Устройство для вычисления функции @ Советский патент 1983 года по МПК G06G7/12 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в измерительной технике, для подсчета коэффициента модуляции ради сйгнгша, относительных погрешностей и в аналоговых счетно-решающих устройствах для вычисления функции А-В Здесь пол А и В понимаются независимые пераченные, заданные в ввде однопол я риых напряжений. Известно устройство для реализации этой функции, основанное на использовании элементарных - сложение, вычитание, деление, в ко тором сначала сигналы АЙВ складывают, вычитают и делять разность на сумму Сll . Недостаток этого устройства заключается в том, что при значениях А и В, близких друг к другу, делимое (А-В) имеет малую,величину, которая в зависимости от соотношения А и В может М1енять знак, деление малой знакопеременной величины приводит к значительные погрешностям. Известно также устройство для вы А-В , основанно числения функции -TTV / на формировании сигналов, пропорцио нальных величинам А и В, и их суммировании 2 3 Это устройство позволяет уменьшить погрешность решения при близких значениях А и В, так как в нем сначала складывают А и В, порознь находят t инвертируют А+В При это каждое складывают с делимое А и В имеет величину, не близкую к нулю, и погрешность деления меньше, чем при делении их разности, т.е. малой величины. Однако устройство имеет недостаточную точность и сложно в реализации, поскольку содержит в своем составе два блока деления. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, содержащее RC-фильтр, два разнополярных пиковых детектора, сумматор и триггер, последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и кгалпаратор. Шлходы компараторов подключены к входам триггера , а вторие их входы являются входами устройства. Вход Rc-Фильтра подключен к одному из плеч триггера. а выход - к входам пиковых детекторов, выходы пиковых детекторов подключены к входам сумматора, выход которого является выходом устройства гз. Недостатком этого устройства являётся низкая точность вычисления функции, так как точность устройства в основном определяется неидентичностью -характеристик генераторов пилообразного напряжения, компарато ров и разнополярных пиковых детекто .ров, входящих в состав устройства. Выполнение жестких требований по идентичности указанных элементовявляется, задачей трудновыполнимой, а невыполнение ее ведет к увеличе-. нию погрешности .вычисления функции. Цель изобретения - повышение точ ности вычисления. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для вы чйсления функции содержащее компаратор и усредняющий фильтр введены интегратор, источник опорного напряжения и два коммутатора, причём первый и второй сигнальные входы первого коммутатора являются соответственно первым и вторим входами устройства, а выход подключен к входу интегратора, первый сигнальны вход второго коммутатора соединен с источником опорного напряжения, вто рой вход подключен к ыине нулевого потенциала, а выход соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу интегра тора, а выход соединен с управляющи ми входами, коммутаторов и входом ус редняющего фильтра, выход которого явля.ется выходом устройства. На фиг.1 представлена структурна схема предлагаемого устройства; на фиг.2 а - эпюры напряжения на выход интегратора ..U, , § - эпюры напряже НИИ на выходе компаратора UK и на выходе усредняющего фильтра . Устройство содержит первый комму татор I, входы которого соответстве но подключены к первому и второму входам устройства, источник опорно .гр напряжения 2, второй коммутатор 3, входы которого соответственно подключены к в.ыходу источника опорного напряжения и к шине нулевого потенциала, интегратор 4, вход которого подключен к выходу первого коммутатора 1, ксмпаратор 5, входы которого., соответственно подключены к выходу интегратора 4 и к выходу второго ксялмутатора 3, усредняющий фильтр б, выход которого является выходом устройства, выход кс шарато 5 подключен к управляквдим входам коммутаторов 1 и 3 к входу усредняю щего фильтра б.Устройство работает следующим образом. Допустим, что в начальный момент коммутатторы 1-й 3 находятся в положении, как показано на фиг.1, а на выходе компаратора 5 имеем положительный перепад напряжения. Сигнал Б подается на вход интегратора 4,. на выходе которого сигнал линейно нарастает.. При достижении линейно нарастяющим напряжением с выхода интегратора 4 величины (Jen -(момент времени -b-i ) компаратор 5 переходит в другое противоположное состояние, т.е. на его выходе отрицательный перепад напряжения, под воздействием которого коммутаторы 1 и 3 перебрасываются в другое положение, противоположное показанному на фиг.1. При этом на вход интегратора 4 подается сигнал А. На выходе интегратора 4 сигнал начинает падать и при достижении им величины (момент времени -Ь) компаратор 5 переходит, в другое состояние, т.е. на его выходе положительный перепад напряжения. Коммутаторы 1 и 3 возвращаются в состояние, показанное на фиг.1 и к входу интегратора 4 подключается сигнал В. Далее сигнал на выходе интегратора 4 начинает линейно наростать и цикл повторяется. Таким образом, на выходе компаратора 5 будем иметь периодическую последовательность импульсов, имеющих форму меандра (фиг.25), у которой длительность положительных импульсов пропорциональна величине 1 а отрицательных -j- , период пропор-. ционален их сумме ( + -;г) Сигнал U( с. выхода компаратора 5, проходя через усредняющий фильтр б, усредняется во времени. На выходе усредняющего фильтра д ... Д-ь Ф i-+J- в А где К - коэффициент передачи усредняющего фильтра. - Таким образом,.на выходе усредняющего фильтра имеем сигнал,пропорциональный функции А-В , , . При этом Д+В длительность импульсов формируется с помощью одних и тех же интегратора и компаратора,поэтому погрешности, вносимые в результат за счет неидентичности компараторов и генераторов пилообразного напряжения в предлагаемом устройстве в отличие от прототипа, отсутствуют. Следовательно предлагаемое устройство имеет более высо кую точность, чем прототип. Кроме того, устройство проще. Вновь введ нные элементы не представляют технической трудности при их реализац Интегратор и усредняющий фильтр, например, могут быть реализованы на операционных усилителях, а каммутаторьа - на полевых транзисторах Погрешность вычисления функции в предлагаемом устройстве в 5 раз меньше, чем у прототипа. Формула изобретения Устройство для вычисления фун кции А-В содержащее компаратор к усредняющий фильтр, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью пов Ьения точности вычисления, в него рведены интегратор, источник опорного напряжениями два коммутатора, причем первый и второй сигнальные входы первого коммутатора являются соответственно первым и вторым входа устройства,а выход подключен к входу интегратора, первый сигнальный вхся второго коммутатора соединен с источником опорного напряжения, второй вход подключен к -щине нулевого потенциала, а выход соединен с первым входом кс таратора, второй вход которого подкдпочён к выходу интегратора, а выход соединен с управляющими входами коммутаторов и вхо-. дом усредняющего фильтра, выход которога является выходом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Коган Б.Я. Электронные моделирующие устройства и их применение для исследования систем автоматизеского регулирования. М., Госиздательство физико-математической литературы, 1959, с. 319-328. 2.Жилинскас Р.П. Измерители отношения в радиоизмерительной технике.. М., Советовое радио, 1975. 3.Авторское свидетельство CGCP № 640313, кл. G 06 G 7/12, 1977 (прототип) .

tj 2

I