Устройство для воспроизведения функций Советский патент 1979 года по МПК G06G7/26 

I

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в автоматике для воспроизведения переменных коэффициентов по методу кусочно-постоянней аппроксимации при временном представлении аргумента.

Известны блоки переменных коэффициентов, используемые в аналоговой технике щтя воспроизведения функций и содержащие генератор линейно растущего напряжения, десятичный счетчик импульсов, операционный усилитель, ключевые элементы, блок запоминания, регистр и источники опорного напряжений Щ. Указанные устройства отличаются сложностью структурной схемы и значительными аппаратурными затратами.

Из известных устройств доя воспроизведения функций наиболее близким по теитческому решению является устройству, содержащее генератор импульсов, операционный усилитель, последовательно включенные счетчик импульсов и деашфратор, выходы которого соединены с управляющими входами аналоговых ключей 2.

Известное устройство позволяет воспроизвО дить ограниченный класс функций, так Kak оно имеет источник опорного напряжения и генератор линейно-изменяющегося напряже1шя одной полярности. С помощью таких устройств невозможн1э моделирование неоднозначных функций переменных коэффициентов.

В известном устройстве структура характеризуется, обязательным наличием электромеханических элементов, что снижает его быстродействие, увеличивает габариты устройства и энергопотребление.

Целью данного изобретения является рааиирение класса воспроизводимых функций и ув&личеттае быстродействия устройстваПоставленная цель достигается тем, что в .устройство введены дополнительный; аналоговый ключ, разделительные конденсаторы, второй генератор импульсов, триггер цикла, элемент И, элемент задержки, модулятор и щирокополосные сегнетопьезотрансформаторь, вход каждого из которых через последовательно соединенные аналоговый ключ и разделительный конденсатор соединен с выходом модулятора, вход кощрого является входом устройства, выход каждого широкополосного сегиетопье-зитраисф.) мйтора подключен ко входу дополнительного аналогового ключа, управляющий вход которого и управляющий вход модулятора подключены к выходу второго генератора импульсов, причем выход дополнительного аналогового йлюча подсоедпиен ко входу onej aiwoHHoro усилителя, выход которого является выходом устройства, установочный вход счетчика импульсов и единичный вход триггера цикла связаны с управляющим входом устройства, единичный вы. ход триггера цикла через элемент задержки подключен к первому входу элемента И, ко второму входу которого подсоединен выход первого генератора импульсов напряжения, а нулевой Bkdft триггера цикла соединен с выходом счетчика импульсов. На чертеже представлена функциональная схема устройства для воспроизведения функций. Устройство дан воспроизведения функций содержит п идентичных широкополосных сегнетопьезотрансформаторов 1, каждый из которых со стоит из разделительного электрода 2, секции во буждения.З с входным электродом 4 и генераторной секции 5 с выходным электродом 6, Выходные электроды 6 со йййёнь1й- Ч-ерёГ дополнительный аналоговый ключ 7 подсоединены ко входу операционного усилителя 8. Входные электроды 4 сегнетопьезотрансформаторов 1 подклю чены к клеммам установки 9 и через разделительные конденсаторы 10, аналоговые ключи 1Ь и модулятор 12 связань с выходом генератора импульсов 13 и выходами дешифратора 14, вход которого соединены со счетчкком импульсов 15 к счетному входу которого подсоединены после довательШ соединенные элемент И 16 и генератор импульсов 17. Еданичный выход триггера цикла 18 подключен к элементу задержки 19, а к единичному входу триггера 18 подключена клемма 20, явпяйщздея у1трШЖ ШЁ 1ВХОЙОм усгоойства, иустановочный вход счетчика импулков 15, Кпецма 21 является выходом устройства, а клемма 22 - входом устройства. Клеммы установки 9 служат для электрической настройки широконолосньк сегиетопьезотрансфо маторов 1, с помощью каждого из которых вос ЩГбйзйедйтет отдельййя ОрдинаГа ступенчато- аппроксимированной функции: переменного во вре мени коэффициеига. В основу электрической настройки положена зависимость коэффициета передачи по напряже1шю К широкополосных сегнетопьезотрансформаторов 1 от напряжения, филагаемого к секции возбуждения 3 при генераторной секции 5, поляризованной до насыщ& ния. Коэф4ж.1шснт передачи К может бьпъ как положительным, так и отрицательным. Положительным К будет в случае согласнЬго направле мйй векторов поляризации секций возбуждения 3 и генерирования 5, а отрицательным - при их встречном направлении. В цепь обратной связи опера шонного усилителя 8 для сглаживания импульсного напряжения включены параллельно соединенные резистор и конденсатор (на чертеже не показаны). Воспроизведение функции переменного коэффициента начинается с подачи на управляющий вход 20- запускающего импульса, устанавливаюшего триггер цикла 18 в единичное состояние, а счетчик импульсов 15 - в нулевое, В этот момент на первом выходе дешифратора 14 появляется управляющий сигнал, благодаря которому промодулированное модулятором 12 в соответствии с импульсами генератора импульсов 13 входное напряжение устройства в виде импульсов через аналоговый ключ 11 и разделительный конденсатор 10 поступает на вход первого широкополосного сегнетопьезотрансформатора 1. На его выходе в соответствии с уровнем поляризованности секции возбуждения 3 будут трансформироваться электрические импульсы, которые при наличии разрешающего импульса на управляющем вхОде ключа 7 поступают на вход операционного усилителя 8. И, таким образом, на выходе 21 устройства присутствует напряжение, модулирующее первую ординату вЬспроизводнмой функции в момент времени, равный нулю. По истечении времени задержки элемента задержки 19 на входе элемента И 16 установится разрешающий потенциал и первый- импульс генератора импульсов 17 поступает на счетчик импульсов 15. Управляющий потенциал в данном случае появляется уже на втором выходе дешифратора 14, а импульсы с модулятора 12 поступают на вход второго широкополосного сегнетопьезотрансформатора 1 и, таким образом, будет воспроизведена вторая ордината. Последующие импульсы генератора 17 приведут к последовательному поступлению импульсов от модулятора 12 на третий, четвертый,.., п-ный трансформаторы, а в Соответствии с этим последовательно во времени будут воспроизводиться ординаты .ступенчато аппроксимированной функции коэффициента. Поступление импульсов на вход счетчика 15 буде продолжаться до тех пор, пока импульс переполнения счетчика не поступит на вход триггера цикла 18 и не установит его в нулевое состояние. На этом заканчивается цикл воспроизведения функции переменного во времени коэффициента. Длительность цикла определяется частотой импульсов генератора 17, а также емкостью счетчика 15. Максимально возможное число ступеней определяется емкостью счетчика 15 и равно 2, где п - число разрядов счетчика 15. Этой же величине равно число широкополосных сегнетопьезотрансформаторов 1.

