Вычислительное устройство Советский патент 1979 года по МПК G06G7/12 

I

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может ипользоваться в аналоговых вычислительных устройств

Известны вычислительные устройства

ilb-l Одно из известных устройств ij содержит нелинейный преобразователь, состоящий из резистора и диода, инжекцио№ный диод и фоторезистор.

Недостатком этого устройства является его низкая точность , т.к. функциональный преобразователь такого вида отличается большой погрешностью. Кроме того, сопротивления диода и фоторезистора зависят от температуры, что сказывается на точности устройства.

Другим недостатком этого, устройства является ограниченные функциональные возможности, т.к. оно позволяет выполнять только одну операцию умножения сигналов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является вычислительное устройство 2 содержащее усилитель, две цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных масштабного резистора и элемента с управляемым коэффициентом передачи, управляющие входы элементов с управляемым коэффвдиентом передачи соединены с выходом усилителя.

Устройство выполняет только две операции - умножает и делит входные напряжения. Следовательно к недостаткам его следует отнести узкие функциональные возможности.

Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, за счет выполнения операции воздействия в квадрат и извлечения квадратного корня.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит схему сравнения, последовательно соединенные генератор линейно изменяющегося напряжения и ключ, коммутатор, выход которого соединен с одним выводом элемента с управляемым коэфф щиентом

передачи первой цепочки, второй вывод которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с первым входом устройства, а выход через ключ соединен, со входом усилителя, второй вход устройства соединен с одним выводом элемента с управляемьш коэффициентом передачи второй цепочки и первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с другим выводом элемента с управляемым коэффициентом передачи второй цепочки, а третий вход коммутатора является треть им входом устройства, другие выводы масштабных резисторов соединены с шиной нулевого пьтенцилпа,

На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства. Оно содержит генератор линейно изменяющегося напряжения 1, ключ 2, усилитель 3, обладающий свойством запоминания вы- ходнсго напряжения, элементы с управляемым коэффициентом передачи 4 и 5 (например, спаренные - оптрон, подогревное термосопротивление, два палевых транзистора и т.п.) коммутатор 6, схему сравнения 7, масштабные резисторы 8, 9 клеммы входных сигналов Ю, 11, 12 клеммы выходных сигналов 13, 14. В схеме масштабные резисторы 8 и 9 имеют одинаковые номиналы и подобраны с высокой точностью, а управляемые сопротивления также имеют идентичные передаточные характеристики.

В исходном состоянии генератор линейно изменяющего напряжения 1 периодически вырабатывает импульс плавно изменяющегося напряжения, ключ 2 закрыт потенциалом, поступающим со схемы сравнения 7, на выводах устройства сигналы отсутствуют.

Рассмотрим работу -устройства при воздействии в квадрат и делении.

На входы 10 и 11 подаются напряжения и « Ug , с.оответственно, коммутатор 6 коммутирует цепь aS. Ключ 2 открывается и изменяющееся Нгэпряжение через него поступает на вход усилителя 3, который своим выходным сигналом воздействует на управляемые сопротивления 4 и 5, плавно их умеш: шая. На выходах делителей, образова(ных Масштабными резисторами 8 и 9 и элементами с управляемь М коэффициентом передачи 4 и 5, будут изменяюшие-

Я.

и.

и

,

V R

где R

.R

-сопротивления гмюмеи 2

тов 4, ;

R g, 9

-сопротивления масш- табных резисторов 8-и 9 соответстве }но.

Так как R То, (м. описание о 7 -J-i 2

выше; то

.Г.

Очевидно, наступит MOAiOiiT, будет выполняться условие

2

:

к,

R. +RC

При наступлении этого момента, схема сравнения вырабатывает потенциал, при котором ключ 2 закроется. Усилитель 3 будет хранить, напряжение, которое действовало на его входе в момент наступления равенства (1) (для выполнения операции запоминания, достаточно в качестве входного каскада поставить, последовательно включенные, диод и емкость, а усилитель должен иметь большое входное сопротивление).

