Устройство для вычисления функции @ = @ Советский патент 1985 года по МПК G06G7/12 G06G7/20 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Вычислительное устройство позволяет вырабатывать гаиротно-импульсный сигнал с относительной длительностью в7ё7 |-вГ где 0,, 9 и 9j - относительные длительности входных широтно-импульсных сигналов; k - коэффициент пропор циональности. Известно вычислительное устройств для широтно-импульсных сигналов, содержащее формирующий и разделитель ные узлы импульсов, разрядное устрой ство, интегрирующий усилитель, триггер, генератор пилообразного напряжения, эмиттерный повторитель,ключе вые элементы, запоминающий конденсатор, компаратор и электромагнитные линии задержки 1 . Недостатками известного устройства являются сложность, ограниченный класс реализуемых зависимостей и невысокая точность работы. Наиболее близким к предлагаемому является вычислительное устройство для вычисления функции содержащее четыре импульсно-управляемых резистора, каждый из которых содержит последовательно соединенные масштабных резистор и ключ, первые выводы первого и второго импульсноуправляемых резисторов через источни опорного напряжения подключены к шине, нулевого потенциала, второй вывод первого и первый вывод третьего импульсно-управляемых резисторов объединены и через первый сглаживающий конденсатор подключены к шине yлeвoгo потенциала, первые выводы третьего и четвертого импульсно- ; управляемых резисторов подключены роответствендо к 1гавертирующему и неинвертирующему входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом широтно-импульсного модулятора, прямой выход которого является выходом устройства, второй вывод второго импульсно-управляемого резистора через второй сглаживающий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, вторые выводь третьего и четвертого импульсно-управляемых резисторов объед инены и подключены к шине нулевого потенциала, управляющие входы первого и четвертого импульсно-управляемых резисторов подключены соответственно к первому и второму информационным входам устройства f . Недостаками этого устройства является невысокая точность воспроизведения зависимости 0707 еык Q-} а также сложность технической реали- зации. I . Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления функ17ции 0 ., содержащее четыре выи импульсно-управляемых резистора, каждый из которых содержит последовательно соединенные масштабный резистор и ключ, первые выводы первого и второго импульсно-управляемых резисторов объединены и через источник опорного напряжения- подключены к шине нулевого потенциала, второй вывод первого и первый вывод третьего импульсно-управляемых резисторов объединены и через первый сглаживающий конденсатор подключены к щине нулевого потенциала, первые выводы третьего и четвертого импульсно-управляемых резисторов подключены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом широтно-импульсного модулятора, прямой выход которого является выходом устройства, второй вывод второго импульсно-управляемого резистора через второй сглаживаюш;ий конденсатор подключен к щине нулевого потенциала, вторые выводы третьего и четвертого импульсно-управляемых резисторов объединены и подключены к шине нулевого потенциала, управляющие входы первого и четвертого импульсно-управляемых резисторов подключены соответственно к первому и второму информационным входам устройства, введены два повторителя напряжения, пятый импульсно-управляемый резистор, третий сглаживакщий конденсатор и ключ, управляющий

вход которого подключен к инверсному выходу широтно-импульсного модулятора, второй вывод второго импульсно-управляемого резистора через последовательно соединенные первый повторитель напряжения, пятый импульсно-управляемый резистор второй повторитель напряжения и ключ подклю чен к общему выводу ключа и масштабного резистора второго импульсно управляемого резистора, общий вывод пятого импульсно-управляемого резистора и второго повторителя напряжения соединен с первым выводом четвертого импульсно-управляемого

резистора и через третий сглаживающий конденсатор подключен к шине ну левого потенциала, прямой выход широтно-импульсного модулятора подключен к управляющим входам первого и пятого импульсно-управляемых резисторов, управляющий вход третьего импульсно-управляемого резистора подключен к третьему информационному входу устройства.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3 четверть й А и пятый 5 импульсно-управляемые резнеторы, источник 6 опорного напряжения дифференциальный усилитель 7, три сглаживающих конденсатора 8, 9 и 10, два повторителя 11 и 12, ключ 13,

широтно-импульсный модулятор 14.Устройство работает следующим образом.

На управляющие входы и1-{пульсноуправляемых резисторов 1,3 и. 4 поступают входные широтно-импульсные сигналы соответственно с относительными длительностями 6,, 7 Выходной широтно-импульсный сигнал с относительной длительностью 0 л,, управляет проводимостями резисторов и 5, а с относительной длительностью управляет ключом 13. Средние значения проводимостей импульсно-управляемых резисторов npo-t. порциональны относительным длитель-. ностям широтно-импульсных сигналов. При этом изменение длительностей S, и 62 входных широтно-импульсных сигналов приводит к пропорциональному изменению средних значений проводимостей первого и четвертого плеч моста, что вызывает изменение среднего значения за период повторения

широтно-импульсных сигналов напряжения на первом входе дифференциальног услпителя 7 в соответствии с выражением

01

(2)

0,.в.