С целью более точного воспроизведения функции необходимо, чтобы частота импульсов второго генератора импульсов 13 в 5 - 10раз превышала частоту тактовых импульсов генератора 17.

Настройка устройства на воспроизведение новой функции осуществляется путем последовательного приложения напряжения настройки к клеммам установки 9 ниже нулевого потенциала устройства, с одновременнь1м приложением импульсов к выбранному широкополосному сегнетопьезотрансформатору.

В заключение необходимо отметить, что использование в предлагаемом устройстве широкополосных сегнетопьезотрансформаторов 1 допоЛ; нительного аналогового ключа, второго генератора импульсов, триггера цикла, элемента И, элемента задержки, модулятора выгодно отличает его от известного технического решения, так как позволяет воспроизводить разнополярные функции, функции, содержащие несколько экстремумов, а также позволяет воспроизводать участки функции с большой крутизной путем варьирования частоты следования импульсов генератора импульсов, Сушественно повышается быстродействие устройства. Устройство воспроизведения функций отличается от известных аналоговых устройств полным отсутствием механических регулировок и электромеханических элементов, позволяет реализовать программную (автоматическую) настройку функции от внешних устройств управления, в том числе от ЭВМ, что существенно расширяет области примеиениЯ; в частности, в АСУ, при работе ЭВМ и гибридных систем и устройств в режимах управления в реальном масштабе времени..

Существенным преимуществом предлагаемого устройства является электрическая настройка блока на воспроизведение заданной функдаи, а уакже его высокие точностные характеристики, которые вытекают из большого числа уровней квантования по координатам.

Кроме того, элементная база и состав элементов предлагаемого блока переменных коэффициентов допускают его исполнение на базе . интегральной технологии.

Таким образом, предлагаемое устройство дЛя воспроизведения функций позволяет jBpcnpoизводить более широкий класс функций, отличается повышенным быстродействием, удовлетворяет современным требованиям автоматизации ввода функции переменного коэффициента, а также допускает исполнение на базе интегральной технологии.

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения функций, содержащее генератор импульсов, операционный усилитель, последовательно включенные счетчик импульсов и дещифратор, вькоды которого соединены с управляющими входами аналоговых ключей, отличающееся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, увеличения быстродействия, он содержит дополнительный аналоговый ключ, разделительные конденсаторы, второй генератор импульсов, триггер цикла, элемент И, элемент задержки, модулятор и широкополосные сегнетопьезотрансформаторы, вход каждого из которых через последовательно соединенные аналоговый ключ и раэделительный конденсатор соединен с выходом модулятора, вход которого является входом устройства, выход каждого широкополосного сегнётопьезотрансформатора подключен ко входу дополнительного аналогового ключа, управляющий вход которого и управляющий вход модулятора подключеиь к выходу второго генератора импульсов, причем выход дополнительного аналогового клнэча подсоединен ко входу операционного усилителя, выход которого является выходом устройства, установочный вход счетчика импульсов и единичный вход триггера цикла связаны с управляющим входом устройства, единичный выход триггера цикла через элемент задержки подключен к первому входу элемента И, ко второму входу которого подсоединен выход первого генератора импульсов, а нулевой вход триггера цикла соединен с выходомСчетчика импульсов.

Источники яиформации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 514299, кл. G 06 G 7/li, 1974.

2,Айторское свидетельство СССР № 366475, кл. G 06 G 7/06, 1971.

IS

Т 18

4 L-f -ПЛ 4 Ч