Устройство для умножения и деления напряжений Советский патент 1978 года по МПК G06G7/161 

1

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в моделирующих установках и вычислительных машинах, а также в измерительных устройствах.

Известны устройства для перемножения и деления электрических напряжений с испбльзованием логарифмической зависимости между временем и напряжением конденсатора при его заряде или разряде в резистивйо-емкостной цепи 1.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство 2, содержащее две управляемые резистивно-емкостные цепи, входы которых соединены с первым и вторым входом устройства, выход первой из которых соединен с nepiBbiM входом блока С|равнения, второй вход которого соединен с третьим входом устройства, блок управления, выходы которого соединены с управляемыми входами управляемых резистивно-емкостных цепей, блок памяти, блок выделения минимального сигнала.

В известном устройстве в качестве сигналов, выражающих логарифмы первачных сигналов, используются интервалы времени. Прямое и обратное логарифмические преобразования выполняются одновременно, что повыщает быстродействие устройства. Напряжение на конденсаторе второй резистивно-емкостной цепи в строго определенный момент времени является результатом расчета. Это значение напряжения

запоминается блоком памяти и сохраняется в течение цикла. Поэтому блок памяти должен мгновенно и точно записать и хранить аналоговую информацию. В действительности для записи напряжения в аналоговую память требуется время, поэтому возникает погрещность. Кроме этого, в момент записи срабатывает электронный ключ, подключая к второй резистивно-емкостной цепи вход блока памяти. В результате этого изменяются параметры схемы, подключенной к второй резистивно-емкостной цепи, поэтому изменяется напряжение на конденсаторе резистивно-емкостной цепи, что является источником дополнительной

погрешности. Погрешность работы блока памяти прямо влияет на точность всего устройства. Поэтому необходимо уменьшать указанные погрешности, однако это достигается путем усложнения блока памяти.

Целью предложенного изобретения являются, упрощение устройства и повышение точности работы.

Эта цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит блок выделения

максимального сигнала, управляемую резистивно-емкостную цепь, вход которой соединен с входом второй управляемой резистивно-емкостной цепи, а выход соединен с первым входом блока, выделения максимального сигнала, второй вход блока выделения максимального сигнала соединен с выходом второй управляемой резистивно-емкостной цепи, управляемый вход дополнительно введенной резистивно-емкостной цепи соединен с выходом блока управления, вход которого соединен с выходом блока сравнения.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - график изменения напряжения конденсатора первой резистивноемкостной 1цепи; на фиг. 3 - графики изменения напряжения на конденсаторах второй и третьей резистивно-емкостных цепей; на фиг. 4 - график изменения напряжения на выходе устройства.

Предлагаемое устройство состоит из трех управляемых резистивно-емкостных цепей 1, 2, 3, блока сравнения 4, блока управления 5 и блока. 6 выделения максимального сигнала.

Устройство работает следующим образом.

К началу очередного (i-того) цикла блоком управления 5 конденсаторы управляемых резистивно-емкостных цепей 1, 2 разряжены до нуля, а конденсатор управляемой резистивно-емкостной цепи 3 заряжен до напряжения, которое равно результату предыдущего цикла и сохраняется в течение рассматриваемого цикла. Это значение напряжения блоком 6 передается на вход устройства. В начале цикла по сигналу блока управления одновременно начинается заряд конденсаторов цепей 1, 2 до нанря жения сигналов Ui и Uz (см. фиг. 2, 3, 4). При равенстве напрялшния конденсатора цепи 1 сигналу 1/3 блоком сравнения 4 подается сигнал блоку управления 5, который прекращает заряд конденсатора цепи 2 и переводит ее в режим хранения результата операций; подготавливает управляемые резистивно-емкостные цепи 1 и 3 к следующему циклу, разряжая конденсаторы цепей 1 и 3 до нуля. Следующий цикл но команде блока управления начинается зарядом конденсаторов цепей 1 и 3, а на конденсаторе цепи 2 хранится результат предыдущей операции в течение этого цикла. Сигнал на выходе блока выделения большего сигнала равен результату операции (см. фиг. 4).

