn>2</mn></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>0</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>=</mo><msup><mi>A</mi><mn>2</mn></msup><mo>.</mo><mtext>                                               (3)</mtext></mrow>
2
1
2
3
На выходе вычислителя квадратного корня 11, то есть на выходе ДН, формируется постоянный сигнал E, амплитуда которого равна амплитуде A квадратурных сигналов N(t) и N(t), то есть E=A.
На выходе схемы сравнения 1 формируется сигнал рассогласования
<mrow><msub><mi>U</mi><mi>e</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>k</mi><mn>3</mn></msub><msub><mi>E</mi><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>k</mi><mn>4</mn></msub><msub><mi>E</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>k</mi><mn>3</mn></msub><msub><mi>E</mi><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>k</mi><mn>4</mn></msub><mi>A</mi><mo>,</mo><mtext>                                                 (4)</mtext></mrow>
3
4
где k и k - коэффициенты передачи схемы сравнения 1, соответственно, по первому и второму входу.
3
4
e
0
2
e
0
При k=k=1 сигнал рассогласования U(t) будет равен разности опорного сигнала E и сигнала E с датчика напряжения, то есть U(t)=E-A.
1
2
e
При возрастании (уменьшении) амплитуды A квадратурных сигналов N(t) и N(t) произойдет увеличение (уменьшение) сигнала рассогласования U(t).
0
Наличие отрицательной обратной связи приведет к восстановлению прежнего значения амплитудных значений квадратурных сигналов, которые будут отличаться от эталонного (заданного) значения E на величину ошибки регулирования. Наличие интегрирующих (астатических) звеньев в замкнутой САР сводит ошибку регулирования (сигнал рассогласования) практически к нулю.
4
Рассмотрим принцип формирования квазилинейного сигнала треугольной формы N(t).
<mrow><msub><mi>S</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>N</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>S</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>N</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
На выходе первого вычислителя модуля 15 формируется сигнал
, который поступает на первый (неинвертирующий) вход первого вычитателя 17, а на выходе второго вычислителя модуля 16 - сигнал
, который поступает на второй (инвертирующий) вход первого вычитателя 17 (фиг.3).
1
2
В результате суммирования сигналов S и S на выходе первого вычитателя 17 формируется квазилинейный сигнал
<mrow><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>k</mi><mn>5</mn></msub><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>N</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>−</mo><msub><mi>k</mi><mn>6</mn></msub><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>N</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><msub><mi>k</mi><mn>5</mn></msub><mrow><mo>|</mo><mrow><mi>A</mi><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>0</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>−</mo><msub><mi>k</mi><mn>6</mn></msub><mrow><mo>|</mo><mrow><mi>A</mi><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>0</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>,</mo><mtext>               (5)</mtext></mrow>
5
6
где k и k - коэффициенты передачи первого вычитателя 17 по первому и второму входам, соответственно.
5
6
1
1
2
При k=k=1 амплитуда сигнала M(t) будет равна амплитудному значению A сигналов N(t) и N(t).
1
0
*
На фиг.3 построены графики, иллюстрирующие принцип формирования синтезированного сигнала M(t), для нормированного значения амплитуды A=1. Значение текущего угла x=ωt выражено в радианах.
0
1
0
Период T основной гармоники сигнала M(t) определяется частотой ω
0
0
0
T=1/f=2π/ω,
1
1
0
1
2
следовательно, частота основной гармоники ω синтезированного сигнала треугольной формы M(t) равна удвоенному значению частоты ω квадратурных сигналов N(t) и N(t)
1
0
1
0
ω=2ω (или f=2f).
1
На участках «прямого хода» (от нуля до π/2) и «обратного хода» (от π/2 до π) сигнал M(t) имеет S-образные характеристики, то есть является «квазилинейным».
1
Линеаризация сигнала M(t) осуществляется следующим образом.
На выходе второго вычитателя 18 формируется корректирующий сигнал
<mrow><msub><mi>M</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>k</mi><mn>7</mn></msub><msub><mi>m</mi><mn>2</mn></msub><msup><mi>A</mi><mn>2</mn></msup><msup><mrow><mi>cos</mi></mrow><mn>2</mn></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>0</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><msub><mi>k</mi><mn>8</mn></msub><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub><msup><mi>A</mi><mn>2</mn></msup><msup><mrow><mi>sin</mi></mrow><mn>2</mn></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>0</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>.</mo><mtext>                         (6)</mtext></mrow>
7
8
где k и k - коэффициенты передачи второго вычитателя 18, соответственно, по первому и второму входу.
7
2
8
1
При km=km=1 выражение (6) упрощается
<mrow><msub><mi>M</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msup><mi>A</mi><mn>2</mn></msup><mrow><mo>[</mo><mrow><msup><mrow><mi>cos</mi></mrow><mn>2</mn></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>0</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><msup><mrow><mi>sin</mi></mrow><mn>2</mn></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>0</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>=</mo><msup><mi>A</mi><mn>2</mn></msup><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>2</mn><msub><mi>ω</mi><mn>0</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msup><mi>A</mi><mn>2</mn></msup><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mtext>                 (7)</mtext></mrow>
1
0
2
0
1
2
где ω=2ω - частота гармонического сигнала M(t), равная удвоенному значению частоты ω квадратурных сигналов N(t) и N(t).
