Экспоненциальный функциональный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G06G7/24 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники. Известно устройство, которое может быть использовано для получения функции видаехр (+At/ ), содержащее ключевой элемент, вход которого соединен с выходом первого интегратора и вькодом нульоргана, а вькод подключен ко входу второго интегратора, и блок пересчета, через которьй выход нуль-органа соединен со входом первого интегратора l . Однако время преобразования при приемлемой точности большое, кроме этого данное устройство не позволяет получить функцию с дробным показателем степени. Известно также устройство, основанное на разряде конденсатора С через R цепь, в котором исходная функция, например время д1 , преобразуется в напряжение на конденсаторе 2J . Однако это устройство не позволяет получить функцию видаехр (+At/2 ) с положительным показателем степени экспоненты. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является функциональный преобразователь , содержащий блсж вычитания, входы которого подключены к источнику fi к генератору импульсов, и дополнительный управляемый ключ, через который резистор RC-цепи связан с шиной нулевого потенциала. Причем управляющий вход дополнительного ключа соединен с выходом блока вычитания, а управляющий вход первого ключа - с выходом генератора импульсов . Недостатками данного устройства являются малый динамический диапазон экспоненциальной функции, невозможность получения экспоненциальной действительными показателями степени. Цель изобретения - увеличение динамического диапазона и возможность получения экспоненциальной функции с действительными показателями степени. Эта цель достигается тем, что в экспоненциальный функциональный преобразователь, содержащий интегрирующую RC цепь, блок формирователя импульса, входы которого подключены к первому и вто рому источнику сигнала, первый ключ, включенный последовательно с регистром интегрирующей RC-цепи, второй ключ, включенный между конденсатором интегрирующей RC-цепи и источником опорного напряжения, управляпощие входы ключей подсоединены к соответствующим выходам блока формирователя импульсов, дополнительно введены логический блок, интегратор, элементы сравнения, буферньй каскад элемент ИЛИ, инвертор, генератор тока, причем, входы логического блока подключены к третьему и четвертому выходам блока формирователя импульсов, первый выход логического блока подключен к управляющему входу генератора тока, выход которого подключен к выходу интегрирующей RC-цепи, второй выход логического блока подключен к разрядному входу интегратора, вход которого подключен к первому входу первого элемента сравнения и через буферный каскад - к интегрирующей RC-цепи, выход интегратора подключен к первому входу второго элемента сравнения, второй вход которого подключе через инвертор к источнику опорного напряжения, причем второй вход первого элемента сравнения подключен к шине нулевого потенциала, управляющие входы первого и второго элементов сравнения подключены соответственно к второму и первому выходам логического блока, а выходы элементов сравнения через элемент ИЛИ подключены к выходу преобразователя, третий вход логического блока и третий вход блока формирователя импульса соединены с щиной Пуск преобразователя. Логический блок вьтолнен на двух триггерах, первые входы триггеров являются первым входом логического блока, вторые входы первого и второго триггеров являются вторым входом логического блока, третьи входы являются третьим входом логического блока, инверсньй выход первого и прямой выход второго триг геров являются соответственно первым и вторьгк выходом логического блока. На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя. Преобразователь содержит первый н второй источники сигнала 1 и 2, блок 3 формирователя импульсов, триггеры 4,5, 6 и 7, элемент. Исключающее ИЛИ 8, элемент 9 И, соответственно первый и ВТСЧ5ОЙ ключи Ю и 11, инвертор 12, раз рядный ключ интегратора 13, буферньй каскад 14, интегрирующую RC-4ienb 15, генератор 16 тока, инвертор 17, первый , и второй элементы 18 и 19 сравнения, элемент ИЛИ 20, логический блок 21. Работает преобразователь следующим образом. По импульсу Пуск все триггера блока формирователя импульсов и логического блока устанавливаются в нулевое состояние. При атом первый ключ рааомкнут, а второй ключ замкнут и конденсатор интегрирующей RC-цепи будет заряжен до напряжения , По первому импульсу от источников сигнала (безразлично от какого) с помощью блока фqpмирователя импульсов размыкается второй ключ и замыкается первый ключ. Напряжение на конденсаторе- после этого изменяется по экспоненциальному закону. Jc,(-t/t) По второму импульсу от источников сигнала с помощью блока формирователя импульсов размыкается первый ключ, при этом напряжение на конденсаторе будет Cj Uc,Eoexp -(t,-t2)/t ecAHtj i2 (3) Это напряжение преобразуется в длите льн ость Т„р следующим образом. Если t 2 i , то с помощью логического блока размыкаете разрядный ключ ин- тегратора, и напряжение на его выходе изменяется по закону БЫХ (4) Через время Грр от начала интегриоования сработает второй элемент сравненияс.„ - .EoexpC-lta-tO/tlTnp Mexp(t,-t.) . Пр/ Таким образом, при i 2 t- i получен экспоненциальный преобразователь с положительным показателем степени. ЕСЛИ i 2 - t i , то с помощью логи- ,ческого блока включается генератор тока, при этом конденсатор интегрирующей цепч перезаряжается по линейному закону, а время перезаряда от U(j до нуля равноТгr PRtrial/C (Vt2)/ -Tnp3/E Ci Можно выбрать ток разряда такой величины, чтобы ., тогда коэффициент пропорциональности при Tf,p в вьфажениях (5) и (6) будет одннм и тем же. Во втором случае мы получили экспоненциальный преобразователь с отрицател ным показателем степени. Время преобрааования ( Тпр ) в первом и во втором случае определяется динамическим диапазом и точностью представления функции ечр(д-Ь/()). Так, если принять минимальную длитель ность, лепсо измеряемую современньши уст ройствами с точностью 1% за 1 мкс, то при динамическом диапазоне представления функции максимальное время преобразования будет равно 10 мс, при этом показатель степени будет изменяться от - 4,6 до +4,6. Таким образом, в предложенном экспоненциальном функциональном преобразователе удалось расширить динамический диапазон представления функции ё в десятки раз, кроме этого предложенный пре образователь позволяет получать экспоненциальную функцию при положительном и отрицательном показателе степени без ручного переключения и без существенного усложнения схемы, что расширяет функциональные возможности преобразователя. Формула изобретения 1. Экспоненциальный функциональный пр сбрааователь, содержащий интегр1фующую RC-цепь, блок формирователя импульсов,

