Функциональный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G06G7/26 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к электрическим вычислительньом устройствам и может быть использовано в вычислительных машинах. Известен функциональный преобразо ватель, содержащий блок сравнения, генератор эталонного Напряжения, бло управления 1. . Это устройство обладает невысоким быстродействием. Из известных устройств аналогично го назначения наиболее близким к пре ложенному является функциональный преобразователь, содержащий первый генератор экспоненциальных напряжений , выход которого через первый нуль-орган соединен с одним входом формирователя разностного интервала времени, второй генератор экспоненци альных напряжений, выход которого через второй нуль-орган соединен с другим входом формирователя разностного интервала времени/ выход гейера тора тактовых импульсов подключен к управляющему входу каждого из генера торов экспоненциальных напряжений, выходной буферный каскад, выход кото рого присоединен ко второму входу второго нуль-органа, дополнительный вход iкаждого из генераторов экспонен цйальных напряжений соединен с соответствующим входом преобразователя, третий вход которого подключен ко второму входу первого нуль-органа 2. Это устройство также имеет сравнительно низкое быстродействие. Цель изобретения - повышение быстродействия. Предложенный функциональный преоб-. разователь отличается от известньи тем, что в него введены зарядный и разрядный ключи, накопительный конденсатор и два времязадающих резистора, вход выходного буферного каскада через последовательно соединенные первый времязадающий резистор и зарядный ключ подключен к выводу источника питающего напряжения, а также через накопительный конденсатор и через последовательно соединенные второй времязадающий резистор и разрядный слюч к шине нулевого потенциала, управляющий вход зарядного ключа присоединен к первому выходу формирователя разностного интервала времени, второй выход которого соединен с управляющим входом разрядного ключа. Блок-схема предложенного функционального преобразователя изображена на фиг. 1.

Она содержит первый 1 и второй 2 генераторы экспоненциальных напряжений, первый 3 и второй 4 нуль-органы формирователь 5 разностного интервал вртемёнй, генератор 6 тактовых импульсов, первый 7, второй 8 и третий 9 входы преобразователя, зарядный ключ 10, разрядный ключ 11, первый 12 и второй 13 времязадающие резисторы, накопительный конденсатор 14, выходной буферный каскад 15, шину 16 нулевого потенциала, вывод 17 источника питающего напряжения.

На фиг. 2 приведены эпюры сигналов , .действующих на выходах функциональных блоков.

Эпюры и (t) и U(t) изображают выходные напряжения первого и второго генераторов экспоненциальных напржений, максимальное значение которых равно соответственно величинам входных сигналов Y и Z, действующим на первом и втором входах преобразователя. Эпюра X изображает сигнал, действующий на третьем входе преобр азователя, эпюра F - сигнал на выходе преобразователя, эпюры U(t) (t) - выходные сигналы первого и второго нуль-органов, эпюры 05(t) и Ug (t) сигналы, действующие на управляющих входах зарядного и разрядного ключей

Устройство работает следующим образом.

На входы 7,8,9 преобразователя поступают напряжения, пропорциональные соответственно входным сигналам Y, Z, X. Генераторы 1,2 экспоненциальных напряжений вырабатывают последовательности импульсов напряжения соответственно (фиг. 2):

и (t) Y- ,, (1) и, (t) Ze-Vr, (2) где г , г - постоянные времени экспоненциальных напряжений. Генератор.6 тактовых импульсов обеспечивает синхронную работу первого и второго генераторов экспоненциальных напряжений. Их выходные сигналы U(t), U(t) поступают на одни из входов нуль-органов 3, 4. На их вторые входы поступают напряжения, пропорциональные переменным X и F.. В результате сравнения их с сигналами и(t) , U2(t) на выходах первого и второго нуль-органа, образуются последовательности прямоугольных импульсов , длительности которых Т, Т определяются моментами равенства мгновенных значений U (t) , U/j{t) и напряжений, пропорциональных X и F эпюры ), U(t) (фиг. 2)

Т, I , (3) Т tr,.tn f , (4)

Сигналы УЗ(t), U(t) поступают на входы формирователя 5 разностного интервала времени. На его выхода образуются прямоугольные имйульсы.