2
1
2
1
1
2
Из (7) следует, что между амплитудой сигнала M(t) и амплитудой A квадратурных сигналов N(t) и N(t) существует нелинейная (квадратичная) зависимость. При этом на первый вход третьего сумматора 19 поступает синтезированный сигнал M(t), амплитуда которого в точности равна амплитудному значению A квадратурных сигналов N(t) и N(t).
2
При подаче сигнала M(t) косинусоидальной формы непосредственно на второй вход третьего сумматора 19 на его выходе будет сформирован «виртуальный» сигнал «V(t)», то есть сигнал, полученный при отсутствии делителя 20
<mrow><mo>"</mo><mi>V</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>"</mo><mo>=</mo><msub><mi>k</mi><mn>9</mn></msub><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>k</mi><mrow><mn>10</mn></mrow></msub><msub><mi>M</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>.</mo><mtext>                                           (8)</mtext></mrow>
*
1
2
При этом для нормированного значения амплитуды A=1 квадратурных сигналов N(t) и N(t) оптимальное значение коэффициента передачи сумматора 19 по первому входу принимается равным 1,25. Коэффициент передачи сумматора 19 по второму входу в этом случае выбирается из условия
<mrow><msub><mi>K</mi><mn>9</mn></msub><mi>A</mi><mo>*</mo><mo>−</mo><msub><mi>k</mi><mrow><mn>10</mn></mrow></msub><mi>A</mi><msup><mo>*</mo><mn>2</mn></msup><mo>=</mo><mn>1.</mn><mtext>                                                        (9)</mtext></mrow>
1
2
Для нормированного (стабильного) значения амплитуды A*=1 квадратурных сигналов N(t) и N(t) справедливо соотношение
<mrow><msub><mi>k</mi><mrow><mn>11</mn></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>k</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mn>1.</mn><mtext>                                                                  (10)</mtext></mrow>
1
2
9
10
В том случае, если амплитуда A квадратурных сигналов N(t) и N(t) будет изменяться (возрастать или уменьшаться), то выражение (10) не будет корректным и расчет коэффициентов k и k следует проводить по формуле (9).
9
В этом случае для заданного оптимального значения коэффициента передачи k сумматора 19, оптимальное значение коэффициента передачи
<mrow><msub><mi>k</mi><mrow><mn>10</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>k</mi><mn>9</mn></msub><mi>A</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><msup><mi>A</mi><mn>2</mn></msup><mo>.</mo><mtext>                                                         (11)</mtext></mrow>
10
1
2
Из (11) возникает необходимость в нелинейной коррекции коэффициента k при изменении амплитуды A квадратурных сигналов N(t) и N(t), что значительно усложнит практическую реализацию такого корректирующего устройства.
Делитель 20 позволяет значительно упростить реализацию корректирующего устройства.
2
1
2
На второй вход делителя 20 с выхода вычислителя квадратного корня 11 поступает постоянное напряжение E, амплитуда которого в точности равна амплитуде A квадратурных сигналов N(t) и N(t).
На выходе делителя 20 формируется (фиг.2) сигнал косинусоидальной формы
<mrow><msub><mi>S</mi><mi>k</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>M</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><msub><mi>E</mi><mi>m</mi></msub><mo>=</mo><msup><mi>A</mi><mn>2</mn></msup><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mi>A</mi><mo>=</mo><mi>A</mi><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mtext>                         (12)</mtext></mrow>
5
k
который поступает на пятый выход функционального генератора и на второй вход третьего сумматора 19, при этом N(t)=S(t).
1
k
В результате суммирования сигналов M(t) и S(t) на выходе сумматора 19 формируется (фиг.4) сигнал
<mrow><msub><mi>N</mi><mn>4</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>k</mi><mn>9</mn></msub><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>k</mi><mrow><mn>10</mn></mrow></msub><msub><mi>S</mi><mi>k</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mtext>                                                         (13)</mtext></mrow>
который поступает на четвертый выход функционального генератора (фиг.1).
k
1
1
2
4
Поскольку амплитуда корректирующего сигнала S(t) теперь становится равной значению A, то не возникает проблем с коррекцией синтезированного сигнала M(t), и при любых изменениях амплитуды A квадратурных сигналов N(t) и N(t), то есть при их регулировке, будет сохраняться высокая линейность сигнала треугольной формы N(t).
k
9
10
Введение корректирующего сигнала S(t) косинусоидальной формы на второй вход сумматора 19 и выбор оптимальных значений коэффициентов kи k сумматора 19 позволило значительно повысить (более чем в 20 раз) линейность сигнала на четвертом выходе функционального генератора (фиг.4).
Использование предлагаемого изобретения позволит расширить функциональные возможности устройства и обеспечить его работоспособность при изменении амплитуды квадратурных сигналов в широких пределах.
Источники информации
7
1. Патент РФ 101291, МПК H03B 27/00. Функциональный генератор / Дубровин B.C., Зюзин A.M.; заявитель и патентообладатель Негосударственное научно-образовательное учреждение «Саранский Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных организаций» (ННОУ «Саранский Дом науки и техники РСНИИОО»). №2010137125/09; заявл. 06.09.2010; опубл. 10.01.11, Бюл. №1. - 8 с.: 5 ил.
2. Дубровин В.С. Многоконтурная система стабилизации управляемого генератора / В.С.Дубровин, В.В. Никулин // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2013. - №1. - С.74-82.