Изобретение может быть использовано в аналоговых, цифроаналоговых, специализированных устройствах и вычислительных машинах.
Широко известны функциональные преобразователи, построенные на замене исходной функции ломаной кривой (способ кусочно-линейной аппроксимации) (авт. св. N 100152, 273532, 568057, 781838, 1076917; патенты США N 3110802, 3506810; патент Англии N 1776961).
Кусочно-линейная аппроксимация в данных преобразователях осуществляется или на диодах, или, для устранения влияния характеристик диодов, на усилителях, в цепи обратной связи которых включаются диоды, или на стабилотронах, или на компараторах, соединенных с логическими элементами и ключами.
Выходное напряжение, в пределах каждого участка аппроксимирующей ломаной определяется выражением (Смолов В.Б. Диодные функциональные преобразователи. Энергия, 1967)
или выражениями (авт. св. N 1076917)
где n количество аппроксимированных отрезков;
Kn коэффициент, равный тангенсу угла наклона данного отрезка аппроксимации к оси абсцисс;
Uнач.н. напряжение начальной координаты.
К недостаткам функциональных преобразователей, реализующих выражения 1-3 следует отнести наличие для каждого аппроксимирующего отрезка своей схемы аппроксимации, содержащей нелинейный элемент (диод, стабилотрон, компаратор и т. д.) с набором радиоэлементов. Это приводит к увеличению не только масса-габаритных характеристик, но и к увеличению погрешности воспроизведения заданного нелинейного напряжения из-за разброса характеристик нелинейных элементов.
Из известных устройств функциональных преобразователей наиболее близким по технической сущности является преобразователь (авт. св. N 781838, кл. G 06 G 7/26).
Цель изобретения уменьшение габаритов при одновременном увеличении точности.
Данное устройство основано, как и прототип, на воспроизведении n независимых аппроксимирующих отрезков, согласно зависимостям 2 или 3, начало координат которых задается Uнач.п..
На фиг. 1 приведена принципиальная схема функционального преобразователя.
На этой схеме:
1 блок опорных напряжений для возрастающего напряжения. На его входе при возрастании входного напряжения формируется напряжение Uоп.п., при котором происходит переключение с одного аппроксимирующего отрезка на другой;
2 блок опорных напряжений для убывающего напряжения. На его входе при убывании входного напряжения формируется опорное напряжение Uоп.n-1, при котором происходит переключение с одного аппроксимирующего отрезка на другой;
3 блок задания коэффициента усиления входного сигнала;
4 блок задания напряжений начальной координаты;
5 и 6 -компараторы, соответственно для возрастающего и убывающего напряжений;
7 компаратор знака входного напряжения. Он выдает сигнал об изменении знака входного сигнала на блоки опорных напряжений, задания начальной координаты и блока смещения начальной координаты по входному сигналу;
8 и 9 элементы исключающие ИЛИ;
10 блок переключения опорных напряжений;
11 реверсивный счетчик. Он задает тот или иной адрес аппроксимирующего отрезка. Счетчик работает от тактовых импульсов при появлении на входах "+Σ" или "-Σ" сигнала разрешения. В зависимости от этого он увеличивает или уменьшает адрес.
12 суммирующий операционный усилитель, на выходе которого воспроизводится нелинейное напряжение;
13 блок смещения начальной координаты по входному сигналу (например, лифт, и т.п.).
Для воспроизведения заданного нелинейного напряжения исходную функцию заменяют ломаной кривой.
Кусочно-линейная аппроксимация может быть выполнена аналитическим или графическим путем в зависимости от требуемой точности. В результате расчета (графически) получают n, Uвх.n, Uоп.n, Uвых.n, Kn, Uнач.n, т.е. основные данные кусочно-линейной функции. Далее в блоках опорных напряжений задают соответствующие Uоп.n, при которых происходит переключение на другой аппроксимирующий участок воспроизводимой кривой, выставляют для каждого отрезка соответствующий коэффициент усиления в блоке 3 и напряжения начальной координаты в блоке 4 и т.д.
На фиг. 2,а и 2,б приведены схемы построения опорных блоков.
На фиг. 2,а: 14 перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ); 15 цифроаналоговый преобразователь (ЦАП).
