Времяимпульсное вычислительное устройство Советский патент 1985 года по МПК G06G7/22 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти также применение в информахщонно-измерительной технике.

Устройство воспроизводит зависи- j мость

Ug K°sin(||),

где К - коэффициент пропорциональ- ю ности; :

Up - опорное напряжение постоянного тока, причем ,fUg;

U). - входное напряжение.

Известны аналогичные устройства, 15 основанные на приближенном воспроизведении синусной зависимости средствами время-импульсного црербразования, одно И31 которых содержит усредняющий фильтр на операционном 20 усилителе, во входной цепи которого размещены конденсатор и управляемый переключатель, образующие совместно с масштабными резисторами импульсньй делитель напряжения. В устройстве 25 реализован, наряду с оператором синусного преобразования, оператор усреднения lj .

Однако данное устройство обладает низкой точностью преобразова нйя как JQ за счет значительной методической погрешности, так и за счет склонности усилителя к дрейфу нуля, а также из-за необходимости иметь большой коэффициент передачи фильтра.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, реализующее дробно-рациональную функцию второго порядка, которая может быть использована в ка- 40 честве приближения к синусной зависиЯости с меньшей методической погрешностью. Устройство содержит сглаживающий фильтр на основе операционного усилителя постоянного тока, выход 45 которого является выходом устройства в целом, два идентичных импульсноправляемых делителя напряжения, источник опорного напряжения, выход которого через первый импульсно-уп- 50 авняемый делитель подключен к входу глаживающего фильтра, преобразоваель напряжения в длительность им- ульса, вход которого является входом стройства, а прямой и инверсный вы- 55 оды соединены с управляющими входаи импульсно-управляемых делителей апряжения, второй из которых включен

в цепь отрицательной обратной связи сглаживающего, фильтра 2j .

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая точность воспроизведения синусной зависимости .

Цель изобретения - повышение точности формирования синусной зависимости.

Поставленная цель достигается тем, что время-импульсное вычислителное устройство, содержащее преобразователь напряжения в длительность импульса, вход которого является входо устройства, сглаживающий фильтр, выход которого является входом устройства, первьш импульсно-управляемый делитель напряжения, содержащий перв.ый ключ, выход каждого соединен с первым выходом первого масштабного резистора, второй выход которого соединен с первыми выходами второго масштабного резистора и первого сглаживающего конденсатора, второй выход которого соединен с шиной нулевого потенциала, и второй импульсно-управляемый делитель напряжения, содержаш ий второй ключ, выход которого соединен с первым выходом третьего масштабного резистора, второй выход которого соединен с первыми выходами четвертого масштабного резистора и второго сглаживающего конденсатора, второй выход которого соединен с шиной нулевого потенциала, при этом выход источника опорного напряжения соединен с информационтзм входом второго ключа, управляющий вход которого соединен с прямым вькодом преобразователя напряжения в длительность импульса, содержит пятьй и шестой масштабные резисторы, третий и четвертый ключи, вход устройства соединен с информационным входом первого ключа, вход сглаживающего фильтра через пятый масштабный резистор соединен с информационным входом первого ключа, через третий ключ - с вторым выходом второго масштабного резистора, через шестой масштабньй резистор с информационным входом второго ключа и через четвертьй ключ - с вторым выходом четвертого масштабного резистора, . прямой выход преобразователя напряжения в длительность импульса соединен с уп{)авляющим входом первого ключа, а инверсный выход - с управляющими входами третьего и четвертого ключей. Устройство воспроизводит дробнорациональную функцию третьего поцядка, которая с погрешностью не выше 0,3% аппроксимирует синусную зависимость выходного напряжения от входного. На чертеже представлена функцио.нальная схема устройства. Устройство содержит сглаживающий фильтр 1, импульсно-управляемые делители 2 и 3 напряжения, содержащие ключи 4 и 5, масштабные резисторы 69, ключи 10 и 11, масштабные резисторы 12 и 13, сглаживающие конденсаторы 14 и 15, источник 16 опорного напряжения, преобразователь 17 напря жения в длительность импульса; вход 18 устройства, выход 19. Устройство работает следующим образом. Входное напряжение постоянного тока Uf с помощью преобразователя 17 напряжения в длительность импульса преобразуется по линейному закону в периодическую последовательность прямоугольных импульсов с относитель ной длительностью Q K,UX, где К - коэффициент пропорциональности, равный 1/U(j. На инверсном выходе преобразователя 17 формируется ШИМ-сигнал с от носительной длительностью 8 1-Q. Эти ШИМ-сигналы управляют средними значениями проводимостей импульсноуправляемых резисторов, представляю щих собой последовательно соединенн ключ и резистор. Сглаживающие конденсаторы 14 и 15 обеспечивают развязку по переменному току соответствующих импульсно-управляемых резисторов. Среднее значение выходного напряжения равно Q(,.,.si G GgV46-t48 (,a9QS J где Кл - коэффициент пропорциональности;G - проводимости соответствующих масштабных резисторов. На основании подобия этого выражения выражению R,(x)0,0002202 + 0,999567х + lil 2455x(l-x) Ii9504lxf(l-x) х+2,081254 х+2,081254 аппроксимирующему синусную функцию с погрешностью не вьш1е 0,03% в диапазоне изменения аргумента от нуля до одного выбираются значения проводимостей масштабных резисторов устройства. Преимуществом предлагаемого устройства в сравнении с известным является более высокая точность синусного функционального преобразования вследствие использования в качестве приближения дробно-рациональной функции третьего порядка. Это определяет технико-экономический эффект от использования изобретения.

79 о

г

ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее преобразователь напряжения в длительность импульса, вход которого является входом устройства, сглаживающий фильтр, выход которого является.выходом устройства, первый импульсно-управляемый делитель напряжения, содержащий первый ключ, вькод которого соединен с первым выходом первого масштабного резистора, второй выход которого соединен с первыми выходами второго масштабного резистора и первого сгла-; живающего конденсатора, второй выход которого соединен с шиной нулевого потенциала, и второй импульсно-управляемый делитель напряжения, содержащий второй ключ, выход которого соединен с первым выходом третьего масштабного резистора, второй выход которого соединен с первыми выходами четвертого масштабного резистора и второго сглаживающего конденсатора, . второй выход которого соединен с шиной нулевого потенциала, при этом выход источника опорного напряжения соединен с информационным входом второго ключа, управляющий вход которого соединен с прямым выходом преобразователя напряжения в длительность импульса, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности формирования синусной зависимости, устройство содержит пятый и (О шестой масштабные резисторы, третий и четвертый ключи вход устройства соединен с информационным входом первого ключа, вход сглаживающего фильтра через пятьм масштабный резистор соединен с информационнымвходом первого ключа, через третий ключ с вторым выходом второго масштабного со резистора, через шестой масштабный 00 резистор - с информационным входом ел второго ключа и через четвертый ключ ;о со с вторым выходом четвертого масштабного резистора, прямой выход преобразователя напряжения в длительность импульса соединен с управляющим входом первого ключа, инверсный выход с управляющими входами третьего и четвертого ключей.