Вычислительное устройство Советский патент 1979 года по МПК G06G7/12 

(54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение ОТН9СИТСя к области ансшоговой и комбинированной вычислительной техники и может найти широ кое применение в информационно-вычис лительных и управляющих системах, об рабатывающих широтно-импульсную информацию, а также в ряде других сис .тем. Предлага|емоб устройство позволяет вырабатывать широтно-модулированнай сигнал (ШИМ-сигнал) с относительной длительностью&ВЫ f равной где в , вд - относительные длительности входных ШИМ-сигна лов. Известны вычислительные устройства (1, содержащие последовательно соединенные через инвертор первый и второй импульсные делители напряжения и преобразователь напряжение постоянного тока - 1Ш М-сигнал, вход которого соединен с выходом вто рого импульсного делителя напряжения а выход является выходом устройства В состав преобразователя входят схема сравнения напр яжений постоянного тока, третий импульсный делитель напряжения и цепь подбора интервала. Первый вход схемы сравнения напряжений постоянного тока соединен с выходом второго импульсного делителя напряжения, а второй - с выходном третьего импульсного делителя напряжения, потенциальный: вход которого подклю,чен к выходу источника опорного напряжения постоянного тока. Выход схе-. мы сравнения напряжений постоянного тсжа соединен через цепь;подбора интервала с импульсным входом третьего импульсного делителя напряжения. Потенциальный вход первого импульсного делителя напряжения подключен к выходу источника опорного напряжения постоянного тока. Импульсные входы первого и второго импульсных делителей напряжения являются входами устройства. Наиболее близким техническим решением к изобретению является вычислительное устройство 2, содержащее уравновешенный мост, в первое, второе, третье и четвертое плечи которого включены импульсно-управляемые резисторы. Управляющие входь импульсйо-управляемых резисторов второго и третьего плеч уравновешенного моста являются входами устройства, первая вершина уравновешенного моста подключена к источнику напряжения постоянного тока. Вторая и четвертая вершины уравновешенного моста через сглаживающие конденсаторы, а третья вершина непосредственно подключены к шине нулевого потенциала. Вторая и четвертая вершины уравновешенного моста подключены также.ко входам дифференциального усилителя, выход которого через широтно-импульсный модулятор соединен с выходом устрой ства и управляющим входом импульсно управляемого резистора четвертого плеча уравновешенного моста. Недостатком этого устройства является невысокая точность работы. Целью изобретения является повышение точности работы устройства. Поставленная цель достигается те что предложенное устройство дополни тельно содержит первый и второй мас штабные резисторы, импульсно-управляемый резистор, сглаживающий конде сатор, инвертор. Дополнительные импульсно-управляемый резистор и втор масштабный резистор соединены парал лельно. Первый дополнительный, мас.штабный резистор одним выводом соединён с четвертой вершиной уравновешенного моста, а другим выводом - с одним выводом дополнительного импульсно-управляемого резистора и через дополнительный сглаживающий конденсатор - с шиной нулевого поте циала. Другой вывод допо; нительного импульсно-управляемого резистора сб ЁДйнен с третьей вершиной уравновешенного моста. Выход устройства соединён с управляющим входом допол нительного импульсно-управляемого р зистора первого плеча уравновешенного моста.-, На чертеже дана функциональная схема устройства. Устройство состоит из уравновешейного моста, в плечи которого включены импульсно-управляемые резисторы- 1-4, дополнительногоимпульсно-управляемого резистора 5, первого 6 и второго 7 масштабных резисторов, сглаживающих конденсато ров , источника постоянного напряжения 11, дифференциального усилителя 12, широтно-импульсного моду лятора 13 и инвертора 14. Можно показать, что для функции У (2) справедливо приближение с приведенной погрешностью 0,03% вида 0,,68х-0,187 Л 2 1--(,37х, ОИ где х€ 0,1-1,0, Исходную аппроксимирующую формулу (3) представим в виде, удобном для ее реализации с помощью мостовой схемы (-f-nl 0,872 7 , .о хч-олй Мб f4) 9,04 -«(, 94 Если положить х--ввь1х (©вых. Относительная длительность выходного ШИМ-сигнала, а ., то с учетом линейной зависимости средних значений проводимостей импульсноуправляемых резисторов второго и третьего плеч моста нетрудно записать статическую функциональную хаг рактеристику уравновешенного моста в виде fi-e + М±0вш лвП1б, 5) и вь1х) + 1,94 где GI , ®д относительные длительности входных ШИМ-сигналов, поступающих на управляющие входы импульсно-управляемых резисторов второго и третьего плеч моста.