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

Изобретение относится к области вычислительной техники и может найти широкое применение при разработке функцио нальных преобразователей для ЦВМ, а та же при построении расходомеров, для измерения действующего значения напряжения. Известно устройство для извлечения квадратного корня, содержащее источник опорного напряжения и последовательно включенные в замкнутый контур два интегратора и нуль-орган, один из входов которого подключен к источнику преобразуемого сигнала, а также блок преобразования интервала времени, пропорционального корню кваарагному, в аналоговый сигнал ГЛ . Однако это устройство имеет невысокую точность вычисления квадратного корня. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является пре обрйзователь, который, как и данное устройство, содержит масщтабные резисторы генератор опорных частот и блок нормирования по амплитуде, входы которого подклю гены к выходам нуль-органа и источника опорного напряжегшя, а выход черва фильтр, непосредственно и через аналого-цифровой преобразователь соединен соответственно с аналоговым, импульсным и цифровым выходами устройства| 2j Однако это устройство не обеспечивает вы- сокой точности вьмисления. Целью данного изобретения является повьЕцение точности работы устройства. Указанная цель достигается тем, что устройство содержит последовательно включенные дополнительный блок нормирования по амплитуде и два интегратора переменного тока, выход последнего на которых через первый масштабный резистор соединен со входом нуль-органа, подключенного через второй и третий масштабные резисторы соответственно к источнику опорного напряжения и ко входу устройства, один кз входов дополнительного блока нормирования по амплитуде подключен к источнику опорного напря жения, а его другой вход и кход синхронизации аналого-цифрового преобразователя подключены к генератору опорных частот. На фиг. 1 приведена блок-схема уст- ройства для извлечения квадратного корня На фиг. 2 приведены временные диаграммы работы устройства. Устройство содержит генератор опорных частот 1, блок нормирования по амплитуде 2, интеграторы переменного ток 3 и 4, масштабные резисторы S, 6 и 7 нуль-орган 8, блок нормирования по амплитуде 9, источник опорного напряжения 10, аналого-цифровой преобразователь 1 и фильтр (фильтрующий усилитель) 12, Устройство работает следующим образом, С выхода генератора опорных час тот 1 для управления блоком нормирования по амплитуде 2 поступает последовательность импульсов с частотой i и скважностью 9 2, в результате чего на выходе блока 2 имеется также последовательность импульсовИ- и J (фиг. 2 с частотой следования i. и скважностью Q 2 и фиксированной амплитудой импульса UQ в точности равной- выходному напряжению источника опорного напряжения 1О. Интеграторы переменного тока 3 и 4 построены таким образом, что интегриру ют только переменную составляющую входного напряжения, амплитуда которог в данном случае равна1Гд/2 . При достаточно большом коэффициенте усиления усилителя интегратора 3 и надлежащем выборе разделительных емкостей можно полагать, что емкость С первого интегратора 3 заряжается постоянным током ТГд/ 2Т во время действия импульса. В этом случае изменение выходного напряжения первого интегратора ,у- во время действия импульса на входе мож но найти из следующего уравнения t)xi -u. -t. (1) BblxS С 2-R-C При достаточно большом коэффициенте усиления усилителя интегратора 4, надлежащем выборе разделительных емкостей можно показать, что изменение в ходного напряжения второго интегратора 4 будет происходить по следующему законуВЫХ4. 2(1 С в формулах (.1) и (2) отсутствуют постоянные интегрирования по- той при0чине, что они отфильтровываются разделительными емкостями интеграторов 3 и 4. На вход нуль-0 1гана 8 поступает переменный сигнал с выхода интегратора 4, Нуль-орган 8 предназначен для того, чтобы выделять переходы через нуль суммарного сигнала, существующего на его входе, который образуется с помощью токов, протекающих через резисторы о (, Ь 7 ( я ). Если за ось абсцисс принять ось t , а за ось ординат принять ось, совпадающую с линией, проходящей через максимальное по модулю значение напряженияН-ц л д то выходное напряжение интегратора 4 можно записать в Виде следующих выражений:Отрицательная полуволна . 8ЫХ4--Цт с-Положительная полуволна 13о о 2CRC1 Константа Ь равна максимальному значению выходного сигнала интегратора 4 32( i Входное напряжение нуль-органа 8 показано на временной диаграмме. U -это часть входного напряжения 11 , попадающего с определенным коэффициентом деления на вход нуль-органа 8. Из временных диаграмм видно, что, меняя напряжение TJ.jj , можно изменять моменты перехода через нуль результирующего сигнала, формируя тем самым некоторую длительность импульса -ty , которую можно найти из следующих рассуждений. Момент перехода результирующего сигнала через нуль соответствует тому, что входной ток 1 нуль-органа 8 практически равен нулю, T.e.tJs Oi, 7 Последнее равенство можно з-аписать следующим образом: Uo 1± li zi Из этого выражения получаем выражение дляi КАТ 1ьт,

где

и.

,-|.

u 2(

зователя 11 поступают выходной сигнал от блока 9 и импульсы заполнения, следующие с частотой f от генератора опорных частот 1. Код на выходе преобразователя 11 равен N fjSrfj Л

Длительность импульса на нуль-органа в равна yдвoeннo fy знач ПИК) t , т.е. t г 2t.

В настроенной схеме выполняется отношение

.2

кт ju

0.

Таким образом, получаем:

pRrir .,

n-Yu7.

где

К„-2

т.е. длительность импульса в последовательности импульсов на выходе нульоргана 8 пропорциональна корню квадратному из входного напряжения tJ j( . Последовательность импульсов с выхода нуль-органа 8 поступает на вход блока 9, который придает импульсам стабильную и постоянную амплитуду II д . Затем последовательность импульсов поступает на вход фильтрующего усилителя 12, выходное напряжение которого можно найти по следующей формуле:

,

коэффициент передачи фильтру%гдеющего усилителя 12,

«Кп-К

г

Для получения цифрового эквивалента i-(j на вход аналого-цифрового преобраФормула изобретения

Устройство для извлечения квадратного корня, содержащее масштабные резисторы, генератор опорных частот и блок нормирования по амплитуде, входы которого подключены к выходам нуль-органа и источника опорного напряжения, а выход через фильтр, непосредственно и через аналого-цифровой преобразователь соединен соответственно с аналоговым, импульсным и цифровым выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства, v оно содержит последовательно включенные дополнительный блок нормирования по амплитуде и два интегратора переменного тока, выход последнего из которых через первый масштабный резистор соединен со входом нуль-органа, подключенного через второй и третий масштабные резисторы соответственно к источнику опорного напряжения н ко входу устройства, один из входов дополнительного блока нормирования по амплитуде подключен к источник опорного напряжения, а его другой вход и вход синхронизация аналого-цифрового преобразователя подключены к генератору опорных частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Темников Ф. Е. и др. Математические развертьтающие системы. Изд-во Энергия, М., 1970, с. 89-90, рис. pHCi 5-2.

2.Справочник до аналоговой вычислительной технике, под ред. Г. Е. Пухова Киев, ИЗД-ВО Техника, 1975, с. 184188, рис. 3.41.