где Е - напряжение источника 6.

Напряжение на втором, входе Uj дифференциального усилителя 7 найдем из следующих соображений. Это напряжение удовлетворяет уравнению

(иЗ-и7)9вых.в5 .(3)

при условии, что имеет место установ1-шшийся режим работы устройства, когда среднее значение тока через третий сглаживающий конденсатор 10 равно нулю, а входное сопротивление повторителя 12 бесконечно велико. Здесь Uj - среднее значение напряжения на втором сглаживающем конденсаторе 9, кроме того, предполагаются рэлзными проводимости резисторов импульсно-управляемых резисторов 4 и 5.

Среднее значение напряжения на втором сглаживающем конденсаторе 9 и, мо;кно найти из условия равенства приращений заряда на нем в течение промежутка времени ,,, когда конденсатор заряжается, и в тече1 ие проме г/тка времени Т, когда второй сглаживающ1-1й конденсатор 9 разряжается

(E-u)G,,,, (и,-и,)с(т-с;з,„), (4)

где G - проводимость резистора

ямпульсно-управляемого резистора 2;

Т - период повторения широтноимпульсных сигналов, Из выражения (4) непосредственно следует, что

U U2+6ebix (E-Uj).(5)

Из выражения (3) с учетом выражения (5) следует, что

в2 II «.Л

ббых+вз

Из условия баланса моста в установившемся режиме

и,и-2

с учетом выражений (2) и (6) нетрудно найти зависимость:

97ёТ

е Bbix л о

соответствующую исходному выражению (1).

Таким образом, в устройстве реализуется заданная операция

йых л-

« «2 Более высокая точность воспроизведения заданной зависимости по сравнению с устройством - прототипом объясняется тем, что в устройстве-прототипе третий импульсноуправляемый резистор, изменение про водимости которого происходит по ст пенчатому закону, содержит цифроуправляемый резистор, уменьшение погреагности проводимости цифроуправляемого резистора достигается повьппением числа его разрядных проводимостей, что, в свою очередь,пр 216 водит к возрастанию инструментальной погрешности. В предлагаемом устройстве инструментальная погрешность меньше соответствующей погрешности известного устройства, так как цифро-управляемый резистор заменен импульсно-управляемым резистором, содержащим много меньше ключевых элементов и масштабных резисторов. За счет снижения числа элементов также повышается надежность работы устройства .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ШТвГ . ФУНКЦИИ Э содержащее четыре 1 г импульсно-управляемых резистора, каждый из которых содержит последовательно соединенные масштабный резис- тор и ключ, первые выводы первого и второго импульсно-управляемых резисторов объединены и через источник опорного напряжения подключены к шине нулевого потенциала, второй вывод первого и первый вывод третьего импульсно-управляемых резисторов объединены и через первый- сглаживающий конденсатор подключены к нулевого потенциала, первые выводы третьего и четвертого импульсно-управляемых резисторов подключены соответственво к инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом широтно-импульсного модулятора, прямой выход которого является выходом устройства, второй вывод второго импульсно-управляемого резистора через второй сглаживающий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, вторые выводы третьего и четвертого импульсно-управляемых резисторов объединены и подключены к шине нулевого потенциала, управляющие входы первого и четвертого импульсно-управляемых резисторов подключены соответственно к первому и второму информационным входам устройства, о т л ичающее ся тем, что, с целью повьшения точности, в него введены два повторителя напряжения, пятый импульсно-управляемый резистор, третий сглажившощий конденсатор и ключ, управляющий вход которого подключен к инверсному выходу широтно-импульс (Л ного модулятора, второй вывод второго импульсно-управляемого резистора через последовательно соединенные первый повторитель напряжения, пятый, импульсно-управляемый резистор, второй повторитель напряжения и ключ подкТлочен к общему выводу ключа и масштабного резистора второго импульсноуправляемого .резистора, общий вывод пятогр импульсно-управляемого : резистора и второго повторителя напр.яжения соединен - с первым выводом четвертого импульсно-уп- равляемого резистора и через третий сглаживающий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала прямой выход широтно-импульсного модулятора подключен к управляющим входам первого и пятого импульсно-управляемых резисторов, управляющий вход третьего импульсно-управляемого резистора подключен к третьему информационному входу устройства.