Устройство для вычисления функции А - В / А + В Советский патент 1991 года по МПК G06G7/12 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в измерительной технике для оценки коэффициента модуляции радиосигнала и относительных погрешностей.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для вычисления функции А- В/А+В содержит сумматоры 1, 2 и 3, усилитель 4 с регулируемым коэффициентом усиления, переключатели 5 и 6, блок 7управ- ления, инвертор 8, масштабный блок 9 и блоки 10 и 11 выборки-хранения.

Блок 7 содержит генератор 12 тактовых импульсов, триггер 13, элементы И 14 и 15, элемент 16 задержки и одновибратор 17.

Первый и второй сигнальные входы переключателя 5 соединены соответственно с первым и вторым входами устройства и с

первым и вторым входами сумматора 1. Управляющие входы переключателей 5 и 6 соединены с первым выходом блока 7, а выходы - с входами сумматора 2. Вход блока 9 соединен с выходом сумматора 2 и сигнальными входами блоков 10 и 11, в выход - с управляющим входом усилителя 4, сигнальный вход которого соединен с выходом сумматора 1, а выход через инвертор 8 - с первым сигнальным входом и непосредственно с - вторым сигнальным входом переключателя 6. Выход генератора 12 соединен непосредственно со счетным входом триггера 13, а через последовательно включенные элемент 16 и одновибратор 17 со вторыми входами элементов И 14 и 15. Прямой выход триггера 13 является первым выходом блока 7 и соединен с первым входом элемента И 14, выход которого является вторым выходом блока 7 и соединен с управляющим входом блока 10, а инверсный - с первым входом элемента И 15, выход которого являИ

О

2

о со

ется третьим выходом блока 7 и соединен с управляющим входом блока 11. Первый и второй входы сумматора 3 соединены с выходами блоков 10 и 11, а выход - с выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 12 формирует периодическую последовательность коротких импульсов с периодом следования Т. Импульсы с выхода генератора 12 поступают на счетный вход триггера 13 и на вход элемента И 16. Триггер 13 перебрасывается с каждым импульсом с выхода генератора 12, и на его прямом выходе, а также на первом входе элемента И 14 и на управляющих входах переключателей 5 и 6 формируется периодический импульсный сигнал, уровень которого соответствует 1, период следования равен 2Т, а скважность равна двум (фиг.2б). Сигнал на инверсном выходе триггера 13 и на первом входе элемента И 15 является логической инверсией сигнала на его прямом выходе. Одновременно импульсы с выхода генератора 12, проходя через элемент 16, осуществляющий их задержку на время гэ 0,2 Т, поступают на вход одновибрато- ра 17 (фиг.2в). Одновибратор 17 под действием поступающих на его вход коротких импульсов формирует импульсы длительностью г 0,67 (фиг.2г), которые поступают на вторые входы элементов И 14 и 15. В промежутки времени, когда уровень сигнала на прямом выходе триггера 13 соответствует 1, импульсы с выхода одновибратора 17 проходят через элемент И 14 на управляющий вход блока 10 (фиг.2д), а в промежутки времени, когда уровень сигнала на прямом выходе триггера 13 соответствует О - через элемент И 15 на управляющий вход блока 11 (фиг.2е).

На первый вход устройства, первый вход сумматора 1 и первый сигнальный вход переключателя 5 поступает сигнал А (фиг.2ж). а на второй вход устройства, второй вход сумматора 1 и второй сигнальный вход переключателя 5 - сигнал В (фиг.2з). В сумматоре 1 поступившие на его входы сигналы складываются, и суммарный сигнал UL определяемый равенством

Ui A+ В,(1)

с выхода сумматора 1 поступает на вхо д усилителя 4,

В промежутки времени, когда сигнал на прямом выходе триггера 13 соответствует 1, переключатели 5 и 6 под действием этого сигнала находятся в положении, изображенном на фиг.1, на первый вход сумматора 2 поступает сигнал А с первого входа

устройства, а на третий - сигнал с выхода инвертора 8. На второй вход сумматора 2 поступает сигнал Da с его выхода.

Сигнал U21 с выхода сумматора 2 посту- пает также на сигнальные входы блоков 10 и 11 и через блок 9 на управляющий вход усилителя 4. Сигнал Ug1 на выходе блока 9 и управляющем входе усилителя 4 определится как Ug Ua Kg,

где Kg - коэффициент передачи блока 9.