Очевидно, на время запоминания усилителем выходного напряжения, коэффициент передачи делителей, образованных RV ,. ,RO.Q также будут постоянныt jy

После наступления равновесия коммутатор коммутирует цепь аЬ. На вход делителя, образованного R и будет

Ug RS

и.

поступать напряжение R -v R (2)

-,

На выходной клемме 14 будет напряг.

Ug- U2 .

J и.

я-R,

где

и;

Следовательно вых и

л «2 г

т.е. устройство позволяет возводить в квадрат напряжение и результат делить на другое входное напряжение.

Если взять и постоянным, то устройство возводит в квадрат входное напряжение и .

При U -con$tycTpoftCTBO позволяет nt лучить обратную величину (Jg .

При извлечении квадратного корня устройство работает следующим образом.

Исходное состояние схемы такое же как и в предыдущем случае. Коммутатор коммутирует цепь а5.

Работает схема также как « в перовом случае до наступления момента равновесия, для которого будут справедливы равенства.

и

и,-к, и,-и

BblX

вых

Из этих уравнений можно записать выражение (3). После равновесия коммутатор, переключаясь, коммутирует цепь аг. При этом будет выпол Бь.х, 5 няться условие Unv,,v , U-, -К . Но из

следовательно.

и

2)

,-..

и

е. устройство целит два

вых

входных напряжения, извлекает квадратный корень из результата и умножает все это на третье входное напряжение.

При ( COnCjt , устройство извлекает квадратный корень из входного напряжения. При Uj-COnst , устройство извлекает квадратный корень из величины обратной входному напряжению

Умножение и деление устройство производит следующим образом.

Исходное состояние такое как в первом случае.

При равновесии схемы выполняется условие

,(4)

После этого коммутатор коммутирует цепь а г. Очевидно, для этого случая будет справедливо равенство:

|(4 Uвыx/ э

К tua

следовательно

UaU

и

и.

ВЫХ,

т.е. устройство умножает два входных напряжения и делит на третье напряжение. При (J..-Constj устройство делит два напряжения

Операцию умножения и деления можно выполнить и другим способом. Для

ЭТОГО необходимо коммутатор поставй ь в положение аг. Ьосле уравновещивання схемы можно записать два уравнения.

и, и.

и,-к

и

вых.

Из первого уравнения значение К подставим во второе, после этого будет иметь:

БЬ1Х,2 из

т.е. устройство умножает два напряжения и делит на третье.

Исходя из описания работы устройств ва можно сделать вывод, что оно значительно превосходит известные вычислительные устройств в отношении функциональных возможностей.

Применение предлагаемого устрсАсгва Б условиях, где необходимо рющать широкий круг вычислительных задач, д&ет значительный экономический эффект.

Ф

ормула изобретения

Вычислительное устройство, содержащее усилитель, две цепочки каждая из которых состоит из последовательно соединенных масштабного резистора и элемента с управляемым коэффициентом передачи, управляющие входы апементов с управляемым коэффициентом передачи соединены с выходом усилителя, отличающееся тем, что, с целью расширени я функциональных возможностей за счет выполнения операции возведения в квадрат и извлече шя квадратного корня, оно содержит схему сравнения последовательно соединенные генератор линейно изменяющегося напряжения и ключ, коммутатор, Ыз1ход которого соединен с одним выводом элемента с упра&ляемым коэффициентом передачи первой цепочки, второй вывод которого соединен с первь м входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с первым входом устройства, а выход через ключ соединен со входом усилителя, второй вход устройства соединен с одним, выводом элемента с управляемым коэффиц ентом передачи, второй цепочки и первым входом коммутатора, второй вход -. которого соединен с другим вь1водом эдемента с управляемым коэффициентом передачи второй цепочки, а третий вход коммутатораявляется третьим входом устройства, другие выводы масштабных

резисторов соединены с шиной нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 226288, кл. G06 G 7/16.

2.Патент США № 3423579, кл. 235-194, 1969.

евыхг