Функциональный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G06G7/24 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники в частности к устройствам преобразо вания сигналов по логарифмической и показательной зависимостям. Известен функциональный преобразователь l, содержащий генератор и пульсов, два счетчика, блок управления, источник опорного напряжения цифроаналоговый преобразователь, ген ратор управляемой частоты, блок зада ния показателя степени и блок задания основания степени. Устройство позволяет выполнять различные функциональные преобразования сигналов, в частности воспроизводить лога-, рифмические и показательные функции. Недостатком устройства является пониженное быстродействие. Известен также функциональный преобразователь 2, содержащий блок управления, два управляемых делителя .напряжения, пороговый блок, блок логарифмирования, сумматор, источник опорного напряжения, компаратор, генератор импульсов, элемент И, счетчик и цифроаналоговый преобразова.тель. Данный преобразователь йнполняет преобразование сигналов по логарифмической и показательной зависимостям. Недостатками устройства являются сложность конструктивной реализации и пониженное быстродействие. Прототипом изобретения является функциональный преобразователь |з}, содержащий источник опорного напряжения, соединенный выходом с первым входом формирователя экспоненциального напржкения, подключенного выходом к блоку определения рассогласования и соединенного вторьм входом с первым выходом блока управления, второй выход которого через формярователь линейно-изменяющегося сигнала подключен к первому входу блока сравнения, соединенного выходом со вторым входом блока определения рассогласования, подключенного выходом к первому входу блока уравновешивания, выход которого соединен с выходкой шиной преобразователя и подключен к второму входу блока сравнения, а третий вход блока определения рассогласования соединен с входной шиной преобразователя. Блок рассогласования выполнен на компараторе и схеме совпадения. Принцип деистВИЯ функционального преобразователя основан на введении канала уравновешивания, позволяющего выполнять функ циональные преобразования с использованием не.одного мгновенного значения экспоненциального напряжения, а ряда таких значений, что позволяет обеспечить высокую точность и быстродействие. Недостатками прототипа являются относительная сложность конструктивной реализации и ограниченный класс воспроизводимых функций. Последнее объясняется тем, что устройство позволяет выполнять преобразо вание сигналов только по логарифмической зависимости и не позволяет выполнять антилогарифмическое преобразование. Целью изобретения является расширение класса воспроизводимых функций и упрощение преобразователя. С этой целью в функциональный преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, соединенный выходом с первым входом формирователя экспоненциального напряжения, под ключенного выходом к первому входу блока определения рассогласования и соединенного вторым входом с первым выходом блока управления, второй выход которого через формирователь лин но-изменяю1цегося сигнала подключен к первому входу блока сравнения, сое диненного выходом со вторым входом блока определения рассогласования, подключенного выходом к первому входу блока уравновешивания, выход которого соединен с выходной шиной преобразователя, дополнительно введены два переключателя, подключенные первыми входами к выходу блока уравновешивания, соединенного вторым вхо дом с выходом блокА сравнения, второ вход которого подключен к выходу.пер вого переключателя:, соединенного вто рым входом с первой входной шиной преобразователя, а выход второго переключателя, подключенного вторым входом ко второй входной шине преобразователя, соединен с третьим .входом блока определения рассогласовани подключенного четвертым вхОдОм к выходу источника опорного напряжения Существо изобретения поясняется ч8ртел ;Ом, на котором изображена блок схема функциональногопреобразователя. Устройство содержит источник опор ного напряжения 1, поДклн) .вы -зг ядМ к пёрвому вхЪду ф(Эрмйроватёля экспоненциального напряжения 2, втор вход которого соединен с первым выходом блока управления 3. Второй выход блока 3 через формирователь ли -. . . , . .,гаг.1«.-1«--, -- . .нейно-изйеняющёгося сигнала 4 подклю чен к первому входу блОка сравнения .5, второй вход которого соединен с выходом первого переключателя б. Пер вый вход переключателя б подключен к выходу .блока уравновешивания 7, выходной шине преобразователя, к первому входу второго переключателя 8 Вторые входы переключателей б и 8 соединены соответственно с первой и второй входными шинами преобразователя. Первый вход блока уравновешивания, подключенного, вторым входом к выходу блока сравнения 5, соединен с выходом блока определения рассогласования 9. Вход блока 9 соединен соответственно с выходом формирователя экспоненциального напряжения 2, выходом блока, сравнения 5, выходом переключателя 8 и выходом источника опорного напряжения 1. Устройство работает.следующим образом. При выполнении логарифмического функционального преобразования входной сигнал V через переключатель 8 поступает на третий вход блока 9. 8случае антилогарифмического преобразования входной сигнал X через переключатель б подается- на второй вход блока сравнения 5. Выходной сигнал в обоих случаях снимается с выхода блока уравновешивания 7. Блок управления 3 периодически вырабатывает импульсы, из которых формирователь экспоненциального напряжения 2 формирует сигнал, изменяющийся во времени по закону Ur 4 Дискриминатор мгновенных значений -сравнивает сумму 1) + U (гдеи - на-, пряжение на выходе источника1) с напряжением УЗ / поступающим с выхода переключателя 8, причем сравнение этих напряжений производится в моменты времени, соответствующие равенству на первом и втором входах блока сравнения 5. Выходной сигнал блока определения рассогласования 9в зависимости от вида функционального преобразования вызывает либо изменение фазового положения импульсов на выходе блока сравнения 5 относительно экспоненциального сигнала (в .случае логарифмического функционального преобразования), либо непосредственное изменение выходного напряжения блока уравновешивания 7 (в случае антилогарифмического функционального преобразования). При этом направление этих изменений и их выполнение приводят к тому что напряжение УЗJпоступающее на третий вход блока 9 с выхода переключателя 8, становится равным U-i + и/1 , а срабатывания и несрабатывания блока 9 становятся вероятностными. Другими словами, начинает выполняться равенство и 4 I либо равенство X af Pn(UJ/Ц)- ег (y/U/i) соответственно дЛя антилогарйфмического, либо логарифмического преобразований. . . При аналоговом представлении вхог ной и выходной и(формации формиров тель линейно-иэменяю1цегося сигнала 4 выполняется в виде генератора пилообразного напряжения, длительность которого равна времени формирования экспоненциального напряжения. Блок сравнения 5 выполняется на компараторе напряжения, а блок уравновешивания 7 - на интеграторе, выходное напряжение которого изменяет- , ся в зависимости от срабатывания, либо несрабатывания блока 9. .

