Устройство для генерирования функций Советский патент 1976 года по МПК G06G7/26 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в аналоговой технике для моделирования фзшкций произвольного вида при задании аргумента унитарным кодом.

Известен генератор функций Щдля воспроизведения функций по методу кусочно-линейной аппроксимации с заданными значениями ординат участков начала и конца аппроксимации.Указанное устройство, несмотря на широкие функциональные возможности, отличается сложностью структурной схемы и значительными аппаратурными затратами.

Наибояее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство для генерирования периодических функций 2, содержащее дешифратор, операционные усилители, генератор импульсов возбуждения, счетчик ординат, блок ординат и генератор периодических импульсов,выход которого соединен со входом счетчика участков аппроксимации, первый выход которого соеди нен с первым входом преобразователя код-нагряжение, второй вход которого подключен к выходу первого операционного усилителя.

Такой генератор также отличается сложностью схемы и значительными аппаратурными затратами.

Особенно сложным является блок ординат, представляющий собой запоминающее устройство со схемой управления. Причем с ростом разрядности двоичных кодов представления ординат увеличивается количество оборудования блока, а вместе с ним и стоимость генератора периодических функций. Недостаток известного генератора функций состоит и в том, что с помощью его невозможно воспроизводить разнополярные функции, т.е.он

располагает ограниченными функциональными возможностями.

С целью упрощения структуры и расширения класса воспроизводимых функций в предлагаемом устройстве блок ординат содержит две группы

параллельно соединенных сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, входы которых через соответствующие разделительные конденсаторы подключены к выходам дец1ифратора,выходы сегнетопьезоэлектрических трансформаторов первой группы соединены с первым входом первого операционного усилителя, второй вход которого соединен с выходами сегнетопьезоэлектрических трансформаторов второй группы и первым входом второго операционного усилителя, второй вход которого

соединен с выходом преобразователя код-напряжение ; средние зажимы всех сегнетопьезоэлектрических трансформаторов соединены с шиной нулевого потенциала; входы дешифратора соединены соответственно с выходами генератора импульсов возбуждения и счетчика ординат, вход которого подключен к выходу счетчика участков аппроксимации.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Оно содержит последовательно включенные генератор 1 периодических импульсов, счетчик 2 участков аппроксимации и счетчик 3 ординат, к выходам которых соответственно подсоединены преобразователь 4 код-напряжение и дешифратор 5; вход дешифратора 5 соединен также с генератором 6 импульсов возбуждения, а выходы его связаны со входами блока ординат 7, который содержит две группы сегнетопьезоэлектрических трансформаторов 8,- 8„и 9пИ две группы разделительных конденсаторов 10, 11 -11 .Кроме зтого устройство содержит два операционных усилителя 12 и П.Клемма 14 является выходом генератора периодических функций. Преобразователь код-напряжение 4 и блок ординат 7 выполнены на широкополосных сегнетопьезоэлектрических трансформатоpax (ШСПТ),состоящих из секций возбуждения 15 и генераторных секций 16, разделенных экранирующим электродом 17. Выходные электроды 18 объединены и соединены с соответствующими входами операционных усилителей 12 и 13. На входные электроды 19 через разделительные конденсаторы 10 и 11 поступают импульсы возбуждения. К клеммам 20, подводится электрическое напряжение установки ординат. С целью получения выходных импульсов напряжения ординат противоположного знака секции возбуждения 15 и генераторные секции 16 сегнетопьезоэлектрических трансформаторов второй и первой групп (соответствуют нача.аам и концам участков аппроксимации) поляризуются согласно или встречно, в зависимости от полярности воспроизводимой кусочно-линейным методом функции и угла наклона линейного участка. Причем выходной сигнал будет отрицательным при согласном направлении векторов поляризации, а положительный - при встречном. Секции ШСПТ преобразователя код-напряжение поляризуются встречно. Информация о генерируемой функции фиксируется в трансформаторах 9, -9цВ виде коэффициентов передач по напряжению ШСПТ, значение которых определяется уровнем поляризации секций возбуждения и генерации. В преобразователе 4 применены двухпозиционные линейные ключи.

Устройство работает следующим образом.

