Устройство для извлечения квадратного корня Советский патент 1978 года по МПК G06G7/20 

Изобретение относится к области аналговой вычислительной техники н может быть использовано в вычислительных машинах и моделирующих устройствии

Известно устройство для извлечения квадратного корня, содержащее блок срав- г нения, входы которого подключены кылходу источника входного сигнала и выходу бпока умножении, электронны и ключ, кватуюший генератор, генератор такговой частоты и цифро-аналси овый преобраэоватепь, причем входы ключа связаны с выходами бпока сравнения и квантую1Юго генератора, выход ключа соединен со счетным входом счетчика, вход сброса счетчика подкшочен к генератору тактовой частоты, а выходы счетчика соединены с оифро-андлоговым преобразователем, подключенным Тгвоим выходом к входам блока умножения l,.

Недостаток устройства - сложная схек/гаая реалгзадия, что не позволяет ;Использовать его при проектирсжании ана логовых. вычислителей в виде гибридных интегральных схем.

Наиболее близким: к предложенному изобретению является устройство, которое содержит неуравновешенный резистивный мост и усилитель, выход которого является выходом устройства Г21.

Недостатки этого устройства - низкая .точность операции извлечения квадратного корня, обусловленная нелинейностью функции преобразования неуравновешенного резистнвного моста я непостоянством его чувств нтепьности преобразования, а также низкоь быстродействие устройства в результате инерционности процессов нагрева фоторвзнстора и терморезистора и iqx iiecca теп попередачи между фоторезистором и Tepivc(b резистором, находяшихся в непосредствен ном тепловом кюягакте.

