Функциональный частотный преобразователь Советский патент 1984 года по МПК G06G7/26 

поэиционногй переключателя через третий элемент НЕ подключен к третьему входу пятого элемента И-НЕ и п-ервому входу седьмого элемента И-НЕ, четвертый выход четырехпозиционного переключателя через четвертый элемент НЕ подключен к первому входу восьмого элемента И-НЕ и второму входу шестого элемента И-НЕ, вьгход второго элемента Й-НЕ - к второму входу ; восьмого элемента И-НЕ, выход,первого элемента И-НЕ - к третьим входам шестого и восьмого элементов И-НЕ, выход .третьего элемента И-НЕ к входу шестого элемента НЕ, выход

четвертого элемента И-НЕ - к второму входу седьмого элемента И-НЕ и через пятый элемент НЕ - к управляющему входу второго управляемого ключа, выходы шестогоj восьмого и седьмого элементов И-НЕ являются выходами блока выбора вида функции и подключены соответственно к управляющим входам третьего, четвертого и пятого управляемых ключей, выход шестого элемента НЕ подлежит к управляющему входу шестого управляемого ключа, вход четырехпозиционного переключателя - к шине питания.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий источник опорного напряжения, первый .генератор экспоненциальнозто напряжения, первую и вторую схемы сравнения ,. выходы которых подключены к соответствующим входам триггера, выход первого генератора экспоненциального напряжений соединен с первь)м входом первой схемы сравнения, о т л и ч а. ю щ и и с я тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, в негр введ:ены второй генератор экспоненциального напряжения, первый и второй . сумматоры,, первый и второй инверторы, восемь управляемых ключей, блок выбора вида функции содержащий че--. тырехпозиционный переключатель, восемь элементов И-НЕ, шесть эЛемен тов НЕ, причем выход источника опорного напряжения через первый управляемый ключ соединен с первым входом первого сумматора, через последовательно соединенные первый инвертор и второй управляемый ключ - с первым входом второго сумматора и через третий управляемой ключ - с вторым входом второго сумматора, вход преобразователя через четвертый управляемьзй ключ соединен с вторым входом первого сумматора, через пятый управляемый ключ - с третьим входом второго сумматора, а через последовательно соединенные второй инвертор и шестой управляемый ключ - с четвертым входом второго сумматора, выход первого сумматора через седьмой и восьмой управляемые ключи соединен соответственно с первыми вхо дами первого и второго генераторов экспоненциального напряжения, первый вход второй схемы сравнения соединен с выходом второго генератора экспоненциального напряжения, выход второго сумматора подключен к вторым входам первой и второй схем сравнения, прямой выход триггера подключен к управляющему входу седьмо(Л го управляемого ключа и второму входу первого генератора экспоненциальjHoro напряжения, а также к первым входам первого и второго элементов И-НЕ блока выбора вида функции, инверсный выход триггера подключён цс. jBTppbi .входу второго генератора экспоненциального напряжения и управлякхцему входу восьмого управляемого ключа., а также к первым входам третьего и четвертого элементов И-НЕ блока выбора вида функции, Э вторые входы первого,и четвертого элементов И-НЕ подключены к первому Э выходу четырехпозиционного переклю:п чателя, а через первый элемент Н53 соединены с перввм входом пятого элемента И-НЕ,. выход которого является первым выходом блока выбора вида функции и подключен к управляющему входу первого управляемого ключа, .вторые входы второго и третьего элементов И-НЕ подключены к второму выходу ётырехпозиционнбго переклюХ1ателЯг а через второй элемент НЕ соединены с вторым входом пятого И-НЕ и первым входом шестого элемента И-НЕ, третий выход четырех

