Устройство для возведения в куб Советский патент 1978 года по МПК G06G7/20 

1

Изобретение относится к измерительно я вычислнтельной технике.

Известны устройства для возведения в степень, использукмиие естественную нелявейяость элем« тов и принцип кусочнолинейной аппроксимацвн ij.

Однако известные сложные и точные преобразователе не обеспечить аостаточно широкой полосы пропускания , в силу чего значительно сужается класс преобразуемых сигналов. С другой стороны, простые и относительно более широкополосные yct ройства (например использукяцне ecTeciv венную «елинейность элементов) не обладакуг достаточной точностью преобразования в том же динамическом диапазоне.

Из известных преобразователей наиболее близким является устройство для возведения в куб, сбдержашее узкодиапазокный кубатор, подключенный к выходу первого сумматора, один вход которого соединен с источником входного сигнала, а другие с выводами пороговых элементов первой группы, входами подсоединенных к источннку вхфного сигнала, выход первого сумматора

подключен к одному из входов второго сумматора и ко входам пороговых элементов второй группы, выхолы которых подключены к другим входам второго сумматора fZj.

Однако названное устройство характеризуется низкой точностью преобразования и узким динамическим диапазоном входного сигнала.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение точности и расширение динамического диапазона.

Это достигается тем, что в устройство введены ключи, сумматоры и узХодиапа зонный квадратор, подключенный к выходу второго сумматора, соединенного через первую группу ключей, управляющие входы которых подключены к выходам пороговых элементов второй группы, с первьми входами гретьего сумматора, другие входы которого связаны с выходом узкопиапазонного квацрвтра и третьими выходами пороговых элементов второй группы, выход узкодиапазонного кубатора соединен с первьм входом четвертого сумматора, другие входы ко торого соединены со втэрыми выходами пороговых элементов первой группы и через вторую группу ключей, связанных управляющими входами с третьими выходами пороговых элементов первой группы, подклю чены к выходам первого и третьего сумматоров. На чертеже приведена функциональная электрическая схема устройства. Устройство состоит из пороговьгх элементов первой группы 1, 2, 3, ко входам которых подключен источник входного сигна ла 4. Пороговые элементы связаны между собой. Выход каждого порогового элемента 1, 2. 3 связанс управляющими входами двух ключей данного канала 5, 6, 7 и 8, 9, 10, с входами первого и четвертого сумматоров 11 и 12 соответственно. Выход сумматора 11, связанного с входом устройства, соединен с входом второго сум матора 13, с входами ключей 5, 6, 7, с входами noporoBbix элементов 2-ой группы 14, 15, 16, связанных между собой, а также с входом узкодиапазонного кубатора 17, возводящего в куб входную величину. В ka4ecTBe него может быть выбран любой иэвес1-ный кубатор , в том числе и на естественной нелинейности. Выход каждого порогового элемента второй группы связан с управляющим входом ключа 18, 19, 20 соответствующего канала, с входом сумматора 13, с входом третьего суммато ра 21. Выход сумматора 13 соединен с ключами 18, 19, 20, с входом узкодиапазонного квадратора 22, в качестве которо го может быть выбран любой из известных Выход квадратора 22 соединен с входом сумматора 21. Выход сумматора 21 соединен с входами ключей 8, 9, Ю, выходы iKOTOpbix соединены с входами сумматора 1 Входы сумматора 12 соединены также с выходом узкодиапазонного кубатора 17 с выходами ключей 5, 6, 7, Выход сумма тора 12 является выходом устройства (вьгвод - 23). Входное напряжение поступает на пороговые элементы первой группы 1, 2, 3, При этом выходной сигнал появляется лишь на одном из них ( а -ом), порог срабатыв ния которого наиболее близок к уровню ,-, .rf ВХОДНОГО напряжения. Сигнал со сработавш го порогового элемента блокирует остальные пороговые элементы, уровень срабатывания которых ниже уровня входного напряжения. Пороговые элементы формирую сигналы (Un-f ). которые-поступают на сумматоры 11 и 12, где вычитаются (алгебраически складываются) из входного напряжения, а так же открывают два ключ соответствующего 1 -ого канала (ключи 5 - 7 и 8 - 10). На выходе сумматора 11 будет действовать напряжение, определяемое равенством ...чЭто напряжение подается на входы пороговых элементов второй группы 14, 15, 16. При этом выходной сигнал появляется лишь на одном из ник ( У -ом), порог срабатьь вания которого наиболее близок к уровню напряжения U . Сигнал со сработавшего порогового элемента блокирует остальные пороговые элементы второй группы, уровень срабатывания которых ниже уровня напряжения Uj.. . Пороговые элемеиты 14, 15, 16 формируют сигналы (Unj ). которые поступают на сумматоры 13 и 21, где алгебраически складываются с другими напряжениями, поданными на эти сумматоры, открывают соответствующие ключи 4 (ключи 18 - 20). На выходе сумматора 13 будет действовать напряжение Jz;1з Д 1 x-Uпi % Выше обозначены Кц я К jj - коэффициенты передачи сумматоров- 11 и 13 Соответственно. :Напряжение: U,.