Цепь изобретения - повышев1Ю точнооти и быстродейств1ш. : Это достигается тем, что предложенное устройство содержит управляемый ге- нератор линейного нащжжения, ли юйный преобразователь напряжение-сонротивл вние, управляемый источник питания моста, эталонный резистор и два блока сравнения, первый вход одного из которых подключен к входу устройства, второй вхоп подсоединен к первой клемме выходной диагонали неуравновешенного резне- тивного моста, а выход этого блока сравнения через управляемый генератор линей ного напряжения соединен с вxoдa fи усилитепя н линейного преобразователя напряжение-сопротивление, включенного между первой клеммой диагонали питания не- уравнове шенного резистивного моста и его второй клеммой выходной диагонали, которая соединена с одним выводом эталонн го резистора, второй вывод которого соединен со второй кпеммой диагонали питания неуравновешенного резистивного моста, и первым входом второго блока сравнения, второй вход которогоподключен к выходу усилителя, а выход соединен с входом управляемого источника питания моста, выходы которого соединены с соответствующими клеммами диагонали питания неуравновешенного резистивного мо та вторая клемма диагонали питания которого соединена с третьим входом вто рого блока сравнения. На чертеже изображена структурная схеме устройства для извлечения квадратного корня. Устройство содержит неуравновешен ный реэистивный мост 1, линейный преобразователь 2 напряжение-сопротивление эталонный резистор 3, управляемый источник 4 питания моста, блоки 5 и 6 сра нения, управляемый генератор 7 линейного напряжения и усилитель 8. Устройство для извлечения квадратно го корня работает следующим образом. В исходном состоянии напряжениеН, на входе устройства т. а. на первом входе блока 5 -сравнения .отсутствует. Напряжение на втором входе блока 5 сравнения в этом опучае также отсутствует, следова тельно на выходе блока 5 сравнения и на входе и выходе управляемого генератора 7 напряжение равно нушо. При этом, напряжение и на входе линейного преобразователя 2 напряжение-сопротивление вследствие отсутствия напряжения на выходе управляемого генератора 7 линейного напряжения равно нулю. В этом случае выходное сопротивлениеТг „ линейног о преобразователя 2 напряжение-сопротивле ние, включенное в плечо неуравновешенного резистивного моста 1, равно сопротивлению R о эталонного резистора 3. Напв выходной днагоаали |1шкение . VI ивуравновещенного резистивного моста 1 отсутствует, так как последний оказывает сбалансированным, независимо от наличия или отсутствия напряжения в диагонали пи тания, которое является выходным напряжением управляемого источника 4 питания моста. Такое состояние устройства будет сохраняться до тех напряжение и на входе устройства будет отсутство- вать, при атом напряжение на выходе устройства также равно нулю, Если входное напряжение не равно нулю, т, e., то на выходе блока 5 сравнения появляется разностный сигнал 0 который является управляющим, для управляемого генератора 7 линейного напряжения. Последний, например, интегрирует его в течение промежутка Вре мени, пока не установится равенство напряжений на обрих входах блока 5 сравнения т, e.lf2 ХГ 2; Интегрирование разностного сигнала и - Г приводит к появлению и возрастанию напряжения ТГ j на входе линейного преобразовате ля 2 напряжение-сопротивление и, соот ветственно, к изменению сопротивления 1 JJ плеча.jKOTOpoe в этом случае будет определяться выражением к,-Кэ{14.кгг,). где К - постоянный коэффициент передачи линейного преобразователя 2 напряжение-сопротивление. При этом баланс неуравновешенного резистивного моста 1 нарушается. Одновременно с появлением напряжения VK на выходе управляемого генератора 7 пикейного напряжения на входе и, следовательно, на выходе усилитепя 8 появляется сигнал В этом случае выходное напряжение усилителя 8 является входным напряжением для блока 6 сравнения и определяется выра кением , где к- постоянный безразмерный коэффициент, численно равный вёличине К. На выходе блока 6 сравнения появляется разностный сигнал U « Э так как напряжение TJ g на эталонном ре«зисторе 3 до этого момента было равно нулю. Интегрирование разностного напряжения iTy входе управляемого источника 4 питания моста приводит к появлению на его выходе и, следовательно, в диагонали питания неуравновешенномоста 1 напряжения }. реЗНСТИВНОГО JL. асицгзитюппг VHUI-. Причем по мере интегрирования р ностн го сигнапаЦ-U 3 напряжение Ug на эталонном резисторе будет стремиться 11 . Изменение11| будет происходить до тех пор, пока U g не станет рав ным и j , То е. пока не установится равенство в этом случае в соответствии с теорией неуравновешенных мостов налряже ние разбаланса в выходной диагонали1Г и апряжение на эталонном резисторе. соответственно определяются выражениямиIT -1 IT Z 2 Э . TJ.U. -о . э д Подстав1 яя в вырал ение 5 значения jj М и g , взятые соответственно из вы раженийД и Заполучим., решая выражение 5 относительно U п закон изменения напряжения в диагонали питания неуравновешенного резистивного моста 1, при котором выполняется условие (з 2и;{1 0.,.- (6) Аналогично, подставляя в выражение 4 значения Ц ,11 j взятые из выражений 3 и .6, получим с учетом выражения 2, что OC O-STT-U. Выражение 7 дает величину напряжения, которое сравиквается в блоке 6 сравнения с напряжением на вхрде устро ства. Как голькоЦ станет равным V.- i s. выполняется условие ., рост напряжения на выходе управляемого генератора 7 линейного нaпpяжeнvш прек ратится, и на выходе его и, следователь но, на входе усилителя 8, а также на выходе всего устройства для извлечения квадратного корня, как следует из выражением 7 и 8 установите равным Так как величины К и К равны друг- , другу, то в этом случае Л1апряжение на выходе устройства равно K Г2.fu: Таким образом, величина напряжения на выходе устройства пропорциональг на корню квадратному от величины напряжения на входе устройства. .Формула изобретения Устройство для извлечения квадратного корня, содержащее неуравновешенный резистивный мост и усилитель, выход которого является выходом устройства, о т п и ч а ю Ще е с я тем, что, с целыо повышения точности и быстродействия, оно содержит управляемый генератор линейного напряжения, линейный преобразователь напряжение-сопротивление, yпpaвляe fЬ й источник питания моста, эталонный резистор и два блока сравнения, первый вход одного из которых под1шючен к входу устройства, второй вход подсоединен к первой клемме выходной диагонали неуравновешенного резистивного моста, а выход этого блока сравнения через управляемый генератор линейного. напряжения соединен с входами усили-г теля и лгогеиного преобразователя напрягкение-сопротивиение, включенного меж-ду первой клеммой диагонали питания неуравновешенного резистивного моста и его второй клеммой выходной диагонапи; которая соединена с одним выво- дохт эталонного резистора, второй вывод которого соединен со второй клеммой диагоналипитания неуравновешенного реаистнЕного моста, и первым входом второго блока сравнения, второй вход которого по/ колочен к выходу усилителя, а выход соединен ,с входом управляемого нсточ- -. ннка питания моста, выходы которого соединены с соответствующими клеммами диагонали питания неуравновешенно-; го резистивного моста, вторая клемма диагонали питания которого соединена с третьим входом второго блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1 Авторское свидетельство СССР № 294150, кл, Q 06 Q 7/20, 1969. 2, Авторское свидетельство СССР № 374619, кл. Q 06 С .