Импульсный функциональный преобразователь Советский патент 1978 года по МПК G06G7/26 

1

Изобретеиие относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при моделировании нелинейных с 1стем, а также в системах автоматического регулирования.

Известен функциональный преобразователь, содержащий блок преобразования входного напряжения во временной интервал и множительно-суммирующий блок 1.

Недостатком известного является пониженное быстродействие, обусловленное использованием сглаживающих фильтров при преобразовапии одного из входных сигналов во временной интервал.

Извеетен также преобразователь, содержащий генератор импульсов, элементы И, ключи, резисторы, усилитель с,.усредняющей обратной связью и многоканальный распределитель импульсов, выполненный на ечетчике и дещифраторе .2.

Недостатком известного является сложность регулировки выходного сигнала в узлах интерполяции, в частности, при необходимости изменить выходной сигнал в i-ом узле, ие изменяя его в остальных узлах, требуется производить регулировку всех резисторов, начиная с i-1.

Наиболее близким техническим реп1ением к изобретению является импул)Спый функn,iioHa.4bHbiii иреопоазователь, содержание

генератор импульсов, соедипеннып выходом с входом многоканального распределителя импульсов, подключенного выходом к входу генератора пилообразного напряжения, выход которого через первый масщтабный резистор соединен с входом нуль-органа, подключенным также через второй масщтабпый резистор к первому входу импульсного функционального преобразователя, причем второй вход преобразователя через ряд параллельных цепей, каждая из которых состоит 113 последовательно соедипенных регулируемого резистора и ключа, подключен ко входу выходного усилнтеля с усредненной обратной связью 3.

Недостатком известного является сложность регулировки выходного сигнала в узлах интерполяции.

Целью изобретения является упрощение настройки преобразователя.

Для этого в импульсный функциональный преобразователь дополнительно введены группа элементов И, триггер и последовательно соединенные источник оиорного напряжения, третий масштабный резистор и ключ, выход которого подключен к входу нуль-органа, а управляющий вход соединен с выходом триггера, подключенного входом к выходу нуль-органа, и с первыми входами J.i( tiri4)ii 11 группы, сосяииенпых ВТОрыми ЕлОДс.ми С выходами многс :.калькзго распределителя импульсов и подключенных выходами к управляющим входам ключей ряда параллельных ключей.

Это позволяет обеспечить независимую регулировку выходных сигналов в узлах интерполяции. Регулировка резистора, определяющего величину выходного сигнала в г-ом узле, влияет иа положение только двух смежных участков (i-1, i) и (i, t+1). При настройке характеристики преобразователя выходной сигнал в каждом из узлов регулируется независимо, а между согедн11Ми узлами обеспечивается линейная и1Г1С)).поляЦИЯ.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, блок-схема.

Устройство содержит генератор импульсов 1, выход которого подключен к входу многоканального распределителя импульеов 2. Количество выходов распределителя 2 равно числу узлов интерполяции п. К одному из выходов распределителя 2 подключен генератор пилообразного напряжения 3, на выходе которого формируется линейно-нарастающее напряжение Up в течение п периодов генератора 1, а затем проиеходит возврат в исходное состояние. Выход генератора 3 через первый маештабный резистор 4 подключен к входу нуль-органа 5. Вход нуль-органа 5 также соединен через второй масштабный резистор 6 с первым входом преобразователя t/i и через третий резистор 7 и дополнительный ключ 8 со входом опорного иапряжения (Уоп- Выход нульоргана 5 через триггер 9 подключен к управляющему входу ключа 8 и первым входом группы из п элементов И 10. Вторые входы элементов И соединены с соответствующими выходами распределителя 2. Выходы элементов И группы подключены к управляющим входам ключей 11, включенных в ряд параллельных цепей, с помощью которых осуществляется подключение второго входа преобразователя (на который подается напряжение 1/2) через соответствующий регулируемый резистор 12 этих цепей к входу выходного усилителя с усредняющей обратной связью 13.

С помощью элементов 4-13 формируется выходное напряжение

f/B«x -f(0,

где f(Ui) -кусочио-линейная функция от напряжения на первом входе преобразователя.

Работа импульсного функционального преобразователя происходит следующим образом.

В начале рабочего цикла, когда напряжение на выходе генератора пилообразного напряжения 3 равно нулю, нуль-орган 5 и триггер 9 находятся в положении, ири котором все элементы И 10 оказываются зякрытыми, а цепк резисторов / и 12 отключенными ключами 8 и 11.

