Время-импульсное вычислительное устройство Советский патент 1985 года по МПК G06G7/161 

мени генератора экспоненциального напряжения, сигнальный вход подключен к выходу первого ключа, а выход - к выходу второго ключа и является выходом генератора экспоненциального напряжения, причем первый ключ соединен сигнальньм входом с выходом источника эталонного напряжения, а управляюпщм входом с

выходом триггера, едииичньй и нулевой установочные входы которого являются входами запуска и останова генератора экспоненциального напряжения, а сигнальный и управляющий входы второго ключа лвляются входами сброса и разрешения сброса генератора экспоненциального напряжения соответственно.

I. ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый геиератор экспоненциального напряжения, вход запуска которого является входом запуска устройства, а выход соединен с сигнальным входом аналогового запоминающего элемента, подключенного выходом к первому входу схемы сравнения, соединенной вторым входом с выходом второго генератора экспоненциального напряжения а выходом с первым входом элемента ИЛИ, подключенного выходом к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом генератора импульсов,а выходом с входом выходного счетчика, причем вход запуска дторого генератора экспоненциального напряжения является управляющим входом устройства и подключен к входу управления записью аналогового запоминающего элемента, а входы регулирования постоянной времени первого и второго генераторов эксl:. . ,: ,-, у. поненциального напряжения являются соответственно первым и вторым информационным входами устройства, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, в него введены источник эталонного напряжения, сумматор, два триггера и нульорган, а схема сравнения выполнена с гистерезисной характеристикой переключения и соединена выходом с нулевым установочным входом первого триггера и входами останова и разрешения сброса второго генератора экспоенциального напряжения, подключенного входом сброса к выходу сумматора, соединенного первым (Л входом с выходом аналогового запоминающего элемента, а вторым входом с выходом источника эталонного напряжения и входом сброса первого генератора экспоненциального напряжения, подключенного входом разрещения сброса к выходу второю i;o эо триггера, входом останова к управля-ющему входу устройства и единичным СП установочным входам первого и второ-U. го триггеров, а выходом к входу lib нуль-органа, выход которого соединен с нулевым установочным входом второго триггера, причем выход первого триггера подключен к второму входу элемента ИЛИ. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый генератор экспоненциального напряжения содержит источник эталонного напряжения, триггер, два ключа и интегрирующую цепь, вход регулирования параметров которой является входом регулирования постоянной вре

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных устройствах, в которых в качестве входньк величин используются RLC-параметры пассивных элементов электрических цепей.

Цель изобретения - повьшение точности устройства.

На фиг.1 изображена блок-схема время-импульсного вычислительного устройства; на фиг.2 - функциональная схема генератора экспоненциального напряжения.

Время-импульсное вычислительное устройство (фиг.I) содержит вход I запуска и управляющий вход 2, первь 3 и второй 4 генераторы экспоненциального напряжения, аналоговьш запоминающий элемент 5, схему 6 сравнения с гистерезисной характеристикой переключения, источник 7 эталонного напряжения, сумматор 8, первый триггер 9, элемент ИЛИ 10, элемент И 11, генератор 12 импульсов, выходной счетчик 13, первый I4 и второй 15 информационные входы устройства, второй триггер 16 и нуль-орган 17. Кроме того, на фиг.1 изображены таймер 18 и генератор 19 тактов, приведенные для пояснения работы устройства.

Каждый из генераторов 3 и 4 экспоненциального напряжения (фиг.2) содержит триггер 20, источник 21 эталонного напряжения (полярность которого противоположна полярности источника 7 устройства), первьй и второй ключи 22 и 23, интегрирующую цепь 24, вход 25 регулирования постоянной времени и входы запуска

26, останова 27, сброса 28 и разрешения сброса 29 генератора.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу с генератора 19 тактов запускаются таймер 18 и генератор 3. Таймер 18 отсчитьшает интерt

вал времени

и запускает генератор 4. В этот момент запоминающим элементом 5 фиксируется мгновенное значение экспоненциального напряжения и с выхода генератора 3 и подается на схему 6 сравнения, уста навливается триггер 9, а также сбрасьгоается генератор 3, разряжаясь через вход 28 сброса на источник 7 (отрицательного) напряжения. Разряд прекращается при Uj 0. Схема 6 сравнения сравнивает экспоненциальное напряжение 1) с выхода генератора 4 с пороговым напряжением, поступающим с запоминающего элемента 5, и в момент их равенства t t +4,) переключается в единичное состояние сбрасьшая генератор 4 и триггер 9. При этом генератор 4 разряжается через вход- 28 сброса отрицательньм напряжением с выхода сумматора 8. В момент равенства напряжения U нулю схема 6 сравнения переключается в нулевое состояние и разряд генератора 4 прекращается. Поскольку E(l-e-to/ i - E( где

Е - величина эталонного напряжения, , и Cj - постоянные времени зарядно-разрядных интегрирующих цепей генераторов 3 и 4, то i, Si/G (,С, то -t,

х

1 R,C,

сли РгСг

и

2 2

L;

X

Если

- 2 Х

t.