Когда счетчик 2 участков аппроксимации и счетчик 3 ординат находятся в исходном состоянии и содержат нулевую информацию на выходе 22 дешифратора 5 появятся импульсы возбуждения генератора 6 импульсов, которые через разделительные конденсаторы 10 и 11 поступают н входы ШСПТ 8 и9,. На основании явлений обратно

го и прямого пьезоэффекта на выходах этих транс- форматоров возникают импульсы напряжения противоположного знака вследствие заполяризованности их секций в направлении, указанном на чертеже. С помощью операционного усилителя 12 эти выходные импульсы алгебраически складьтаются и поступают на вход преобразователя код-напряжение, где используются в качестве импульсов возбуждения. При поступлении на вход счетчика участков аппроксимации импульсов генератора 1, последний начинает работать в режиме суммирования, а на выходе линейного преобразователя код-напряжение образуются импульсы напряжения, амплитуда которых с ростом содержимого счетчика 2 изменяется по линейному закону, а знак определяется полярностью импульсов возбуждения. В операционном усилителе 13 импульсы напряжения, полученные на выходе первой группы ШСПТ блока ординат, и импульсы, полученные на выходе преобразователя 4, алгебраически суммируются, в результате чего на клемме 14 устройства формируются результирующие импульсы напряжения, моделирующие первьш участок заданной функции. Когда в счетчике аппроксимации будет записано число 111...Г ,то последующий импульс генератора 1 установит счетчик 2 в исходное нулевое состояние, а импульс переполнения поступит в счетчик ординат, где запишется число 000 ...001. Импульсы возбуждения при этом появятся на выходе 22, дешифратора 5 и, таким образом, будут возбуждены очередные ШСПТ 8 и 9. В дальнейшем процесс аппроксимации протекает аналогично вышеописанному.

Цикл генерирования фукции будет продолжаться до тех пор, пока все разряды счетчика 2 аппроксимации и счетчика 3 ординат не окажутся в единичном состоянии, тогда последуюший импульс генератора 1 установит их в нулевое исходное состояние.

Во избежание скачкообразного изменения выходных импульсов генератора функции при переходе с одного участка аппроксимации на другой, ординаты начала и конца задаются таким образом, что ордината конца предыдущего участка соответствует ординате начала последующего участка.

Переход от одной функции к другой осуществляется сменой значений ординат, то есть установкой новых соответствуюпдах им коэффициентов передач ШСП обеих групп, для чего к клеммам 20 и 21 подводится электрическое напряжение.

Так как блок ординат вьщолнен на основе аналоговых запоминающих элементов в виде широкополосных сегнетопьезоэлектрических трансформаторов то предлагаемый генератор периодических функций в отличие от известных имеет более простую схему запоминающего устройства. Причем, роль схемы управления работой запоминающего устройства исполняет дешифратор, число выходов которого равно количеству участков аппроксимации. Кроме того с помощью предлагаемого устройства возможно дополнительно по методу кусочно-линейной аппроксимации воспроизводить разнополярные функции, для чего необходимо соответствующим образом поляризовать секции возбуждения ШСПТ по отношению к генераторным секциям. Наряду с упрощением структурной схемы устройства блока ординат и расширением функциональных возможностей предлагаемьш генератор предпочтительнее и в конструктивном отношении. Действительно, все элементы, используемые при макетировании, вьшолнены в интегральном виде, в том числе пшрокополосные сегнетопьезоэлектрические трансформаторы, количество которых в одном корпусе равно 8 или 16. Это позволило создать малогабаритное устройство с минимальными аппаратурными затратами. Формула изобретения Устройство для генерирования функций, содержащее дешифратор, операционные усилители, генератор импульсов возбуждения, счетчик ординат, блок ординат и генератор периодических импульсов, выход которого соединен со входом счетчика участков аппроксимации, первьш выход которого соединен с пер вым входом преобразователя код-напряжение , второй вход которого подключен к выходу первого операционного усилителя, отличающееся тем, что, с целью уцрощения структуры устройства и расширения класса воспроизводимых функций, в нем блок ординат содержит две группы параллельно соединенных сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, входы которых через соответствующие разделительные конденсаторы подключены к выходам дешифратора, выходы сегнетопьезоэлектрических трансформаторов первой группы соединены с первым входом первого операционного усилителя, второй вход которого соединен с выходами сегнетопьезоэлектрических трансформаторов второй группы и первым входом второго операционного усилителя, второй вход которого соединен с выходом преобразователя код-напряжение, средние зажимы всех сегнетопьезоэлектрических трансформаторов соединены с шиной нулевого потенциала, входы дешифратора соединены соответственно с выходами генератора импульсов возбуждения и счетчика ординат, вход которого подключен к выходу счетчика участков аппроксимации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения: 1.Авт.СЁ. № 404097 кл G 06 G 7/26,1974 г. 2.Авт.св. № 394808 кл G 06 G 7/26,1974г. (прототип).