При этом предполагается, что сопротивления резисторов 2 и 3 равны между собой.. Числитель дроби в правой части выражения (5) реализуется с помощью резистора 1, на управляющий вход ко-, торого поступает фазоинверсная выходной широтно-импульсная величина 1 ®бь(ц Дробь в знаменателе этого выражения реализуется с помощью цеп-и из постоянно соединенных резистора 6 и резистора 5, зашунтированного резистором 7. Устройство работает следующим образом. На управляющие входы резисторов 2, 3 поступают входные ШИМ-величины с относительными длительностями & к QZ соответственно. Выходной ШИМсигнал управляет резисторами 4, 5 непосредственно относительной длительностью в biv а резистором 1 через инвертор 14, т .е. относительной длительностью 1 - ввь..При достаточно большой euKQCTK сглаживающих кОнден- саторов 8, 9 и 10 обеспечивается развязка постоянных и импульсноуправляемых резисторов между собой по переменному току, что позволяет считать среднее значение проводимости двухполюсника ключ-резистор пропорциональным относительной длительности управляющего ШИМ-сигнала. Тогда изменение длительностей управляющих ШИМ-сигналов приводит к пропорциональному изменению проводимостей первого, второго и третьего плеч моста и к дробно-рациональному по eei. изменению проводимости четвертого плеча моста. Это вызывает изменение потенциалов в тожах подключения сглаживающих конденсаторов, в частн ти крнденсаторсю 8 и 9. Дифференциальный операционный усилитель постоянного тока 12 выделяет и усиливает разность потенциалов на этих к денсаторах. Выходное напряжение уси теля с помощью Модулятора 13 преобразуется в ШИМ-сигнап с относительной длительностью ,, который пост пает непосредственно на управляющие входы )езисто|ров 4, 5 и через цифро инвертор 14 на управляющий вход ре зистора 1, обеспечивая автоматическ сведение баланса моста, т.е. выравн вание постоянных составляющих потен циалов на входах усилителя 12. Таки образом, в установившемся состоянии схемы имеет место уравнение баланса моста GI GS G5 G,5 , .(6) где G G ( среднее значение проводимости перGg - G в, -среднее значение проводимости второго плеча моста -среднее значение проводимости третьего плеча моста; к .(°5 бвых СтТОб значе 5 г®;;;; проводимости четвертого плеча мое та; S - S - проводимости резисторов мостовой схемы. Сравнивая между собой уравнения (5) и (6), устанавливаем соотноше-. ния между проводимоет ями резисторов мостовой cxeNtJ устройства | -°-8 2-, , « V «7 V-° i-Q--0e Эти соотношения обеспечивают реализацию уравнения (5). или равнознач ного ему уравнения (4) при условии у е, /02 X ввыхС учетом выражений (3) и (2) получаем-в;--- ®выхчто, очевидно, эквивалентно зависимости (1) . 01 Изобретение позволяет повысить точность вычисл1вния при возможности получения показательной функции. Формула изобретения Вычислительное устройство, содервторое, третье и четвертое плечи которого включены импульсно-управляемые резисторы, управл-яющие входы импульсно-управляемьк резисторов второго и третьего плеч уравновешенного моста являются входами устройства, первая вершина уравновешенного моста подключена к источнику напряжения постоянного тока, вторая и четвертая аершины уравновешенного моста через сглаживающие конденсаторы, а третья вершина непосредственно подключены к шине нулевого потенциала, вторая и четвертая вершины уравновешенного моста подключены ко входам дифференциального усилителя, выход которого через широтно-импульсный модулятор соединен с входом устройства и управляющим входом импульсно-управляемого резистора четвертого плеча уравновешенного моста, отличающеес я тем, что, с целью повьаяения точности работы, оно дополнительно содержит первый и второй масштабные резисторы, импульсно-управляемые резистор, сглаживающий конденсатор, инвертор, причем дополнительные импульсно-управляемый резистор и второй масштабный резистор соединены параллельно, первый дополнительный масштабный резистор одним выводом . соединен с четвертой вершиной уравновешенного моста, а другим выводом - с одним выводом дополнительного импульсно-управляемого резистора и через дополнительный сглаживающий кон-, денсатор с шиной нулевого потенциала, другой вывод дополнительного импульсно-управляемого резистора соединен с , третьей вершиной уравновешенного моста, выход устройства соединен с управляющим входом дополнительного импульсно-управляемого резистора и через инвертор с управляющим входом импульсно-управляемого резистора первого плеча уравновешенного моста. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Смолов В.Б,,Угрюмов Е.П. Время-импульсные вычислительные устройства. Л., Энергия, 1968. 2.Авторское свидетельство 260290, кл. G 06 G 7/16, 1968. прототип).