Устройство для воспроизведения линейно-разрывных функций Советский патент 1987 года по МПК G06G7/25 

Изобретение относится к автома- тике, аналоговой вычислительной и моделирующей технике,

Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых функций.

На фиг. 1 приведена базовая схема устройства; на фиг. 2-4 - графики функций, воспроизводимых устройством по фиг. 1; на фиг. 5 - частны варианты схемы с дополнительным источником опорного напряжения; на фиг. 6-8 - графики функций, воспроизводимых устройством по фиг. 5.

Схемы (фиг. la,S) содержат первы 1 и второй 2 аналоговые логические элементы (реляторы), внешний источник 3 входного сигнала, первый 4. и второй 5 источники опорных напряжений. Схемы (фиг. 5а,6) дополнительно содержат третий источник 6 опорного напряжения. Обозначены также 5ЫВОДЫ 7 , 8 и 7 , 8,., замыкающего и размыкающего контактов переключателей 9 аналоговых логических элементов 1 и 2, выводы Ю, и 10 переключающих контактов переключателей которые являются соответственно входом и выходом устройства, неинвертирующие и инвертирующие входы П ,

12 и 11 , 12 дифференциальных операционных усилителей-компараторов

13аналоговых логических элементов 1 и 2 соответственно, управляющих состоянием переключателей.

Устройство (фиг. 1 и 5) работает следующим обраяом.

t . ,

Аналоговый логический элемент 1 в обращенном включении (вывод 10, является входным, а выводы 7, и 8, являются выходными) воспроизводит логическую операцию .двухадресного демультиплексирования:

(1)

,5xLl+sign(x-x )1; ,5xtl-sign(x-x ) ,

где X - напряжение источника

ного сигнала; X - напряжение источника опорного напряжения; напряжение на выводе напряжение на выводе

. У,

2

Здесь

x)

х-х.

(

I-,

при X / Xj при X X

есть сигнум-функция.

Таким образом, в зависимости от знака разности х-х, один и з сигна-

лов у или у равен входному напряжению X, а другой будет нулю.

Аналоговый логический элемент 2 в прямом включении (выводы 7 и 8, являются входными, вывод 10 является выходным) воспроизводит функцию сигнатурного селектирования (логическую операцию выбора одного из поданных на его входы сигналов У,

.)

l+sign {x-x л) Z,2

У,

iisisn(x;xj;0

где Xj - напряжение источника 5 ного напряжения;

(2)

опорZ - I

сигнал на выводе Ю, явля0

ющемся выходом устройства. Подставив равенства (1) в уравнения (2), получают функцию, воспроизводимую устройством (фиг. 1) по выводу 10,

ч

2,0,5x l+sign(x-x ) (х-х)

х-Spf(х-х)(х-х), где

(3)

SP{ (х-х,)(х-х)

Г 1, при (х-х ) (х-х } О 10,- .- - при (х-х ) (х-х,) о

есть единичная скачкообразная функция .

Если по схеме а осуществить взаимозамещение выводов 7 и 8, то при- 5 ходят к схеме на фиг. 15. Функция, воспроизводимая устройством по фиг. 1о при снятии выходного сигнала с выхода 10 , определяется выражением

Z,,,0,5x l-sign(x-x,) (х-х) (x-xj(x-x) . (35)

На фиг. 2а. За, 4а представлены графики функций (x) при снятии 5 выходного сигнала с вывода 10 устройства по фиг. la. при , Х2 0

(фиг. 2а), х,0, (фиг. За-) и X, 0, (фиг. 4а). На фиг. 2S, 3, 46 представлены графики функций

0 5. П ри снятии выходного сигнала с выхода lOj устройства по фиг.IS при X 0, (фиг. 2S), , х. О (фиг. 35) и X,-О, x, (фиг.45). Устройство по фиг. i о. (вывод 0j)

5 воспроизводит функцию подавления

входного сигнала на заданном участке (х, ,x,j) характеристики (фиг. 2с., ЗА 4сО. т.е. является режекторным фильтром уровней сигнала.

31

Устройство по фиг. iS (вывод 10) воспроизводит функцию выделения входного сигнала на заданном участке (Xj, х) характеристики, т.е. является полосовым (селективным) фильтро уровней сигналов.

Если в схемы (фиг. 1) ввести источник 6 опорного напряжения, то приходят к схемам, представленным на фиг. 5а,5. Функции, воспроизводимые устройствами фиг. 5a,S по выводу 10g, определяются соответственно формулами

Z 0,5x l+sign(x-x ) (к -X )-Х S(

«(х-х,)(Хз-хр;44)

,5x l-sign(x-x,)() x l-Spf(x-x)(Xj-X2). (5)

;На фиг.8 а,S,В,г представлено семейство функций, воспроизводимых устройством при при снятии выходных сигналов с вывода 7, (фиг.6а) с вывода 8, (фиг. 6S),между выводами 7. и 8, (фиг. 6 В, симметричный выход) и с вывода 10, (фиг. 6).