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при построении андлоговьк вычислительных машин, моделирующих устройств, измерительных функциональных преобразователей и информационно-измерительных систем., Известен логарифмический функцио нальный преобразователь, содержащий задающий генератор, ; генератор экспоненциального напряжения, выход ко торого через схему сравнения и триг гер подключен к входам блока коррек ции, логической схемы и схемы совпа дения . . .., Недостатки устройства - сложност трудность изготовления в интегральном или гибридном исполнении ввиду наличия в схеме катушек индуктивнос ти.. , , , , Известен логарифмический времяимпульсный преобразователь, содержащий задающий генератор, льтр, модулятор входного си , выход которого соединен с входом двухполя ного генератора экспоненциального напряжения, выход которого через схему сравнения подключен к входу триггера 2 , Недостаток устройства - сравнительно большие аппаратурные, затраты для реализации одной функциональной зависимости.. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является функционал ный преобразователь, содержащий источник опорного напряжения (ИОН), генератор экспоненциального напряжения (ГЭН), выход которого подключен к первым входам первой и второй схем сравнения (СС 1 и СС 2), выходы которых соединены с соответствующими входами триггера (Т), прачем вькод первой схемы сравнения (СС 1) связан с. управляющим входом генератора экспоненциального напряжения, первый ее вход соединен с выходом источника опорного напряжения, а второй вход второй- схемы сравнения является входом преобразователя И. Недостатками известного устройства являются ограниченньге функциональные возможностии то, что реализуется только логарифмическая зависимость Впх . Кроме того, информативным параметром выходного сигнала преобразователя является временной интервал, а не период или частота частотно-временного сигнала, что создает определенные трудности при дальнейшей обработке сигнала. Цель Изобретения - расширение класса воспроизводимых функций. , I Поставленная цель достигается тем, что в функциональный частотный преобразователь, содержащий источник опорного .напряжения, первый генератор экспоненциального напря:жения, первую и вторую схемы сравнения, выходы которых подключены к соответствующим входам триггера, выход первого генератора экспоненциального напряжения соединен с первым входом первой схемы сравнения, введены второй генератор экспоненциального напряжения, первый и второй сумматоры, первый и второй инверторы, восемь управляемых ключей, блок выбора вида функции, содержащий четырехпозиционный переключатель, восемь элементов И-НЕ, шесть элементов НЕ, причем выход источника опорно го напряжения через первый управляемый ключ соединен с первым входом первого сумматора, через последовательно соединенные первый инвертор и второй управляе «лй ключ - с первым входом второго сумматора и через третий управляемый ключ - с вторым входом второго сумматора, (вход преобразователя через четвёртый управляемый ключ соединен с вторым входом первого сумматора j через пятый управляемый ключ - с третьим входом второго сумматора, а через последовательно соединенные второй инвертор и шестой управляемый ключ с четвертым входом второго сумматора, ВЕЛХод первого сумматора через седьмой и восьмой управляемые ключи соединен соответственно с первыми входами первого и второго генераторОв экспоненциального напряжения, первый вход второй схемы сравнения соединен с выходом второго генератора экспоненциального напряжения., выход второго сумматора подключен к вторым входам первой и второй схем сравнения, прямой выход триггера подключен к управляющему входу седьмого управляемого ключа и второму входу первого генератора, экспоненциального напряжения, а также к первым входам первого и второго элементов И-НЕ блока выбора вида функции, инверсный выход- триггера подключен к в.торому входу второго генератора экспоненциального напряжения и управляющему входу восьмого управляемого ключа, а также к первым входам третьего и четвертого элементов И-НЕ блока выбора вида функции, вторые входам первого и четвертого элементов И-НЕ подключены к первому выходу четырехпозиционного переключателя, а через первый элемент НЕ соединены с первым входом пятого элемента И-НЕ, выход которого является первЕям выходом блока выбора Вида функции и подключен к управляющему входу первого управляемого ключа, вторые входы второго и третьего элементов И-НЕ подключены к второму выходу четырехпозиционного переключателя, а через второй элемент НЕ соединен с вторым входом пятого элемента И-НЕ и первым входом шестого элемента И-НЕ, третий выход четырехпозиционного переключателя через третий элемент НЕ подюиочен к третьему входу пятого элемента Й-НЕ и первому входу седьмогоэлемента И-НЕ, четвертый выход четырехпозиционного переключателя через четвёр-; тый элемент НЕ подключен к первому входу восьмого элемента И-НЕ и второму входу шестого элемента И-НЕ, выход второго элемента И-НЕ - второму входу восьмого элемента И-НБ, выход

первого элемента И-НЕ - к третьим . входам шестого и восьмого элементов И-НЕ, выход третьего элемента И-НЕ подключен к входу шестого элемента НЕ, выход четвертого элемента И-НЕ к второму входу седьмого элемента И-НЕ. и через пятый элемент НЕ - к управляющему входу второго управляемого ключа, выходы шестого, восьмого и седьмого элементов И-НЕ являются, выходами блока выбора вида функции и подключены соответственно к управляющим входам третьего, четвертого и пятого управляемых ключей выход шестого элемента НЕ подключен к управляющему входу шестого управляемого ключа, выход четырехпозиционого переключателя - к шине питания.