После того как напряжение на выходе генератора 3 станет равным по абсолютному значению входному напряжению f/i, срабатывает нуль-орган 5. Это произойдет в момент, отстоящ.ий от начала цикла на время

Л,, ff

р max

где Т -интервал между импульсами, выдаваемыми генератором 1; f/pmax - максимальная величина развертывающего напряжения. Время /I можио представить как сумму целого числа а интервалов т и некоторого времени р в-т, где .

, (а + в)т.

После срабатывания нуль-органа 5 переключается триггер 9, и }ia его выходе появляется сигнал, поступающий на первые входы группы элементов И 10 и уиравляющий вход ключа 8. Под действием сигиала с триггера 9 и сигнала, поступающего с многоканального распределителя 2, переключится один из элементов И 10, номер которого равен числу а. Переключение этого элемента приводит к включению соответствующего ключа 11. В результате иа вход усилителя с усредняющей обратной связью 13 будет подан ток

i,,.

где go. - величина регулируемой проводимости в цепи, имеющей номер а из ряда параллельных цепей, в которые включены резисторы 12.

Также под действием сигнала с выхода триггера 9 проиеходит замыкание ключа 8 и на вход нуль-органа 5 подается дополнительное опорное напряжение {/оп, смещающее точку срабатываиия иуль-органа 5 на величину

Up max

Ш

Появление смспипои,сго ci;iTia.ia н)ип()Д1Г1 к возврату ну,чь-оргаиа 5 и исходное иотожение. Одиако триггер 9 остается во включенном положении, так как оп переключается передним фронтом импульса на выходе нуль-оргаиа 5 и ток ii продолжает поступать на вход усилителя 13. В момент времени

f, (а + 1) т

произойдет очередное переключение многоканального распределителя 2, ключ, соответствующий числу а, отключится, ключ, соответствующий числу (а+), включится и иа вход операционного усилителя с усредняющей обратной связью 13 будет подан ток

i.+i 2-g.+v

где g,,, 1 - величииа регулируемой проводимости в цепи, имеюп1ей помер (и+1). iOK будет поступать на вход зсклителя 13 до повторного переключения триггера 9, которое произойдет в момент времени /3 при повторном срабатывании нуль-органа 5 /3 : (tJ, + Д/-/) -- (а + 1 -}- в) т. После переключения триггера 9 ток на входе усилителя 13 снизится до нуля и сохранится таким до следующего цикла. Таким образом, за один цикл работы мноюканальИого распредели -. 1Я будет подан заряд 0 «-Л.-А)+;+1(а-д. Напряжение на выходе операционного усилителя с усредняющей обратной связью {/вых пропорционально заряду 0 с коэффициентом пропорциональности К: t/«x ) + ff.,lB. При изменении 0 от О до 1 f/вых изменяется линейно от Kifz g ДО KUz gr - iВыбирая величины g, пропорциональными заданным ординатам функции f(t/i) в узлах интерполяции, можно обеспечить моделирование кусочно-линейной функции с равномерным расположением узлов интерполяции по оси абсцисс и независимой регулировкой ордпнат в узлах. Формула изобретения Импульсный функциональный преобразователь, содержащий генератор импульсов, соединенный выходом с входом многоканального распределителя импульсов, подключенного выходом к входу генератора пилообразного напряжения, выход которого первый масштабный резистор соединен с входом нуль-органа, подключенным также через второй масштабный резистор к первому входу импульсного функциональlioi о П 1еобра:ниватгля, причем второй вход пр10бразоиателя чгрез ряд иаралле.мьных цепей, каждая пз которых состоит из последовательпо соединенных регулируемого резистора п ключа, подключен к входу выходного силг1те,1Я г усредняюиКГ (Hlparпой связью, о т л и ч а ю Щ и с я тем, чю, г целью унроп-1ения иастройкн преобразоиате.чя, в преобразоватс.чь дополнитс.чмю внедспы грунна у.КМеитов П, триггер : последовательно соедннеипые источиик опорного напряжения, трети) масштабный резистор и ключ, выход которого подключен ко входу нуль-органа, а управляюгции вход сог-дппен с выходом три -гера, подключенного входом к выходу нуль-органа, и с первыми входами элемеитов И группы, соединенных вторым входами с выходами многоканального распределителя импульсов и подключенных выходамп к управляющнм входам ключей ряда параллельных цепей. Источник нформацин припятые во внимание при э чсперт зе 1.В. Б. Смолов «Аналоговые вычислт тельные , М., Высшая школа, 1972, с. 301-303, рис. VI-71. 2.Г. Е. Пухов «Справочник по аналоговой вычислительной гехнпке, Киев, «Техника, 1975, е. 195, рис. 3.46. 3.Патент США N° 3689. 754, кл. 235- 197, онубл. 1972.