длительность которых ра(Вна разности длительностей Т, Т. При этом, еели Tj больше, чем Т, то импульсы появляются на управляющем входе зарядного ключа 10. Этот ключ замыкает, ся, ив момент времени t начинается заряд накопительного конденсатора 14 (эпюра F) . В моме.нт времени tj -зарядный ключ 10 размЕлкается и заряд накопительного конденсатора 14 прекращается. Большое, входное сопротивление выходного буферного каскада 15 предотвращает разряд накопительного конденсатора 14 в течение промежутка времени .

Затем на управляющем входе зарядного ключа 10 снова появляется импульс и вновь происходит заряд накопительного конденсатора 14 до момента времени t. Рассмотренный процесс продолжается до техпор, пока дли0 тельности импульсов Т, Tj на выходах нуль-органов 3, 4 не станут равными. В состоянии равновесия Y „ „ F

-г,.г п

(5)

((б)

или F Z

уУ t2

Таким обраЭбм, на выходе устройства образуется сигнал, моделируЬ щий функциональную зависимость (-6) ,

где от ноше ние Si п может быть целым

или дробным числом.

Так как заряд накопительного конденсатора 14 начинаетсяв моменты

5 времени, соответствующие задним фронтам импульсов на выходе нуль-органа , 3, то постоянная заряда накопительного конденсатора 14 может быть выбрана достаточно малой. В таком уст,. ройстве время вычисления функции не превышает 2-3 периодов экспоненциальных напряжений.

Разрядный к,люч 11 обеспечивает следящий режим работы стройства. Допустим, в момент времени t скачком изменился сигнал, пропорциональный X. При этом длительность Т ста. ла меньше, чем Т и импульс длительностью () появляется на управляющем входе разрядного ключа 11, зарядный ключ 10 остается разомкнутым. В течение промежутка времени tg-tj происходит разряд накопительного конденсатора 14. Значение сопротивления втЬрого времязадающего резистора 13

5 выбрано так, что постоянная разряда накопительного конденсатора 14 равна постоянной времени генератора 2 экспоненциальных напряжений. Следовательно, уже вМомент времени t , т.е. выполняется равенство (6), что говорит о высоком быстродействии устройства..

Формула иэобрётения Функциональный преобразователь, 5 содержащий первый генератор экспоненциальных напряжений, выход которого через первый нуль-орган соединен с одним входом формирователя раз ностного интервала времени, второй генератор экспоненциальных найряжений, выход которого через второй нул орган соединен с другим входом формирователя разностногр интервала вре мени, выход генератора тактовых импульсов подключен к управляющему вхо ду каждого из генераторов экспоненциальных напряжений, выходной буферный каскад, выход которого присоединен ко второму входу второго нульоргана, дополнительный вход каждого из генераторов экспоненциальных напряжений соединен с соответствующим входом преобразователя, третий в5{од которого подключен ко второму входу первого нуль-органа, отличающийся тем, что, с целью увели,чения быстродействия, в него введены зарядный и разрядный ключи, накопительный конденсатор и два времязадаю щих резистора, вход выходного буферного каскада через последовательно соединенные первый времязадающий резистор и зарядный ключ.подключен к выводу источника питающего напряжения, а также через накопительный койденсатор и через последовательно соединенные второй времязадающий резустор и разрядный ключ к шине нулевого потенциала, управляющий вход зарядного ключа присоединен к первому вы ходу формирователя разностного интервала времени, второй выход которого соединен с управляющим входом разрядного ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 423138, кл. G 06 G 7/26, 1972. 2.Лихтциндер М.Я. Экспоненциальные модулирующие устройства в информационно-измерительных системах. Энергия, 1971, с. 56-59, рис. 43 (прототип).

Ut(t)

(isit)

iput.i