При представлении в случае ан илогарифмического преобразования выходных сигналов как в аналоговой, так и в цифровой форме, блок уравновешивания 7 выполняется в виде последовательно-соединенных реверсив ноге счетчика и цифроаналогового преобразователя. При этом изменение кода в счетчике при прохождении импульса сравнения с выхода блока 5 на второй вход блока 7 составляет +1 либо -1 в зависимости отсрабатывания или несрабатывания блока 9. Выходной сигнал в цифровой форме снимается с кодовых выходов реверсивного счетчика блока 7.

Если же входной сигнал при антилогарифмическом преобразовании задан в цифровой форме, то формирователь линейно-изменяющегося сигнала 4 выполняется в виде счетчика, время заполнения которого соответствует времени формирования экспоненциального напряжения, а блок сравнения 5 представляет собой цифровой компаратор кодов, поступающих со счетчик.а формирователя 4 и реверсивного счетчика блока уравновеши.вания 7, либо .входного кода (соответственно для случаев логарифмического и антилогарифмического преобразований).

Формирователь экспоненциального напряжения 2 выполняется по схеме с отрицательным сопротивлением,, например на операционном усилителе, охваченном положительной обратной связью, что обеспечивает высокую точность формирования при небольших аппаратурных затратах. Блок определения рассогласования 9 может быть выполнен на последовательно включенЫых компараторе и D -триггере, в который записывается состояние этого- компаратора, соответствующее переднему фронту импульсов, поступающих с выхода блока сравнения 5 на второй вход блока 9.

Рассмотренный функциональный преобразователь по сравнению с прототип позволяет расширить класс воспроизводимых функций за счет дополнительного включения антилогарифмического преобразования, и, кроме этого, обладает более простой конструктивной конструкцией, так как введение дополнительньгх связей выхода источника 1 со входом блока 9 и выхода блока сравнения 5 с входом блока уравновешивания 7 позволяет упростить конструкцию формирователя экспоненциального напряжения 2 и блока уравновешивания 7.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, соединенный выходом с первым входом формирователя экспоненциальнjro напряжения, подключенного выходо к первому входу блока определения рассогласования, а вторьм входом к первому выходу блока управления, второй выход которого через формирователь линейно-изменяющегося сигнала подключен к первому входу блока сравнения, соединенного выходом со вторым входом блока определения рассогласования, подключенного выходом к первому входу блока уравновешивания, выход которого соединен с выходной шиной преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций и упрощения преобразователя, внего дополнительно введены два переключателя, подключенные первыми входами к выходу блок уравновешивания, соединенного вторым входом с выходом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого переключателя, соединенного вторым входом с первой входной шиной преобразователя, а выход второго переключателя, подключенного вторым входом ко второй входной шине преобразователя, соединен с третьим входом блока определения рассогласования, подключенного четвертым входом к вьтходу источника опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G 06 G 7/20, 14.03.78.

кл. G Об G 7/24, 04.05.78.

3.Авторское свидетельство СССР № 511600, кл. G Об G 7/24, 1974 {прототип).