Делительное устройство Советский патент 1980 года по МПК G06G7/16 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в счетно-решающих приборах для деления величин, заданных в виде напряжения электрического тока. Известны делительные устройства, в которых осуществляется линейный заряд конденсатора до напряжения, пропорционального величине делимого током, пропорциональным величине делителя. Такие устройства содержат накопительную емкость, источник линейного заряда емкости, ключ, упра ляющий зарядом и разрядом емкости I .Результат деления получают в виде интервала времени или в виде скважности импульсов. Наиболее близким техническим решением является известное делительное устройст.во, в котором в качестнё источника Тока линейного заряда емкости используется интегрирующий усилитель, а результат деления с помощью второго интегрирующего усилите ля представляется в виде напряжения электрического тока 2, Это устройство содержит два интегрирующих усилителя с разрядными ключами в цепи обратной связи, н.уль-орган, ключ. эталонный источник напряжения, пико вый детектор. Вход первого интегрирующего усилителя является входом делителя, а выход его соединен с одним из входов нуль-органа, другой вход нуль-органа является входом делимого. Вход второго.интегрирующего усилителя через ключ, управляющий вход которого подключен к выходу нуль-органа, соединен с источником эталонного напряжения, а выход подключен к пиковому детектору. Управляющие входы разрядных ключей интегрирующих усилителей подсоединены к третьей входной клемме устройства. Однако это делительное устройство не может йлть использовано для точного деления величин, изменяющихся по произвольному закону, так как разрядные ключи интегрирующих усилителей не имеют связи с нуль-орга ном, определяющим момент наступления равенства выходного напряжения первого :интегрирующёго усилителя величине делимого. При делении переменных величин, когда времяинтегрирования интегрирующих усилителей непрерывно изменяется, это приводит либо к получению ошибочного результата вычисления, либо к пропуску промежуточных значений., Цель изобретения - повышение точности деления переменных величин. Для достижения поставленной цели в известное делительное устройство, содержащее первый интегрирующий усиЯитель с первым разрядным ключом в цйпи обратной связи, вход первого интегрирующего усилителя является входом делители, а выход подключен к одному из входов нуль-органа, другсй вход нуль-органа является входом делимого, второй интегрирутШций усил тель со вторым разрядным ключом в Щепи обратной связи, источник эталс|нного напряжения и клю, введены фс|рмирователь уирарляющих импульсов :зфоминанвдий конденсатор, трансформа TCJP илиния задержки, причем источни .эч алонного напряжения подключен ко вЦоду второго интегрирующего усилите Insif выход которого через последова|тб|льно соединенные линию задержки и :Kjio4 подключен к выходу устройства и к первой обкладке запоминающего кон;дёнсатора, другая обкладка которого п Эдключена к шине нулевого потенциа ла, выход нуль-органа подключен ко вцоду формирователя управляющих им;пу|льсов, выход формирователя управ лг кГщих импульсов подключен к первичнф обмотке трансформатораj вторичны :Ьб1Мотки которого подключены к управляйощим входам всех ключей. Кроме того, с целью расширения частотного диапазона работы устройс в, в качестве разрядных ключей исшс1льзованы управляемые переключающи ;ДЙоды (тринисторы). На чертеже представлена блок-схе Де|лительного уртройства. Делительно устройство содержит интегрирующий усилитель 1, нуль-орган 2, интегрир щИй усилитель 3, и.сточник 4 э галонJHoiro напряжения,формирователь 5 упр ляющих импульсов,(разделительный) трансформатор б, ключ 7, разрядные кЛючи 8 и 9, линию 10 задержки, зап минающий конденсатор 11. Устройство работает следуюпдам об1разом. Пусть на вход интегрирующего уси лцу1вля 1, начиная с: моменту времени t., поступает напряжение, пропорцио нг|льное делителю U(t)-r« При этом Hd его выходе напряжён-ие меняется по закону: п- к т U,(t).dt N S где и - выходное напряжение инте грирующего усилителя 1; - масштабный коэффициент -постоянная интегрирования усилителя 1; U(t).- напряжение, пропорциональ яое делителю. Выходное напряжение интегрирующего усилителя 1 и напряжение, про орциональное делимому U(t)-f, постуают на нуль-орган 2, где непрерывно сравниваются. Одновременно на интерирующий усилитель 3 поступает напряение с эталонного источника 4, Выходное напряжение интегрирующего 3 ме ителя 3 меняется по закону ,dt ,UgT.