Время-импульсное вычислительное устройство Советский патент 1984 года по МПК G06G7/22 

Изобретение относится к аналогово вычислительной технике н может найти также применение в информационноизмерительной технике. Зависимость выходного напряжения Uj предлагаемого устройства от входного и X имеет вид /Ux и-ч. где k - коэффициент пропорциональности;Uo - опорное напряжение постоян- ного тока, причем Известно устройство, в котором ре лизована зависимость выходного напря жения постоянного тока от двоичного кода преобразуемой величины по закону гиперболического косинуса. Это устройство содержит операционный уси литель постоянного тока, элемент с управляемой проводимостью, источник опорного напряжения постоянного тока, Т-образный RC-фильтр, фиксатор уровня напряжения, аналоговый сумматор, двоичный счетчик и схему сравнения двоичных кодов. В основу работ устройства положено полиномиальное приближение гиперболического косинуса 1. Недостатками этого устройства явля ются сложность технической реализации, а также отличие формы представления входной величины от заданной, невысокая точность функционирования вследствие значительной методической погрешности из-за применения полином ального приближения для гиперболичес KOt-o косинуса. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устpoftcTBOj реализующее множительно-делительную зависимость, которая является частным случаем дробно-рациональной функции второго порядка (последняя может быть использована для аппроксимации заданной зависимости с меньшей методической погрешностью чем в ГП). В состав устройства вхо дят сглаживающий фильтр на основе операционного усилителя постоянного тока, выход которого является выходом устройства, два импульсно-управляемых делителя напряжения, выход которых подключены к входу сглаживаю щего фильтра, источник опорного напряжения положительной полярности, выхо которого подключен к сигнальным входам импульсно-управляемьтх делителей напряжения, преобразователь напряжения в длительность импульса, первый вход которого подключен к вьгходу источника первого входного сигнала, .второй - к выходу источника второго входного сигнала, третий - к выходу источника опорного напряжения отрицательной полярности, а выходы соответственно подключены к упрвляющим входам импульсно-управляемых делителей напряжения, которые выполнены на пассивных элементах с ключами z. Недостатком известного устройства является невысокая точность воспроизведения функции гиперболического синуса. Цель изобретения - повьш1ение точности воспроизведения функции гиперболического синуса. Цель достигается тем, что времяимпульсное вычислительное устройство, содержащее преобразователь напряжения в длительность импульсов, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с выходом источника опорного напряжения отрицательной полярности, сглаживакшшй фильтр, выход которого является выходом устройства, источник опорного напряжения положительной полярности, первый импульсно-управляемый делитель напряжения, содержащий первый масштабирующий резистор, первый сглаживающий конденсатор, первый и второй ключи, причем выход источника опорного напряжения положительной полярности соединен с входом первого ключа, -а выход второго ключа соединен с входом сглаживающего фильтра, и второй импульсно-управляемый делитель напряжения, содержащий цепь из последовательно соединенных второго масшта бирующего резистора, второго сглаживающего конденсатора и третьего масштабирующего резистора, четвертый масштабирующий резистор, подключенный к свободным выводам второго и третьего масштабирукмцих резисторов, третий и четвертьй ключи, через которые соответствующие обкладки второго сглаживающего конденсатора соединены с шиной нулевого потенциала, причем свободйый вывод третьего масштабирующего резистора соединен с входом сглаживаницего фильтра, прямой выход преобразователя напряжения н длительность импульса соединен с управляклними входамипервого и четвертого ключей, а инверсный выход - с управл ющими входами второго и третьего клю ча, содержит пятый и шестой масштабирующие резисторы, при этом вход устройства соединен со свободным вьгоодом второго масштаби 2ующего рези стора, вь1ход источника опорного напр жения отрицательной полярности через пятый масштабирующий резистор соединен с входом сглаживающего фильтра, а в первом импульсно-управляемом делителе напряжения выход первого ключ через последовательно соединенные первый и шестой масштабирующие резисторы соединен с входом второго КЛЮча, а между общгГм выводом первого и шестого масштабирующих резисторов и шиной нулевого потенциала включен первый сглаживакиций конденсатор. В устройстве воспроизводится дроб но-рахщональная функция третьего порядка, которая с погрешностью не выше 0,01% аппроксимирует требуемую функциональную зависимость. На чертеже изображена схема устройства. Устройство содержит сглаживающий фильтр 1, импульсно-управляемые делители 2 и 3 напряжения, масштабирую шрй резистор 4, источник 5 опорного напряжения отрицательной полярности, источник 6 опорного напряжения положительной полярности, преобразователь 7 напряжения в длительность импульса, вход 8, ключ 9, масштабирующие резисторы 10 и 11, ключ 12, зарядные конденсаторы 13 и 14, масшта .