Устройство для вычисления модуля разности квадратов Советский патент 1980 года по МПК G06G7/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ МОДУЛЯ РАЗНОСТИ

1

Изобретение предназначено для вычисления абсолютного значения разности квадратов двух величин, заданных напряжениями постоянного тока,и может найти применение в аналоговой вычислительной технике и различных радио-и элеЛтроиэмерительных приборах.

Известны преобразователи разности квадратов, построенные на экспоненциальных квадраторах Щ . Однако эти устройства имеют большую погрешность, особенно в диапазоне температур .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство, состоящее из трех блоков, используемых по прямому назначению - двух время-импульсных квсщраторов и вычитающего устройства построенного, например, на основе дифференциального усилителя постоянного тока 2 .

Недостатками такого устройства являются его сложность (необходимо применение двух квгщраторов и вычитателя) и большая погрешность вычисления, обусловленная неидеальностью вычитателя и неидентичностьп квадраторов. Указанные составляющие КВАДРАТОВ

имеют вес, обратно пропорциональный преобразуемой разности и при малых ее значениях могут привести к недопустимому грубому результату вычисления.

Целью изобретения является упрощение схемы устройства и повышение точности.

Цель достигается тем, что в устройство для вычисления модуля разности квадратов, содержащее генератор пилообразного напряжения, соединенный с первым входом элемента сравнения и установочным входом первого триггера, выход которого, подключен к первому входу блока усреднения, введены второй и третий триггеры, первый и второй двухпозиционные ключи, причем первый вход устройства соединен с первыми неподвижными контактами первого и второго двухпозицйонных ключей, второй вход устройства соединен со вторыми неподвижными контактаи и.первого и

второго двухпозицйонных КЛЮМеЙ, ПОДВИЖНЫЙ контакт перэого двухпозиционного ключа соединен со вторым входом элемента срайнения, подвижный контакт второго двухпозиционного ключа соединен со вторым входом бло ка усреднения, управляющие входы двухпоэиционных ключей соединены соответственно с выходами второго и третьего триггеров, счетные входы первого и второго триггеров подключены к выходс1м элемента сравнения, а с .этный вход третьего триггера к выходу генератора пилообразного напряжения, выход блока усреднения является выходом устройства. На фиг. 1 изображена функциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы.. На фиг. 1 приняты следующие обозначения входы устройства 1,2/ схема сравнения З; генератор пилообразного напряжения 4; первый и второй двухпозиционные ключи 5, 6) первый, второй и третий триггеры 7,8,9; блок усреднения 10J выходная клемма устройства 11. Работа устройства, поясняемая вре менными диаграммами фиг. 2, происходит следующим образом; входные напряжения и и U2, подаваемые на вход устройства 1 и 2, сравниваются- элементом сравнения 3 с пилообразным напряжением генератора 4, причем вна чале через ключ 5 подается меньшее и и, 1)2 а затем за счет переброса по вижного контакта 9 - большее. При этом интервал времени t между двум срабатываниями элемента сравнения (в предположении,что оказыва- ется равным, t :здесь kj- крутизна нарастания напряжения генератора 4. Этот интервал вы деляется триггером 7, поскольку в на чале каждого периода генератора 4 он по установочному входу приводится в исходное состояние, а импульсы элемента сравнения 3 действуют на его счетный вход.Триггер 9,своим счетным входом объединенный с выходом генератора 4, делит вдвое частоту следования его импульсов/ и, поэтсялу потенциальная шина блока усреднения 10 подключается попеременно то к Uf, то к DIJ. Устройство 10 выделяет напряжение постоянной составляющей потока импульсов длительностью Ai с амплитудой J , Uj и периодом следования Т (Трпн период напряжения генератора 4). Вьщеленное напряжение является одновременно выхода ным сигналом всего устройства. Оно определяется соотношеЕ ием Ua4fc -U 4t и|-и , , . -ic( и пропорционально р Зностй квадрато входных напряжений. Триггер 8, входящий в срстав вычислителя, управляемый по счетному входу от элемента сравнения, производит автоматический поиск порядка подключения входных напряжений. Саонастройка устройства происходит в течение двух периодов пилообразного напряжения, отсчитанных либо от момента включения., либо от момента смены знака разности U и U2 и поясняется временными диаграммагли фиг . 2 . При неудачном включении порядка следования ко входу схемы сравнения 3 через триггер 9 подключается большее из напряжений, поэтому после срабатывания элемента сравнения триггер 8 переключает ключ 5 к меньшему из напряжений и повторного срабатывания схемы срайнения 3 в данном такте не происходит. Триггер 8, а соответственно и ключ 5 при этом сохраняют свое состояние и в следугацем такте происходит восстановление нормального порядка следования напряжений. Таким образом, независимо от соотношения и . 1 на выходе триггера 7 формируется длительность пропорциональная абсолютной-величине их разности, а следовательно на выходе всего устройства образуется сигнал, пропорциональный вычисляемому модулю разности квадратов. Предложенное устройство оказывается при этом значительно проще прототипа, поскольку содержит один, а не два квадратора, из него исключено также устройство вычитания, введены два триггера и два двухпозиционных ключа Такое упрощение схемы сопровождается существенным повышением точности вычисления, как за счет составляющих погрешностей исключенных-квадратора и вычитателя, так и за счет структурной компенсации ряда составляющих единственного квадратора - в схеме исключаются действие гщдитивной составлякхцей погрешности генератора пилообразного напряжения и влияния наличии конечного порога срабатывания элемента сравнения, а также его временного и температурного дрейфа. Следовательно, предлагаемая структура обеспечивает достижение поставленной цели изобретения. Формула изобретения Устройство для вычисления модуля разности квадратов, содержащее rerieратор пилообразного - напряжения, соединенный с первым входом элемента сравнения и установочным входом первого триггера, выход которого подключен к первому входу блока усреднения, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности вычисления, оно содержит второйи третий триггеры, первый и второй двухпозиционные ключи причем первый вход устройства соединен с первыми неподвижными контактами первого и второго двухпозиционних ключей, второй вход устройства