(t - t;,),(2) bS 4° где Ощ - выходное напряжение интегрирующего усилителя 3; л - масштабный коэффициент; Т постоянная интегрирования усилителя 3; и - эталонное напряжение. При наступлении в некоторой момент времени t, равенства 0, K,jU(1 нуль-орган 2 выдает разрешающий сиг:нал на формирователь 5, которой при |зтом вырабатывает короткий управляющий импульс. Этот импульс через разделительный трансформатор поступает на управляющие электроды тиристорных ключей 7, 8 и 9 и открывает их. Ключ 7 через линию 10 задержки подключает запоминающий конденсатор 11 к выходу интегрирующего усилителя 3, Ключи 8 и 9 шунтируют цепи обратной связи интегрирующих усилителей 1 и 3 и их выходное напряжение падает до нуля Ключи 8 и 9 закрываются. Линия 10 задержки задерживает, спад выходного напряжения интегрирующего усилителя 3 навремя, необходимое для заряда запоминающего конденicaTOpa 11 до максимального значения этого напряжения. По окончаний заряда запоминающего конденсатора 11 ;КЛЮч 7 также закрывается и на емкости сохраняется максимальное значение выходного напряжения интегриру1ющего усилителя 3. С момента закрытия ключей 8 и 9 выходное напряжение интегрирующих усилителей 1 и 3 вновь начинает расти в соответствии с выражениями (1) и (2), т.е. начинается новый цикл измерения. В результате выходное напря,жение интегрирующих усилителей будет представлять собой непрерывную последовательность пилообразных импульсов. Период этих импульсов определяется временем.дЪ t. - t , за которое выходное напряжение интегрирующего усилителя Г достигнет величтлкы, равной делимому. Это врем может быть найдено из равенства; K.v)V(t)dt K,-u-(t,) (3) для чего подынтегральнаяфункция и (t раскладывается в рад Тейлора в окрестности точки t и производятся соответствующие вычисления. I - 4T(..ldi--K,uc-tv, iuct v vs & - --.-, .. V,, VT t(taVT ... (n)((.ь, Если делитель - постоянная ве ;Чина Одт const, то второе и по дующие слагаемые выражения (4) о щаются в нуль, так как равны нул производные делителя. В этом слу время интегрирования интегрирующ усилителя 1 строго пропорциональ отношению делимого к делителю: к,т,ид и результат интегрирования интег рующего усилителя 3 будет равен: гаа« Кг.,изт „ .,,i в случае деления переменных ве teH второе и последующие слагаемы выражения (4) определяют абсолютн ипибку б операции деления: и(Ъ2.Ут . При малых значениях &t (т.е. шой скорости интегрирования усили ля :1) с достаточной степенью точ ти можно ограничиться первым член этого ряда. Тогда относительная ка (У деления будет: и (t)AT (У 1 At Для получения требуемой точности деления необходимо, чтобы ошибка выла меньше некоторой наперед за ной величины: „ и (t)AT At cfjaa (t)AT At .. . откуда Подставив в выражение (10) зн ниeAt из выражения (5), можно по чить требования к параметрам пред емого делительного устройства; с том требуемой точности вычислени :oMaU(tUj Ki U(t)A.T ir(t)/ (t)AT 2(У ., tj(t)AT °v3d u(t), ATU (t)AT УСТАНОВКОЙ параметров К , К a., Т. согласно выражению (11) обеспечивается деление перейенных величин с заданной наперед точностью. Предлагаемое делительное устройство осуществляет деление переменных величин, меняющихся по произвопьнсхчу закону, с требуемой точностью. Формула изобретения 1. Делительное устройство, содержащее первый интегрирующий усилитель с I первым разрядным ключом в цепи обратной связи, вход первого интегрирующего усилителя является входом целителя, а выход подключен к одному из входов нуль-органа, другой вход йуль-органа является входом делимого, второй интегрирующий усилитель с5о ВТО1Ж1М разр.ядным ключом в цепи обратной связи, источник эталонного напряжения и ключ, отличаю1ц е е с я тем, что, с целью повышения точности деления непрерывно изменяющихся во времени величин, в него введены формирователь управляющих импульсов, запоминающий конденсатор, трансформатор и линия задержки, причемисточник эталонного напряжения подключен, ко входу второго интегрирующего усилителя, выход которого через последовательно соединенные линию задержки и ключ подключен к выходу устройства, и к первой обкладке запоминающего конденсатора, другая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, выход нуль-органа подключен ко входу формирователя управляющих импульсов, выход формирователя управляющих импульсов подключен к первичной обмотке трансформатора, вторичные обмотки которого подключены к управляющим входам всех ключей. 2.Устройство ПОП.1, отличающее с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона, в качестве разрядных ключей использованы управляемые .переключающие диоды. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 172558, кл. G 06 G 7/16, 05.07.63. 3.Авторское свидетельство СССР №456276, кл. G 06 G 7/16, 09.07.73.