- подается через ключи 18-20, так же через узкодиапазонный квадратор 22 на входы сумматора 21. На выходе сумматора 21 будет действовать напряжение Е21 - Si hs / x-Uni -N nj -,J,.пj. ./° „ - коэффициЗдесь , .fj енты передачи сумматора по соответствующим входам. Если положить эти коэффициенты равными lilL-2u - . ч.к„ то выражение для .( можно переписать в виде 2 fr )-и„ т . л1 п tL Л А ПТ J-JП1 2и„Дк,/и,-и„.)-и„.5 кХ,к(и Напряжение и 22 через соответствующие ключи (8-10) подается на вход cy fмaтopa 12. Напряжение .1/2 , кроме того, через узкодиапазонный кубатор 17, а также через ключи 5-7 подается на входы сумма тора 12. В результате этого, на выходе cjMMflTopa 12 будет действовать напряже ние (и„-и .),. o ,)-к„. . , -и„, П1 121 Здесь К эффициенты передачи сумматора 12 по соо ветствующим входам. Если выбрать эти коэф фициенты, например, так, чтобы -. 121 21 К. П1 .. II ,2 то выражение для U,, можно переписать в виде К-и, И ВХ : Применение переменной структуры преобразователя позволило существенно увеличить точность преобразователя, расширить цинакчйческий диапазон входного сигнала практи чески, HSf снижая при,этом быстродействия по сравнению с применяемыми узкодиалазонньтми преобразователями. Как видно аз приведенных выше формул, в степень воэводится разность между входными напряжением UBX и некоторым опорным (пороговым) (UBX -LTn-i )f (УВХ -Unj - Unj кубатора иквадратора соотве ственно, Нсли вь брать, tt опорньж точек, то, очевидно, во столько же раэ расширится динамический диапазон входного сигнала для данного узкодиапазонного преобразователя, Сдругой стороны, пусть приведенная погре ность уэкодиапазонного преобразователя составляет J %. Она, очевидно, является определяющей в общей погрешности устройства. .Обозначим: д - абсолютная погрешность узкодиапазонного преобразователя moix и п .-Un.-V г - коэффициент расширения диапазона Входного сигнала. По определению ( пi Тогда, с учетом расширения, бупем иметь д r-mai{U,-U) Н maxUgj () h Здесь X - приведенная погрешность преобразования с учетом расширения. Таким образом, показано уменьшение погрешности для предлагаемого кубатора. Аналогично можно показать уменьшение погрешности пля квадратора. Описание составлено цля случая .4 3. Очевидно, что быcтpoдeйc виe (а следовательно и полоса пропускания) устройства определяется быстродействием составляющих его элементов. Поэтому, если выбрать полосу пропускания ключей, сумма- торов и пороговых элементов заведомо большей, чем для узкодиапазонных преобразователей, то полоса пропускания устройства в целом будет в основном определяться быстродействием узкопиапазонных преобразовав телей. Среди положительных качеств предлагаемого устройства следует отметить точность преобразования, широкий динамический и частотный диапазон входного сигнала, а также простоту миниатюризации преобразователя. Предлагаемый преобразователь может найти применение в информационно-измери- тельньгх системах для определения объемов, а также в системах для определения пара-метров случайных процессов и в частности при определении коэффициента асимметрии. Формула изобретения Устройство для в оаведения в куб, содержащее узкодиапазонный кубатор, подключенный к выходу первого сумматора, один вход которого соединен с источником входного сигнала, а другие с выходами пороговых элементов первой группы, входами подсое- динеиньк к источнику входного сигнала, вььход первого сумматора подключен к одному из входов второго сумматора и ко входам noporoBbix элементов второй группы, первые выходы которых подключены к другим входам второго сумматора, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности и расширения динамического диапазона, в него введены ключи, сумматоры и узкодиапа зонный квадратор, подключенный к выходу второго сумматора, соединенного через первую группу ключей, управлякэщие входы которых подключены к выходам пороговых элементов второй группы, с первыми входами третьего сумматора, другие входы которого связаны с выходом узкодиапазонного квадратора и третьими выходами пороговых элементов второй группы, выход узкодиапазонного кубатора соединен с первым входом четвертого сумматора, другие входы которого соединены со вторыми вь одами пороговых элементов первой группы через вторую группу ключей, связанных правляющими входами с третьими вьгходаи пороговых-элементов первой группы.

поаклютены к выходам первого и третьего сумматоров.

Источники информации, принятые во внимание при експертизе;

8

1.Авторское свидетельство Л.КЛ. G 06 а 7/20, 1972.

2.Авторское свидетельство Л.кл, С Об Q 7/20. 1962.