S Г о и,с,

R, La

L. -р----. Таким образом.

О 3 положительный импульс длительностью на выходе триггера 9 являе ся результатом множительно-делитель ных операций на регулируемыми ЬСпараметрами, а значит, и над входными величинами. Разряд генераторов 3 и 4 экспоменциального напряжения не нулевыми а отрицательными потенциалами создает условия дпя быстрого и точного падения напряжений U и ((4 до нуля вместо их асимптотического приближения к нулевому напряжению. Разряд генераторов прекращается при U:, OHU 0. Начало нового цикла вычислений при нулевых напряже ниях (J, и и исключает погрешность от неполного разряда RL С-цепей генераторов повышая тем самым точность устройства. Генератор 3 экспоненциального напряжения работает следующим образом. Интегрирующая цепь 24 содержит регулируемые RС- или LR-параметры. По импульсу от генератора 19 тактов устанавливается триггер 20, замыкая тем самым ключ 22, и положительное эталонное напряжение Е от источника 2} поступает на инте грирующую цепь 24, на выходе которо формируется экспоненциально нарастающее напряжение U. Е (). При этом триггер 16 находится в нулевом состоянии, ключ 23 в разомк нутом. С приходом импульса от таймера 18 триггер 20 сбрасывается, размыкая ключ 22, а триггер 16 уста навливается, замыкая ключ 23. Интегрирующая цепь начинает разряжаться на источник 7 отрицательного эталонного напряжения через ключ 23 до момента срабатывания нуль-органа 17 сигиал с которого сбрасывает триггер 16, размыкая тем самым ключ 23. Генератор 3 готов к новому циклу работы. Генератор 4 экспоненциального напряжения работает аналогично описанному, однако ключ 23 находится в разомкнутом положении, пока со схемы 6 сравнения не поступит положительное напряжение, сбрасывающее триггер 20 и замыкающее ключ 23. В результате ключ 22 размыкается, а через ключ 23 начинается разряд интегрирующей цепи 24 иа сумматор 8 напряжений, с которого поступает отрицательное напряжение (J -Е +11 444 где О - выходное напряжение запоминающего элемента 5. Разряд Прекращается при 1 О, когда схема 6 сравнения переключается в нулевое состояние размыкая ключ 23. После этого генератор 4 готов к новому циклу работы. Дополиительное повьшгение точности достигается использованием двойного вычисления интервала времени i( - при разряде и заряде генератора 4, так как время заряда его интегрирующей цепи положительным эталонным напряжением Е от нулевого по тенциала до ll, равно времени ее разряда напряжением -Е + (/ от О , до нуля. Соответственно, заряд прекращается в момент i ig + t, , когда Е (1 - е i-г Uj , разряд заканчивается в момент i когда -Е(1 - + j о, откуда ij i, . Импульс длительностью i, + формируется на выходе элемента ИЛИ 10 из поступающих на его входы импульса длительностью i, с триггера 9 и импульса длительностью tg с выхода схемы 6 сравнения. Усреднив результат двухтактного вычисления, можно уменьшить погрешность от временной нестабильности постоянной времени и скомпенсировать погрешность срабатывания схемы 6 сравнения от подхода экспоненциально нарастающе- го напряжения I/. к порогу Lf, снизу, . а к нулевому порогу сверху, что по-вышает точность конечного результата. Усреднение может быть легко выполнено преобразованием длительное- ти импульса в цифровую форму. Квантующие импульсы с генератора I2 импульсов через элемент И 1I прохо дят на вход счетчика I3, пока на выходе элемента ИЛИ 10 присутствует единичный потенциал. После окончания счета счетчик I3 содержит в цифровом виде величину двойного временного интервала.Усреднение производится отбрасыванием младшего разряда содержимого счетчика. При необходимости подключения к выходу устройства входа другого аналогичного вычислительного устройства цифровой результат можно перевести во временной интервал. Для этого в качестве счетчика 13 используется реверсивный счетчик со счетным триггером перед суммируюищм

$и

входом. Этот триггер служит младшим отбрасьшаемым разрядом. После окончания счета импульсы подаются на вычитающий вход реверсивного счетчи- . ка. Начало счета сигнализирует о начале временного интервала, а сигнал обнуления счетчика свидетельствует об окончании формирования временного интервала, который является интервалом о Д последующего вычислительного устройства.

85446

Таким образом, повышение точности вычислений в предлагаемом устройстве достигается путем устранения погрешности от неполного сброса 5 выходных напряжений генераторов экс- поненциального напря жения, устранения влияния порога срабатывания схемы сравнения и уменьшения погрешности от временной неста 0 бильности регулируемых RLC-napaметров.