Сигнал Оз на выходе усилителя 4 определяется равенством

U3 -Ui -Кз,

где Кз - коэффициент усиления усилителя 4. Коэффициент Кз связан с управляющим напряжением Ug уравнением

-Ug ,

где So - крутизна регулировочной характе- ристики усилителя 4.

Поэтому можно записать

U3 UiSoU9

или

.U3 Ui SoU2 K9. Коэффициент Kg выбирается равным

1/So, поэтому справедливо равенство 11. it. . i i.i

Us Ui U21

(2)

Сигнал U2 равен сумме входных сигналов сумматора 2. Учитывая, что сигнал Кз поступает на третий вход сумматора 2 через инвертор 8, получим

U2 А + U21 - Уз1(3)

J

или

А - Уз1.

С учетом уравнений (1) и (2) можно записать

А - (А + В) U2

или

U2

(4)

А + В

Таким образом, в промежутки времени, когда сигнал на первом выходе триггера 13 соответствует Г, сигнал U21 на выходе сумматора 2 и на сигнальных входах блоков 10 и 11 определяется уравнением (1) (фиг,2и).

В промежутки времени, когда сигнал на прямом выходе триггера 13 соответствует О, переключатели 5 и 6 находятся в положении, противоположном, изображенному на фиг. 1. На первый вход сумматора 2 поступает сигнал с второго входа устройства, а на третий - сигнал из с выхода усилителя 4. На второй вход сумматора 2 поступает сигнал U2 с его выхода.

Сигнал Us в соответствии с уравнением (2) определится как

Ua - Ui U2 .(5)

Сигнал IJ2 как сумма сигналов на входе сумматора 2 составит

U211 В + U2M + из.

Полученное уравнение можно записать в следующем виде

В - -из . С учетом уравнений (1) и (4) получим

В -(A + B)U2

ir

или

U2

В

(6)

А +В

Таким образом, в промежутки времени, когда сигнал на прямом выходе триггера 13 соответствует О, сигнал Da на выходе сумматора 2 и на сигнальных входах блоков 10 и 11 определяется уравнением (5) (фиг. 2 и).

Под действием управляющих импульсов, поступающих на управляющие входы блоков 10 и 11 с выходов элементов И 14 и 15, уровни сигналов U2 и УЗ запоминают- ся блоками 10 и 11 соответственно. Таким образом, на выходах блоков 10 и 11, а следовательно, и на первом и втором входах сумматора 3 формируются постоянные сигналы с уровнями А/А+В и -В/А+В соответ- ственно. Эти сигналы суммируются в сумматоре 3. В результате суммирования на выходе сумматора 3 и выходе устройства формируется сигнал уровня -А-В/А+В.

Формулаизобретения

1. Устройство для вычисления функции (А-В)/(А+В), содержащее последовательно соединенные первый сумматор, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и инвертор, входы первого сумматора соеди- нены с сигнальными входами устройства, второй сумматор, выход которого соединен с его первым входом, а второй вход второго сумматора подключен к выходу первого переключателя, сигнальные входы которого соединены с сигнальными входами устрой

5

10 15

20 25

30

35 40ства, второй переключатель и блок управления, первый выход которого подключен к управляющим входам первого и второго переключателей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены масштабный блок, третий сумматор, первый и второй блоки выборки-хранения, управляющие входы которых подключены соответственно к второму и третьему выходам блока управления, выход второго сумматора соединен с входами первого и второго блоков выборки-хранения и через масштабный блок с управляющим входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, третий вход второго сумматора подключен к выходу второго переключателя, первый и второй сигнальные входы которого подключены со- ответвенно к выходу и входу инвертора, выход третьего сумматора является выходом устройства, а входы третьего сумматора подключены соответственно к выходам первого и второго блоков выборки-хранения.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что блок управления содержит генератор тактовых импульсов, триггер счетный, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а прямой выход является первым выходом блока управления, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, а выходы являются соответственно ВТОРЫМ и третьим выходами блока управления, элемент задержки, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, и одновибратор, вход которого соединен с выходом элемента задержки, а выход - с вторыми входами элементов И.

Г

Устройство для вычисления функции (A - B)/(A + B) относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в измерительной технике для оценки коэффициента модуляции радиосигнала и относительных погрешностей. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства. Устройство содержит три сумматора, усилитель с регулируемым коэффициентом усилия, два электронных переключателя, генератор управляющих импульсов, инвертор, масштабный блок и два блока выборки-хранения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

фиг. /