Адресный вход ППЗУ 14 соединяется с выходом реверсивного счетчика 11. Программа ППЗУ составляется таким образом, чтобы каждому коду входного адреса соответствовало Uоп.n на выходе ЦАП.
На фиг. 2, б: 16.1-16n делители напряжений, при помощи которых выставляются опорные напряжения Uоп.n; 17 и 18 коммутаторы напряжений n входов в один, выходы которых соединены соответственно с компаратором возрастающего или убывающего входного напряжения.
Выход каждого из делителей 16.1-16n соединен с соответствующим входом 1, 2, n коммутатора 17. Одновременно выход делителя 16.1 соединен с вторым входом коммутатора 18, выход делителя 16.2 с третьим входом и т.д. выход делителя 16(n-1) со входом n коммутатора 18, вход 1 подсоединен к общей шине.
Рассмотрим работу схемы фиг. 1
Выставляют в блоках 1-4 согласно полученным данным напряжения Uоп.n, Uоп.n-1, Uнач.n и соответствующие коэффициенты усиления Kn. В момент t 0 приходит импульс сброса и на выходе реверсивного счетчика устанавливается нулевой адрес. При этом на выходе блока 1 будет Uоп.1 (например, 1b), на выходе блока 2 Uоп.0 0b, блоке 3 выставляется коэффициент усиления K1, равный тангенсу угла наклона первого участка аппроксимации. При изменении входного напряжения в пределах первого участка аппроксимации. например, 0 < Uвх < Uоп 1b, на выходе компараторов 5-7 будет 0, поэтому на выходе счетчика 11 будет сохраняться 0 адрес.
При дальнейшем возрастании входного напряжения, например, 1b≅Uвх<2b на выходе компаратора 5 появится 1 и на суммирующем входе счетчика появится 1. С приходом тактового импульса счетчик увеличит адрес на 1, который переключит адреса блоков 1, 2, 3, 4 на воспроизведение следующего отрезка. На входе блока 1 появится напряжение Uоп.2 (2b), а на выходе блока 2 соответственно Uоп.1 (1b) и т.д.
При необходимости воспроизведения однополярного нелинейного напряжения, можно сократить масса-габаритные характеристики, что особенно важно в специализированных вычислительных устройствах.
Принципиальная схема такого устройства приведена на фиг. 3
На фиг.3 1 блок опорных напряжений, где R1-Rb делитель опорного напряжения; 19 коммутатор напряжения 8 _→ 1; 5 компаратор; 11 - счетчик; 3 блок задания коэффициентов усиления входного сигнала и напряжения начальной координаты, где R9-R16 резисторы, задающие коэффициент усиления в каждом из отрезков; R17-R23 резисторы, задающие напряжение начальной координаты Uнач.n для каждого отрезка; 20 коммутатор напряжения 8 -L 1; 12 суммирующий усилитель.
Работа данной схемы ничем не отличается от описанной выше схемы фиг. 1.
На фиг. 4 предложен вариант выполнения функционального преобразователя, в котором блок задания начальной координаты и блок задания коэффициентов усиления совмещены в один блок 21, в основу которого положена схема блока 3 на фиг. 3.
Изобретение может быть использовано в аналоговых, цифроаналоговых, специализированных устройствах и вычислительных машинах. Цель изобретения - уменьшение габаритов при одновременном увеличении точности. Функциональный преобразователь содержит два блока опорных напряжений, три компаратора, блок задания коэффициентов усиления, операционный усилитель, блок задания начальной координаты, блок смещения начальной координаты по входу, блок переключения опорных напряжений, два элемента - Исключающее ИЛИ и реверсивный счетчик. Преобразователь реализует заданную функциональную зависимость путем воспроизведения n независимых аппроксимирующих отрезков. Приведены варианты выполнения функционального преобразователя, в том числе для воспроизведения однополярного выходного напряжения. 3 с. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Устройство для воспроизведения функций времени | 1977 |
|
SU618752A1 |
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков | 1922 |
|
SU6A1 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Устройство для воспроизведения переменных во времени коэффициентов | 1980 |
|
SU894738A1 |
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков | 1922 |
|
SU6A1 |
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
Функциональный преобразователь | 1978 |
|
SU781838A1 |
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков | 1922 |
|
SU6A1 |
Авторы
Даты
1997-08-27—Публикация
1993-02-26—Подача