Устройство для возведения в степень Советский патент 1980 года по МПК G06G7/20 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В СТЕПЕНЬ Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в вычислительных машинах. Одно из известных устройств аналогичного назначения содержит генераторы экспоненциальных напряжений, блок сравнения и ключевой элемент 1. Это устройство характеризуется невысокой точностью работы. Из известных устройств наиболее близким к изобретению является устройство для возведения в степень, содержащее соединенные последовательно генератор экспоненциального напряжения, схему сравнения, триггер, выход которого подключен к.управляющему входу первого ключевого элемента, блок управления, выход которого присоединен к другому входу триггера и управляющему входу генератора экспоненциального напряжения, к дополнительному входу которого подключены выход источника опорного напряжения и вход инвертирующего блока, выходной усилитель рассогласования вход которого соединен с первой обкладкой фильтрующего конденсатора и одним выводом зарядного резистора, другой -вывод которого через первый ключевой элемент подключен к щине нулевого потенциала, к которой присоединена вторая обкладка фильтрующего конденсатора и источник входного напряжения 2. Точность работы этого устройства невысока вследствие различия характеристик входной и выходной цепей сравнения и зависимости величины показателя степени от стабильности источников напряжения и схемы сравнения. Целью изобретения является повышение точности работы устройства. Предложенное устройство отличается от известного тем, что в него введены блок коммутации, второй и третий ключевые элементы и переключатель, переключающий контакт которого подключен к другому входу схемы сравнения. Один неподвижный контакт переключателя соединен с источником входного напряжения, а другой - с.выходом выходного усилителя рассогласования. Дополнительный выход блока управления присоединен к управляющему входу переключателя и первому входу блока коммутации, второй вход которого соединен с выходом триггера. Вход инвертирующего блока через второй ключевой элемент, а выХОД - через третий ключевой элемент подключены к второму выводу разрядного резистора. Управляющие входы второго и третьего ключевых элементов соединены с соЪтветствующими выходами блока коммутации. Функциональная схема предложенного устройства для возведения в степень.изображена на чертеже. Оно содержит блок управления 1, генератор экспоненциального напряжения 2, источник опорного напряжения 3, переключатель 4, схему сравнения 5, источник входного напряжения б, выходной усилитель рас.согласования 7, триггер 8, первый 9, второй 10 и третий 11 ключевые элементы, блок коммутации 12, зарядный резистор 13, фильтрующий конденсатор 14, инвертирующий блок 15 и шину нулевого потенциала 16. Устройство работаетследующим образом. Сигналами с выхода блока управления 1 периодически запускается генератор 2, выходное напряжение которого имеет вид спадаю1цей экспоненты с амплитудой, равной напряжению источника опорного напряжения 3. Сигналами с дополнительного выхода блока управления 1 переключатель 4 периодически, с периодом вдвое большим, чем период запуска генератора 2, подключает к второму входу схемы сравнения 5,напряжения с выходов источника напряжения б и усилителя рассогласования 7. На первый вход схемы сравнения 5 поступает напряжение с выхода генератора 2. В моменты сравнения напряжений на первом и втором входах схема сравнения 5 срабатывает, и ее выходной сигнал переключает триггер 8 в нулевое состояние. Триггер 8 переключается в единичное состояние сигналом с выхода блока управления 1 одновременно с запуском генератора. 2.. . Длительность первого из импульсов на выходе триггера 8 пропорциональна логарифму отношения величины напряжения источника входного напряжения 6 к величине напряжения источника опорного напряжения 3. Длительность второго импульса на выходе триггера 8 пропорциональна логарифму отношения величины напряжения усилителя рассогласования 7 к величине напряжения источника опорного напряжения 3. Сигналы с выхода триггера 8 поступают на управляющий вход ключево.го элемента 9, вызывая его размыкание, и на второй вход блока коммутации 12, на первый вход которого подается сигнал с дополнительного выхода блока управления 1. Под действием этих сигналов на выходах блока коммутации 12 фopмиpyюtcя такие сигналы, что на время, равное длительности первого из выходных импульсов триггера 8, оказывается замкнутым ключевой элемент 11, а на время, равное длительности второго вЫходноГО импульса триггера 8, оказывается замкнутым ключевой элемент 10. Зарядный резистор 13 и фильтрующий конденсатор 14 образуют фильтр нижних частот. При условии выбора коэффициента усиления усилителя рассогласования 7 достаточно большой величины, среднее значения токов, поступающих с их выхода и входа инвертирующего блока 15 на фильтр нижних частот, равны. При этом напряжение на усилителе рассогласования 7 равно Увь« Vo .V, ,(1) гдеУо - напряжение источника опорного напряжения 3; VBX - напряжение источника входного напряжения 6; п - коэффициент передачи инвертирующего блока 15. Таким образом, предложенное устройство поз.воляет получать напряжение, пропорциональное степени входного напряжения. Одна и та же схема сравнения 5 используется во входной цепи и в цепи обратной связи, а величина показателя степени определяется только коэффициентом передачи инвертирующего блока 15, который может быть достаточно стабильным. Поэтому точность работы предложенного устройства выше, чем точность работы устройства - прототипа. Формула изобретения Устройство для возведения в степень, содержащее соединенные последовательно генератор экспоненциального напряжения, схему сравнения, триггер, выход которого подключен к управляющему входу первого ключевого элемента, блок управления, выход которого присоединен к другому входу триггера и управляющему входу генератора экспоненциального напряжения, к дополнительному входу которого подключены выход источника опорного напряжения и вход инвертирующего блока, выходной усилитель рассогласования, вход которого соединен с первой обкладкой фильтрующего конденсатора и одним выводом зарядного резистора, другой вывод которого через первый ключевой элемент подключен к .шине нулевого потенциала, к которой присоединена вторая обкладка фильтрующего конденсатора, и источник входного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены блок коммутации, второй и третий ключевые элементы и переключатель, переключающий контакт которого подключен к другому входу схемы сравнения, один неподвижный кон- . такт переключателя соединен с источником входного напряжения, а другой - с выходом выходного усилителя рассогласования, дополнительный выход блока управления присоединен к управляющему входу переключателя и первому входу блока коммутации, второй вход которого соединен с выходом триггера, вход инвертирующего блока через второй ключевой элемент, а выход инвертирующего блока через третий ключевой элемент подключены к второму выводу разрядного резистора, управляющие входы второго и третьего ключевых элементов соединены с соответствующими выходами блока коммутации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Смолов В. Б. и др. Вычислительные мащины непрерывного действия. «Высшая школа, 1964, с. 69-70, рис. 11 -16.

2.Лихтциндер М. Я. Экспоненциальные моделируЮгЦЙе устройства в информационноизмерительных системах. М., «Энергия, 1971, с. 52-54, рис. 3-16 (прототип).