Устройство для воспроизведения показательной функции Советский патент 1975 года по МПК G06G7/24 

1

Изобретение относитея к области автоматнкн и вычислительной техники, в частности к устройствам для воспроизведения показательных (Ьункций.

Известны функциональные преобразователи, содержащие нелинейные элементы, состояш,ие из диодно-резистивных звеньев и операционных усилителей. К недостаткам таких преобразователей относятся узкий динамический диапазон и низкая точность воспроизведения показательных функций.

Целью изобретения является устранение указанных недоетатков.

Эта цель достигается путем многократного использования узкодиапазонного нелниейного элемента, для чего в устройство для воспроизведения показательной функции дополннтельно введены вычитающий блок, блок сравнения, ключи, реверсивный счетчик, дешифратор, цифро-аналоговый преобразователь и управляемый усилитель, соеднненный сигнальным входом с выходом нелинейного элемента и входом блока сравнения, а управляющими входами - с выходами дещнфратора и входами цифро-аналогового преобразователя, выход которого подключен к входу вычитающего блока, соединенного выходом с входом нелинейного элемента, причем выходы блока сравнення чеоез ключи, унравляющие вход;-1 которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, нодключе1;ы к входам суммирования и вычитания реверсивного счетчика, соединенного выходами с входами дешифратора.

На фиг. 1 изображена блок-схема нредлагаемого устройства; на фиг. 2 - его амплитудные характеристики.

На входе устройства включен вычитающий блок 1, один из входов которого присоединен к выходу цифро-аналогового преобразователя 2, а выход - ко входу нелниейного элемента 3. Выход элемента 3 подключен к сигнальным входам управляемого усилнтеля 4 и блока сравнения 5. Усилитель 4 имеет п ступеней. Коэффициенты уснлення каждой ступепн выбираютея равными

KI

где , 2,...,п - номер ступени усиления.

Выходы блока сравнення 5 через ключи 6 и 7 присоединены к входам сложення и вычитания реверсивного счетчика 8, число устойчивых состояний которого выбирается равным п. Ключи 6 и 7 нрисоединены унравляющими входами к первому и последнему выходам дешифратора 9 соответственно и предназначены для нредотвран:,сния циклического переключения. Выходы счетчнка 8 через дешифратор 9 связаны с управляющими входами усилителя 4 и цифро-аналогового преобразователя 2.

Цифро-аналоговый преобразователь 2 предназначен для формирования ступенчатого напряжения /70 вида

U.,

где , 2,..., п - номер ступени напряження t/a; а - основание реализуемой показательной функции.

Рассмотрим работу устройства на примере воспроизведения иоказательной функции с положительной производной. Блок 1 вычитает выходное напряжение /2 цнфро-аналогового нреобразователя 2 из преобразуемого напряжения и.

Нелинейный элемент 3 реализует показательную функцию, которая связывает напряжение /7з на выходе элемента 3 с его входным напряжением t/j соотношением

и, .. .

При включении f-й ступени усиления в усилителе 4, напряжение будет равно ,.

Блок 5 сравнивает уровень напряжения Ьз с величинами t/s,,,,,. и ,,„„, которые выбраны равными

Us

- а

з / -а- Блок сравнения 5: а) генерирует импульсы на входе ключа 6, когда выполнено условие .з„„„;

б)генерирует импульсы на входе ключа 7, когда выполнено условие

,,,

в)не вырабатывает импульсов ни на одном из своих выходов, когда выполнено условие

,,,,eПри выполнении условия

каждый импульс с выхода блока 5 через ключ 6 переключает счетчик 8 в следующее устойчивое состояние, которому соответствует формирование следующей меньщей ступени напряжения 1/2 и включение следующей ступени меньщего усиления усилителя 4. Каждое из указанных переключений приводит к уменьщению уровня напряжения U на величину A(/ logam и к уменьшению коэффициента усиления усилителя 4 в /га раз.

Такие переключения будут происходить, пока не окажется выполненным условие

,,,.

При появлении управляющего напряжения на первом выходе дешифратора 9 формируется минимальная ступень нанряжения И, включается ступень наименьщего усиления усилителя 4 и закрывается ключ 6. Ключ 6 отключает блок 5 от входа сложения счетчика 8, предохраняя функциональный преобразователь от циклического переключения.

В этом состоянии функциональный преобразователь будет находиться, пока не окажется выполненным условие

,.

При этом блок 5 генерирует импульсы, каждый из которых через ключ 7 переключает счетчик 8 в следующее устойчивое состояние, которому соответствует формирование следующей большей ступени напряжения U и включение следующей ступени большего усиления усилителя 4. Каждое из указанных переключений приводит к увеличению уровня напряжения Uz на величину Дб и к увеличению коэффициента усиления усилителя 4 в m раз. Такие переклЕОчения будут происходить, пока не окажется выполненным условие з,,и„ Ьз Сз„з с.

При появлении управляющего нанряжения на последнем выходе дешифоатора 9 формируется максимальная стунень напряжения 72 1ogo/ra, включается ступень наибольшего усиления Kn усилителя 4 и закрывается ключ 7. Ключ 7 отключает блок 5 от входа вычитания счетчика 8, предохраняя функциональный преобразователь от циклического переключения.

В этом состоянии функциональный преобразователь будет находиться, пока не окажется выполненным условие

.

Дальнейшая работа функционального преобразователя происходит аналогично описанным ранее случаям.

Параметры блока 4 выбраны таким образом, что период повторения генерируемых импульсов больше времени, необходимого для однократного переключения счетчика 8 и всех связанных с ним элементов устройства.

Таким образом, при изменении нреобразуемого напряжения U в пределах от t/min до 7макс Miin+ra-Aty напряжение f/i на входе узкодиапазонного нелинейного элемента 3 удерживается в пределах от {/„„ц до U,.n,u+ . При этом напряжение на выходе функционального преобразователя определяется соотношением

Е - т- а « а . Формула изобретения

Устройство для воспроизведения показательной функции, содержащее нелинейный элемент, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона и повышения точности, в него введены вычитающий блок, блок сравнения, ключи, реверсивный счетчик, дещифратор, цифро-аналоговый преобразователь и управляемый усилитель, соединенный сигнальным входом с выходом нелинейного элемента и входом блока сравнения, а управляющими входами - с выходами

дешифратора и входами цифро-аналогового преобразователя, выход которого подключен к входу вычитающего блока, соединенного выходом с входом нелинейного элемента, причем выходы блока сравнения через ключи, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, подключены к входам суммирования и вычитания реверсивного счетчика, соединенного выходами с входами дешифратора.

и

1 р4.

/Л

J i

,/ J

b

-

I

1/т. Vn,,ii(n-l)ay j.,a

0V

Фиг Z