Квадратор Советский патент 1985 года по МПК G06G7/20 

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике. Цель изобретения - расширение динамического диапазона входных сигналов. На фиг,1 представлена функционал ная схема квадратора; йа фиг,2 временные диаграммы, поясняющие работу квадратора. Квадратор содержит источник 1 опорного напряжения, выход которого через последовательно соединенные первый ключ 2, первый интегратор 3 и первый нуль-орган 4 и через после довательно соединенные второй ключ 5, второй интегратор 6 и второй нуль-орган 7 подключен к входам сбр са первого 8 и второго 9 триггеров, выходы которых подключены к управля ющим входам первого 2 и второго 5 ключей. Информационный вход 10 квад ратора через третий 11 и четвертый 12 ключи подключен к входам первого 3 и второго б интеграторов. Выход генератора 13 тактовых импульсов со динен с управляю1Ц11м входом третьего ключа 11 и с единичным входом перво триггера 8, вход сброса которого по ключен к единичному входу второго Триггера 9, выход последнего является выходом 14 квадратора. Дополнительный выход источника 1 опорного напряжения через пятьй 15 и шестой 16 ключи подключен к входам первого 3 и второго 6 интеграторов. Выход генератора 13 тактовых импульсов по ключен к управляющему входу ключа 1 и к единичному входу третьего триггера 17, выход которого соединен с управляющим входом четвертого 12 и шестого 16 ключей. Вход сброса третьего триггера 17 подключен к единичному входу второго триггера 9 На временных диаграммах (фиг,2) представлены: последовательность импульсов на выходе генератора 13 тактовых импульсов (диаграмма а), форма напряжений на выходах первого 3 и второго 6 интеграторов (диаграммы бив соответственно, выходной сигнал квадратора (диаграмма г) Квадратор работает следующим образом. В исходном положении все ключи 2, 5, 11, 12, 15 и 16 разомкнуты, все триггеры находятся в нулевом со стоянии, на выходах первого 3 и вто рого 6 интеграторов напряжения равн нулю. На вход 10 устройства подано постоянное положительное входное напряжение U . В момент времени | по переднему фронту импульса (диаграмма а, фиг.2) с генератора 13 TSLKToBbix импульсов замыкаются ключи 11и 15 и переключается третий триггер 17 в единичное состояние, что приводит к замыканию ключей 12 и 16. На входе первого 3 ивторого 6 интегратора суммируются напряжения U и - Uo одновременно Поступающие с входа 10 квадратора через замкнутые ключи 11 и 12 и дополнительного вькода источника 1 опорных напряжений через змккнутые ключи 15 и 16. В результате на выходе первого интегратора 3 напряжение линейно убывает по закону (Lx-Ua)W , СЯ где t - текущее время, Т- постоянная времени интегрирования, а на выходе второго интегратора 6, выполненного по инвертирующей схеме, линейно возрастает по закону (1). В момент времени tj заканчивается тактовый импульс (диаграмма а, фиг.2) длительностью Т, что приводит к размыканию ключей 11 и 15 и переключению по его заднему фронту первого триггера 8 в единичное состояние. Выходным сигналом последнего замыкается ключ 2, через который опорное напряжение +2 Uo с выхода источника 1 опорного напряжения поступает на вход первого интегратора 3. На его выходе напряжение начинает линейно возрастать по закону 2UoС/С, а на выходе второго интегратора 6 Напряжение продолжает изменяться по-прежнему. В момент времени з равенства нулю выходного напряжения первого ин- тегратора 3 (диаграмма б, фиг.2) срабатьшает первый нуль-орган 4, переключая одновременно первый.8 и третий 17 триггеры в нулевое состояние, а второй триггер 9 - в единичное. Это приводит к размыканию ключей 2, 12и 16 и замыканию ключа 5, через посредство которого опорное напряжение 2Uo поступает на вход второго интегратора 6, выполненного по инвертирующей схеме, В результате с момента времени 3 из выходе первого интегратора 3 напряжение остается , :разным нулю, а на выходе второго интегратора 6 убывает по линейному закону. В момент времени t равенства нул выходного напряжения второго интегра тора 6 диаграмма в, фиг.2) срабатыва ет второй нуль-орган 7, переключая второй триггер 9 в нулевое состояние и тем самым размыкает ключ 5. В результате схема возвращается в исходное положение до прихода нового тактового импульса, Исходя из равенства интегральных значений, формируемых первым интегра тором 3 за интервалы времени ,То и tj-tg Tfl (диаграмма б, фиг,2) и вторым интегратором 6 за интервалы времени tj-te To-«-T и (диаграммав, фиг. 2), Математически работа квадратора описьшается следующим образом. Для первого интегратора 3 . 20,, V С 1 для второго интегратора 6 и.-и„ ZU. (TO -TJРешая совместно уравнения (2) и (3), можно получить следующее выражение для информативного интервала времени Тд, полученного на выходе второго триггера 9 В предлагаемом устройстве введение постоянного по значению и импульсного по времени смещения Uo |Ucrt)nepBoro 3 и второго 6 интеграторов не приводит к отклонению характеристики преобразования (4) от квадратичного закона, а наличие аддитивной составляющей Тд/4 в выражении (4) легко устраняется при кодировании интервала времени Tj путем предустановки счетчика. При малых значениях входного сигнала U; соизмеримых cjUcM и даже равных нулю, устройство остается работоспособным. Кроме того, оно преобретает возможность работы с входными сигналами обоих 3 наков.

КВАДРАТОР, содержащий источник опорного напряжения, вьвсод которого через последовательно соединенные первый ключ, nepBbrit интегратор и первый нуль-орган и через последовательно соединенные второй ключ, второй интегратор и второй нуль-орган подкгаочен соответственно к входам сброса первого и второго триггеров, выходы которых подключены к управляющим входам соответственно первого и второго ключей, информационный вход квадратора через третий и четвертый ключи подключен к входам соответственно первого и второго интеграторов, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа и единичным входом первого триггера, вход сброса которого подключен к единичному входу второго триггера, выход которого является выходом квадратора, о т л ичающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона входных сигналов, в него введены пяТ1,шестой ключи и третий триггер,причем дополнительней выход источника опорного напряжения через пятый СП и шестой ключи подключен к входам соответственно первого и второго интеграторов, выход генератора тактовых ;импульсов подключвн К управляющему входу пятого ключа н к единичному входу третьего триггера, выход которого соединен с управляющим входом ел ел четвертого н шестого ключей, а вход сброса третьего триггера подключен к еда нячйоМу входу второго триггера. ; Ф ;о

Vt.f

Фиг. 2