входы которого подключены к первому и второму источникам сигнала, первый ключ включенный последовательно с резистором интегрирующей RC-цепи, второй ключ,

включенный между конденсатором интегрирующей RC-цепи и источником опорного напряжения, управляющие входы ключей подсоединены к первому и второму выходам блока формирователя импульсов, отличающийся тем, что, с целью увеличения динамического диапазона и расширения функциональных; возможностей за счет получения экспоненциальной (7)

ветственно первым и вторым вьрсодами логического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 393749, кл. О-Об q 7/20, 1971.

2.Авт.орское свидетельство СССР № 444207, кл. G О5 Q 7/24, 1972.

3.Авторское свидетельство СССР № 304575, кл. q 06 G 7/24, 1970 (прототип). функции с действительными показателями степени, дополнительно введены логический блок, интегратор, элементы сравнения, буферный каскад, элемент ИЛИ, инвертор, генератор тока, причем входы логического блока подключены к третьему и четвертому выходам блока формирователя импульсов, первый вькод логического блока подключен к управляющему входу генератора тока, выход которого подключен к выходу интегрирующей RC-цепи, второй выход логического блока подключен к разрядному входу интегратора, вход которого подключен к первому входу первого элемента сравнения и через буферный каскад - к интегрирующей РС-41епи, выход интегратора подключен к первому входу второго элемента сравнения, второй вход которого подключен через инвертор к источнику опорного напряжения, причем второй вход первого элемента сравнения подключен к шине нулевого потенциала, управляющие входы первого и второго элементов сравнения подключены соответственно к второму и nepBON-iy вьрсодам логического блока, а выходы элементов сравнения через элемент ИЛИ подключены к выходу преобразователя, третий вход логического блока и третий вход блока формирователя импульсов соед|шены с шиной Пуск преобразователя. 2. Преобразователь йо п. 1, о т л и - чающийся тем, что, логический блок выполнен на двух триггерах, первые входы триггеров являются первым входом логического блока, вторые входы первого и второго триггеров являются вторым, входом логического блока, третьи вход являются третьим входом логического блока, инверсньй выход первого и прямой выход второго триггеров являются соот