бирующие резисторы 15-17, ключи 18 и 1 Устройство работает следующим образом. Входное напряжение постоянного то ка и с помощью преобразователя 7 преобразуется в периодическую послед вательность прямоугольных импульсов с относительной длительностью ,u,. Q - относительная длительность импульсов. На инверсном выходе преобразовате ля 7 формируется 1ЧИМ-сигнал с относи тельной длительностью 0 . Эти ШИМ-сигналы управляют средними -значе ниями проводимостеГт импульсно-упрапляемых резисторов, представляющих собою последовательно соединенные ключ и резистор. Сглаживающие конденсаторы ТЗ и 14 обеспечивают развязку по пере менному току соответствующих импульсно-управляемых резисторов. Среднее значение тока, поступающего на вход сглаживающего фильтра 1 с выхода импульсно-зшравляемого делителя 2 напряжения, составит величинуТ4G.,-Q,, , где , Q, - проводимости масштабньк резисторов 10 и 11. Среднее значение тока, поступающего на вход сглаживающего фильтра 1 с выхода импульсно-управляемого делителя 3 напряжения, составит величину:где ,I,rQ,,U,q,,e-Uo, (5) где QI|- проводимость масштабного ре-, зистора 17. QuQ.) 2Со,4-с11б),, Принимая во внимание выражения (3), (4), (5) и (6), не-ррудно найти суммарный ток, поступающий на вход сглаживаюо1его фильтра, и на основа-НИИ подобия полученного таким образом выражения, и вьфажения R,,,(.52i06H.04213x-i °il i ± 4 Х-8156,74 О&О.76х(Ьх) х-в156Л4 аппроксимирующего функцию Z Sh(x-0,5) выбрать значения проводимостей масштабных резисторов устройства. Предлагаемое устройство по сравнению с известным обладает более высокой точностью воспроизведения зависимости вькодного напряжения от входного по закону гиперболического синуса вследствие использования в качестве приближения дробно-рациональной функции третьего порядка. Относительная погрешность аппроксимирующей функции не выше 0,01%, , |Это определяет технико-экономический Эффект от использования изобретения.

ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее преобразователь напряжения в длительность импульсов, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с вьтходом источника опорного напряжения отрицательной полярности, сглаживающий фильтр, выход которого является выходом устройства, источник опорного напряжения положительной полярности, первый импульсно-управляемый делитель напряжения, содержащий первый масщтабиру1а1ий резистор, первый сглаживающий конденсатор, первый и второй ключи, выход источника опорного напряжения положительной полярности соединен с входом первого ключа, а выход второго ключа соединен с входом сглаживающего фильтра, и второй импульсно-управляемый делитель напряжения, содержащий цепь из последовательно соединенных второго масштабирующего резистора, второго сглаживаюцего конденсатора и третьего масштабирующего резистора, четвертый масщтабирук« ий резистор, подключенный к свободным выводам второго и третьего масштабирующих резисторов, третий и четвертый ключи, через которые соответствующие обкладки второго сглаживающего конденсатора соединены с шиной нулевого потенциала, причем свободный вывод третьего масштабирующего резистора соединен свходом сглажива ющего фильтра, прямой выход преобразователя напряжения в длительность импульса -соединен с управлякщими вхо .р,амк первого и четвертого ключей, а , (Л инверсный выход - с управлякяцими вхо дами второго и третьего ключей, о тличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности воспроизведения функции гиперболического синуса, оно содержит пятый и шестой масштабирующие резисторы, при этом вход устройства соединен .со свободнь|м вывоIND дом второго масштабирующего резисто00 ра, выход источника опорного напряо жения отрицательной полярности через 00 00 пятый масштабирующий резистор соединен с входом сглаживающего фильтра, а в первом импульсно-управляемом делителе напряжения выход первого ключа через последовательно соединенные первый и шестой масштабирующие резисторы соединен с входом второго ключа а между общим вьшодом первого и шестого масштабирующих резисторов и шиной рулевого потенциала включен первый сглаживающий конденсатор.