На фиг. 1 представлена структур ная схема функционального частотного преобразователя; на фиг. 2 функциона)1ьная схема блока выбора вида функции. . , Функциональный частотный преобразователь содержит управляемые кjnoчи 1-8, источник 9 опорного напряжения,. двЗ; инвертора 10 и..11, два сумматора 12 и 13, два генератора 14 и 15 экспоненциального напряжения, две схемы 16 и 17 сравнения, триггер 18, блок 19 выбора вида функции, содержащий восемь элементов И-НЕ 20-27, шесть элементов НЕ 2833, четырехпозйционный переключатель 34, причем выходы первой 16 и второй 17 схем сравнения подключены к соответствующим входам триггера 18, выход первого генератора 14 экспоненциального напряжения соедиг нен с первым входом первой схемы 16 сравнения, выход источника 9 опорного напряжения, через первый управляемый ключ 1 соединен с первым вхог дом первого сумматора 12, через последовательно соединенные первьй инвертор 10, и второй управляемый ключ 2-- с первым входом второго сумматора 13 и через третий управляемый ключ 3 - с вторым входом второго сумматора 13, вход преобразователя через четвертый управляелый клюя 4 соединен с вторым входом первого сумматора 12, через пятый управлявмый ключ 5 - с третьим входом второго сумматора 13, а через последовательно соединенные второй инвертор 11 и шестой управляемый ключ 6 - с четвертым входом второго сумматора 13, выход первого сумматора 12 через седьмой 7 и восьмой 8 управляе№ ie ключи соединен соответственно с первым входом первого 14 и второго 15 генераторов экспоненциального напряжения, первый вход второй схемы 17 сравнения соединен с выходом второго генератора 15 экспонёнциального напряжения, выход второго сумматора 13 подключен к вторым входам первой 16 и второй 17 схем сравнения, прямой выход триг-гера 18 подключен к управляющему входу седьмого отправляемого ключа 7 и второму входу первого генератора 14 экспоненциального напряжения, а также к первьм входам первого 20 и второго 21 элементов И-БЕ блока выбора вида функции, инверсный выход триггера второму входу второго экспоненциального генератора 15 напряжения и управляющему входу восьмого управляемого ключа 8, а также к первым входам третьего 22 и четвертого 23 элементов И-НЕ блока выбора вида функции, вторые входы первого 20 и четвертого 23 элементов И-НЕ подключены к первому выходу четырехпозиционного переключателя 34, а через первый элемент НЕ 28, соединены с первым входом пятого элемента И-НЕ 24, выход которого является первым выходом блока выбора вида функции и подключен к управляющему входу первого управляемого ключа 1, вторые входы второго 21 и третьего 22 элементов И-НЕ подключены к второму входу четырехпозиционного переключателя 34, а через второй элемент НЕ 29 соединены с вторым входом пятого элемента И-НЕ 24 и первым входом шестого элемента И-НЕ 25, третий выход че тырехпозиционного переключателя 34 через третий элемент НЕ 30 подключен к третьему входу пятого элемента И-НЕ 24 и первому входу седьмого элемента-И-НЕ 26, четвертый выход четырехпозиционного переключателя через четвертый элемент НЕ 31 подключен к первому входу восьмого элемента И-НЕ 27 и второму входу шестого элемента И-НЕ 25, выход второго элемента И-НЕ 21 - к второму входу восьмого элемента И-НЕ 27, выход третьего элемента И-НЕ 22 к входу шестого элемента НЕ 83 выход четвертого элемента И-НЕ 23 к второму входу седьмого элемента И-НЕ 26 и через пятый элемент НЕ 32 к управляющему входу второго управляемого ключа 2, выходы шестого 25, восьмого 27 и седьмого 26 элементов И-НЕ являются выходами блока выбора вида функции и подключены соответственно к управляющим входам третьего 3, четвертого 4 и пятого 5 управляемых ключей, выход шесгтого элемента НЕ 33 - к управляющему входу шестого управляемого ключа 6, вход четырехпозиционного переключателя 34 - к шине питания.

работа функционального частотного преобразователя происходит в два такта, в каждом из которых работает

один из генераторов экспоненциального напряжения (14 или 15), второй в это время приводится в исходное состояние, В классической схеме генератора экспоненциального напря жения имеется два входа, управляющий и сигнальный, однако в большинстве практических реализаций сигнальный вход не используется, поскольку заряд конденсатора генератора происходит всегда до заданного неизменного уровня. В предлагаемой схеме эта величина переменна и. равна выходному сигналу сумматора 12. В первом такте открыты ключи 3, 5 4 и 8, при этом выходной сигнал сумматора 12

Y, X,

а выходной сигнал сумматора 13 в первом такте.

z Хо

При этом генератор 15 экспоненциального напряжения приводится в исходное состояние (конденсатор заряжается до величины V ), а выходной сигнал генератора 14 изменяется по экспоненциальному закону до момента .равенства напряжений на входах схемы 16 сравнения.

Уравнение преобразования в первом

такте имеет вид

,

где X - преобразуемый сигнал, Х(, опорный сигнал, - основание натурального логарифма,

ii - длительность первого такта, &, - постоянная времени разряда

генератора 14 экспоненциального напряжения. Отсюда rt у

,et,f..

После срабатывания схемы 16 сравнения триггер 18 изменяет свое состояние и начинается второй такт преобразования. Ключи 3 и 4 открыты.

Выходной сигнал сумматора 12 во втором такте ,

4h ХВыходной сигнал сумматора 13 во втором такте

% Хв

При этом генератор 14 экспоненциального напряжения приводится в исходное состояние а выходной сигнал генератора 15 начинает уменьшаться по экспоненциальному закону до момента равенства напряжений на входах схемы 17 сравнения.

Уравнение преобразования во втором такте

-iii

Хо , где tit- длительность второго такта 2 - постоянная времени разряда генератора 15 экспоненциального напряжения. Отсюда X Далее процесс циклически повторя ется. Период (Т) выходного сигнала преобразователя при условии 2. ,,2 + tjj 7S enМногообразие реализуемых с .помощью предлагаемого устройства функциональных зависимостей получается за счет изменения алгоритма подключения прямого или инвертированного с помощью инверторов. 10 и 11 значе ний входного и опорного сигналов и входам сумматоров 12 и 13. Эти функ ции выполняет блок 19 выбора вида функции, работа которого осуществля ется в соответствии с таблицей. Логические уравнения сигналов управления ключами 1-6 следующие: . -У, FjV з VF4.: :. -. Y QA Р,. . ,;. ., S VY, F V Q Л-(РЗ V F ) 4 F4 V F,V q Л F,, q л F. V FO я л F ; . . , Приведенная система уравнений реализуется с помощью комбинационно cxefttj (фиг. 2) с использованием лог ; 1гических элементов и-НЕ, например микросхем серии 155. Переключатель 34 (фиг. 2) явлЯется переклк чателем вида реализует мой зависимости, переключение мО:жет осущест вляться как вручную, так и автоматически. 0 рассмотрен Mini-.

2 С Arc th +.

2t Arcth -. +

Q случае переключатель 34 нахося в положении F . В том случае, если переключатель находится в положении Рд) - Yi.t, У, Zl., Тогда Т tj- + tj Если переключатель 34 находится в ожении Fg, Yj X + Х, Zr Xe, . 11 or 11 e - X. t, Пп o .. ь. Тогда . Т tr + tji ) Если переключатель 34 находатся оложении Fijj , Yj X + Х z, х 4 Х X - Xjr 4- - о tj - t,t4 J - o tenт tf + tH Arc th -9I U nr r I o Предлагаемый функциональный часный преобразователь позволя;ет реаовать четыре функциональных завиости In , In- , Arthx,, Arcthx, этом переключение с Ъдной функнальной зависимости на другую моосуществляться программным путем.