Перечисленные операции г-того цикла могут быть описаны следующими уравнениями (см. фиг. 2 и 3).

Уравнения напряжений конденсаторов управляемых резистивно-емкостных цепей:

цепи 1

f..(i-i) -«„

U,l-e при 4{/-1) + / xt- C-irn

C1)

Ai-i

X

Хе

при fj,i.(:cl+ nепи 2

t-t(i-l)-t,

U,-e

при 4(/-1) +

xi- (

-}

X

t-t

xl

Xe

(2)

при (f4-i);

)

/ (f::;i):

v( + J).(+1)

-e

при t,,(i ,-)/ t(i f I) + .

3 .,(i)tn

при 4(-2);+ tn (/-1);

tx(i-l)-tK(

() T

Xe

(3)

при 4чг-1)ь

fx(l-l)-tx(l-2)-fn Т

U,-e

txi--.()

JCi

Xe

e

при + t. Напряжение на выходе устройства

,(t)-lM, + f,(f}-(U,), (4) гдегдУ.М PHf.C)-f3()0 О, npHf,(/)-f3(

Т - постоянная времени заряда управляемых резистивно-емкостных цепей Г, 2, 3;

Т - постоянная времени хранения результата операций управляемых резистивно-емкостных Цепей 2, 3; Т - постоянная времени разряда управляемых резистивно-емкостных цепей 1, 2, 3. Параметры схемы и интервалы времени цикла вырабатываются, чтобы получить x(i-irxi Г г с Г . В момент срабатывания блока сравнения 4 () действительно равенство f.(U. нозтому по (1) U() /-.(i-i)(lUi } В интервале времени/.i 4(/-ri) напряжение на конденсаторе уИ|равляемой резистивно-емкостной цени 2 f /J./ ( .гг)/с /2 (fxl - fx(l+l)) - Г, (5J Таким же образом но (3) в интервале времени (t.(i-l) напряжение на конденсаторе резистивноемкостной цепи 3 /3 (4(.-д) - j . (6) Выражения (5) и (6) подтверждают, что предлагаемое устройство выполняет операции неремножения и деления нанряжений. В интервале времени (tx(i-i) - txi) запоминание результата операции выполняет резистивно-емкостная цепь 3, а в интервале времени ( - )) - цепь 2. Напряжение на выходе устройства определяется выражением (4)., Работа устройства возможна только при U,Uz. Возможная блок-схема блока управления, построенного на элементах дискретной техники, приведена на фиг. 5. Принцип действия этого блока управления поясняют графики, приведенные на фиг. 6. В состав каждой управляемой резистивно-емкостной цепи входят два электроппых ключа: один для заряда, второй для разряда. Сигналы для управления этими ключами раздельно ноступают на уцравляющие входы каждого ключа: с выхода «а на ключ разряда, а с выхода «б - на ключ заряда. Когда сигнал на ключ не поступает - он закрыт, а нри наличии сигнала - открывается. Изменение режима работы управляемых резистивно-емкостных цепей введением режима хранения результата операции для цепей 2 и 3, исключение электронного ключа, блока аналоговой памяти, блока выделения минимального сигнала и изменение схемы устройства дало положительный технический эффект, которым является упрощение устройства, повышение его надежности и точности работы. Формула изобретения Устройство для умножения и деления напряжений, содержащее две управляемые резистивно-емкостные цени, входы которых соединены с первым и вторым входом устройства, выход первой из которых соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с третьим входом устройства, блок управления, выходы которого соединены с управляемыми входами управляемых резистивно-емкостных цепей, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности работы, оно дополнительно содержит блок выделения максимального сигнала, управ-, ляемую резистивно-емкостную цепь, вход которой соединен с входом второй управляемой резистивно-емкостной цепи, а выход соединен с первым входом блока выделения максимального сигнала, второй вход блока выделения максимального сигнала соединен с выходом второй управляемой резистивно-емкостной цепи, управляемый вход дополнительно введенной резнстивноемкостной цепи соединен с выходом блока управления, вход которого соединен с выходом блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3423580, кл. 235-196, 1969. 2.Патент США № 3492471, кл. 235-194, 1967.