На фиг. 7а ,8 ,(, г представлено семейство функций, воспроизводимых устройством при при снятии выходных сигналов с указанных выводов. На фиг. 8а,S , 6, г представлено се- мейство функций, воспроизводимых устройством при х,0. , ,. , Устройство по несимметричным ; выходам воспроизводит соответственно функции одностороннего подавле- ния и вьщеления входного сигнала на заданном участке (- , х,) характеристики, т.е. являются соответственно фильтрами верхних (фиг. 6Q, 7а, ВсОи нижних (фиг. 6S, 7$, 85) уров- ней сигнала. При этом функции у, Ц (х) и (х) обладают свойством диаметральной инверсии относительно аргумента X, т.е. f (x)+4,.,(x)x.

При снятии сигнала между выводат, ми 7, и 8,, (симметричный выход) устройство воспроизводит смещенную модуль-функцию (фиг. 6Б, 7В, 8S) с регулируемым размером сдвига вправо и влево по оси абсцисс.

В частном случае при (источник 4 опорного напряжения устранен, а вход 12 присоединен к шине нулевого потенциала) устройство воспрс- г изводит функции однополупериодного вьтрямления (фиг. 8а, 8S) и функцию двухполупериодного выпрямления (фиг. 86).

244

При снятии сигнала с вывода ГО (несимметричный выход) устройство воспроизводит две диаметрально инверсные (сопряженные) линейно-разрывные функции (фиг. 6,, 7,j, 85), Здесь кривая 7, соответствует положительной разности х,-х ,0 сигналов, кривая 7, отрицательной разности : О сигналов х , и х. на входах 11 и 12,, (в частном случае напряжение х 0, т,е. вход 11 может быть присоединен к шине нулевого потенциала). Функции , (x), ,(x) являются диаметрально инверсными, т.е. Ч (х)+Ч Хх)х. В частном случае при х х 0 (источники 4 и 5 опорных напряжений устранены, а входы 12, и 12,j присоединены к шине нулевого , потенциала) устройство воспроизводит функцию 7, х SP (хх)Ч -ячейки, которая находит применение в системах автоматического управления с перестраиваемой структурой.

Здесь имеет место расширение функциональных возможностей, так как в устройстве по фиг. 5 а (вывод 10) возможна регулировка (сдвиг вправо или влево) точки сопряжения диаметрально инверсных функций |(х) и ч; (х).

Формула изобретени

Устройство для воспроизведения линейно-разрывных функций, содержащее первый аналоговый логический элемент, выполненный в виде дифференциального операционного усилителя, выход которого подключен к управляющему входу переключателя, и источники опорньк напряжений, о т- личаюше. еся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, оно содержит второй, идентичный первому, аналоговый логический элемент, выводы замыкающего размыкающего контактов переключателя которого соединены соответственно с выводами замыкающего (размыкающего) и размыкающего (замыкающего) контактов переключателя первого аналогового логического элемента, а вывод его переключающего контакта является выходом устройства, вывод переключающего контакта переключателя первого аналогового логического элемента является информационным входом устройства и подключен к неинвертирующему входу своего диффе-

ренциального операционного усшште- ля, инвертирующий вход которого соединен с выходом первого источника опорного напряжения, инвертирующий и неинвертирующий входы дифференциального операционного усилителя втофиг.1

Фиг.З

2 88 7 7. А6

рого аналоговог о логического элсм. И- та подключены соответственно к выходу второго источника опорного напряжения и к информационному входу уст- с ройства.

Фиг.

Изобретение может быть использовано для воспроизведения и моделирования смещенных модуль-функций и семейства функций подавления и выделения входного сигнала на заданном участке характеристики и может, в частности, применяться в качестве .фильтров нижних и верхних уровней входного сигнала, режекторных и селекторных (полосовых) фильтров уровней сигнала в системах автоматического управления и в аналоговой вычислительной технике. Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых функций. Устройство содержит первый и второй амплитудные селекторы, внешний источник входного сигнала и источник опорных напряжений. Каждый из амплитудных селекторов выполнен в виде дифференциального операционного усилителя и замыкающего и размыкающего ключей, подсоединенных управляющими входами к выходу дифференциального операционного усилителя. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря введению в устройство второго амплитудного селектора и новой схемы соединения внешних выводов обоих амплитудных селекторов между собой и с выходами источника входного сигнала и источников опорных напряжений. 8 ил. сл ю 00 00 vjl Гч5 4: