Устройство для извлечения квадратного корня Советский патент 1976 года по МПК G06G7/20 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КВАДРАТНОГО КОРНЯ

1

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть ипользовано в аналоговых функциональных преобразователях.

Известны устройства для извлечения квадратного корня, основанные на принципе кусочно-линейной аппроксимации, представляющие собой преобразователь со ступенчатым переключением коэффициента преобразования 1 и 2. Такие устройства имеют низкую точность.

Известно также устройство для извлечения квадратного корня время-импульсного типа, содержащее интегратор, подключенный к блоку сравнения, последовательно соединенные генератор, счетчик, преобразователь код-аналог, и ключи, с помощью которых преобразователь код-аналог включен в цепь обратной связи устройства 3. Такое устройство обладает высокой точностью преобразования, но имеет сложную схему.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство для извлечения квадратного корня время-импульсного типа, содержащее источник эталонного напряжения и источник входного сигнала, подсоединенный к первому входу интегратора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, ключевой

элемент и фильтр 4. ОднакО|Указанное устройство обладает низкой точностью, обусловленной нестабильностью схемы.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

Это достигается тем, что в устройство дополнительно введены второй ключевой элемент и одновибратор, причем второй вход блока сравнения соединен с шиной нулевого потенциала, а выход блока сравнения подключен к одновибратору, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключевых элементов, сигнальный вход первого ключевого элемента подключен к источнику эталонного напряжения, а выход первого ключевого элемента подключен к фильтру, выход которого соединен с сигнальным входом второго ключевого элемента, выход второго ключевого элемента подключен ко второму входу интегратора.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из интегратора 1, блока сравнения 2, одновибратора 3, ключевых элементов 4 и 5 и фильтра 6.

Выход интегратора 1 подключен к первому входу блока сравнения 2, второй вход которого соединен с шкной нулевого потенциала, а выход - ко входам одновибратора 3. Выход одновибратора 3 подключен к управляющим входам ключевых элементов 4-;А 5. Сигнальный вход ключевого элемента 4 подключен к источнику эталонного напряжения U, ,а выход соединен с входом фильтра 6, выход которого подключен к сигнальному входу ключевого элемента 5 и выходному зажиму устройства. Первьш вход интегратора 1 соединен с входом устройства, а второй вход - с выходом ключевого элемента 5. Устройство работает следующим образом. При подаче на первый вход интегратора напряжения U выходное напряжение интегратора начинает изменяться по линейному закону U (t) : K Ugjjt до тех пор, пока не сравняется с нулевым потенциалом. После этого срабатывает блок сравнения 2 и запускает одновибратор 3. Ключевой элемент 5 подключает ко второму эходу интегратора 1 выход фильтра 6 7 и напряжение на выходе интегратора начинает изменяться по линейному закону U(t)-(K2U БХ 1 ВЬ/Х По окончании работы одновибратора 3 цикл повторяется снова.Таким образом на выходе ключ вого элемента 4 наблюдается последовательность им пульсов UQ длительностью периодом повторения Т, при этом to wniTe4bHocTb импульсов однови ратора, а Т определяется из условия: .),UJ.t-0, Liebixt Постоянная составляющая этой импульсно последовательности выделяется сглаживающим фильтром 6 и равна ТТ., - г тт Jt - - .тт ивь,- J Uodt- о--7-;; JBк и Bbli где Хф - коэффициент передачи фильтра. Предлагаемое устройство по сравнению с И вестным обладает более высокой точностью. Действительно, функция преобразования и вестного устройства определяется выражением: и liK,-c.. ТГ бых - а функция преобразования предлагаемого устройс ва-выражением: рг: М |U7; I/R, КА2 гдеТ -период следования импульсов генератор КА -коэффициент передачи ключа, учитываю щий статические и динамические свойства; коэффициент передачи сглаживающего фильта на нулевой частоте; Т - сопротивление на входе интегратора; С - емкость интегрирующего конденсатора; К - сопротивление на первом входе интегратора; R - сопротивление на втором входе интегратора; кл йСц;;КОЭффициенты передачи ключей 4 и 5 соответственно. Из рассмотрения выражений, описьшающих фукции преобразования известного и предлагаеого устройств, видно, что точность преобразования звестного устройства зависит от стабильности параметров элементов 8,С, ,V,(J;)a предлагаемого от стабильности соотношений -.iililL..-, Uo и . г KAj Известно, что обеспечить стабильность отнощения проще, так как элементы одного типа обычно имеют уход параметров в одну и ту же сторону. Следовательно, предлагаемое устройство позволяет получать большую точность преобразования, даже при использовании менее стабильных элементов, обеспечив только идентичность их характеристик, что открывает широкие возможности для применения в предлагаемом устройстве интегральных схем. Формула изобретения Устройство для извлечения квадратного корня, содержащее источник эталонного напряжения и источник входного сигнала, подсоединенный к первому входу интегратора, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, ключевой элемент и фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в устройство введены второй ключевой элемент и одновибратор, причем второй вход блока сравнения соединен с щиной нулевого потенциала, а выход блока сравнения подключен к одновибратору, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключевых элементов, сигнальньш вход первого ключевого элемента подключен к источнику эталонного напряжения, а выход первого ключевого элемента подключен к фильтру, выход которого соединен с сигнальным входом второго ключевого элемента, выход второго ключевого элемента подключен ко второму входу интегратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения: 1.Смолов В. БО Аналоговые вычислительные машины,Высщая щкола, М., 1972 г., с. 258-286. 2.Патент США № 3234369, кл. 235-164, 1972 г. 3.Авт.св. N 407337, кл.а06й7/20, 1972 г. 4.Авт.св. №369579, кл.006С7/20, 1971 г.

вх