Устройство для извлечения корня Советский патент 1981 года по МПК G06G7/20 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОРНЯ

Изобретение относится к аналоге вой и аналого-цифровой вычислительной технике. Известно устройство для извлечения корня, содержащее интеграторы, блок сравнения и пиковый детектор 1J. Оно имеет низкую точность,обусло ленную нестабильностью постоянных времени интеграторов и параметров блока сравнения. Известно устройство для извлечения корня, содержащее интеграторы, ключи, одновибратор, блок установки начальных условий -интегратора, блок сравнения и блок формирования време ного интервала. Это устройство отли чается высокой стабильностью и точностью, поскольку длительность импульсов выходного сигнала не зависи от постоянных времени интеграторов 2. Его недостатком является сложнос при обеспечении выходной частоты пр порциональной корню из отношения входных сигналов, так как для этого требуется применение дополнительных устройств. наиболее близким техническим решением является устройство для извлече 1шя корня, содержащее блок сравнения, выход которого является зыходам устройства, первый н второй интеграторы, выход второго интегратора соедо нен с первым входом блока сравнения, первый блок установки начальных условий интегратора, выход которого пояключен к входу установки начальных условий первого интегратора, первый информационный вход первого интегратора является первым входом устройства, первый ключ, вход которого является вторым входом устройства, а выход подключен .ко второму информационному входу первого интегратора, блок формирования временного интервеша, вход которого соединён с выходсм блока сравнения, а выхоа - с управляющим входом первого ключа, выход первого интегратора соединен с инф ч 1ациониым входом второго интегратсчра, источник опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, одновибратор, вход которого соединен с выходе блока формирования временного интервала,а. выход - с входом первого блока установки начальных условий интегратора C3J. Для обеспечения высокой точности этого устройства необходимо, чтобы время установки начальных условий интегратора было значительно меньше периода выходной частоты. При низких выходных частотах (сотни герц) указанное условие выполнимо, однако при повышении частоты время установ.ки начальных условий интегратора становится соиэмерикшм с периодом выходной частоты и вносит значительную погрешность. Цель изобретения - повышение точности устройства. Это достигается тем, что устройство для извлечения корня, содержащее блок сравнения, выход которого является выходом устройства, первый и вто рой интеграторы, выход второго интегратора соединен с первым входе блока сравнения, первый блок установки начальных условий интегратора, выход которого подключен к входу установки начальных условий первого интегратора,- первый информационный вход первого интегратора является первым входом устройства, первый ключ, вход которого является вторым входом устрой ства, а выход подключен ко второму информационному входу первого интегратора, блок формирования временного интервала, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход - с управляющим входом первого ключа, до полнительно содержит второй и третий ключи, триггер, третий и четвертьлй интеграторы, второй блок установки начальных условий интегратора, выход которого подключен к входу установки начальных условий третьего интегратора, первый и второй информационные входы третьего интегратора соединены с первым и BTOpfciM информационными входами первого интегратора соответственно, вход триггера подключен к выходу блока формирования временного интервала, прямой шлход триггера; сое динен с входом первого блока установ ки начальных условий интегратора и управляющим входом второго ключа, ин верСный выход триггера подключен к входу второго блока установки началь ных условий интегратора и управляющему входу тр&тьего ключа, выходы первого и третьего интеграторов соединены с входги ш третьего и четверто ключей соответственно, выходы котоЕЯзах подключены к информационным вхо дам второго и четвертого интёграторов соответственно, выход четвертого ,интегратора соединен с вторым входом блока сравнения. На представлено устройство лщя извлечения корня. . Устройство содержит интеграторы 1-4/ блок 5 сравнения, блок б формирования временного интервала, триггер 7, блоки 8 и 9 установки начальых условий интеграторов, ключи 10, 1 и 12. Устройство работает следующим обазом. Первое и второе входные напряжеия противоположной полярности постуают на соответствующие входы устройтва. Триггер 7 находится в одном из вух устойчивых состояний, например улевом, при котором ключ 11 открыт, люч 12 закрыт, а блок 9 установки ачальных условий устанавливает инегратор 3 в исходное состояние, сответствуклДее нулевым начальным условиям. При отсутствии импульса с выхода блока 6 формирования временного интервала ключ 10 закрыт н интеграторы 1 и 2 интегрируют первое входное напряжение до момента равенства выходного напряжения интегратора 2 остаточному напряжению интегратора 4, после чего блок 5 сравнения срабатывает. Считая входные напряжения постоянными в течение периода выходной частоты, можно определить время интегрирования из уравнения U (1) где U0J ,Uo4 остаточные напряжения интеграторов 2, 4 соответственно;и. - первое входное напряжение;Ти,Т. - постоянные времени интеграторов 1, 2 соответственно;t - время интегрирования. Блок 5 сравнения, срабатывая, запускает блок 6 формирования временного интервала, выходной импульс которого открывает ключ 10, и интегратор 1 интегрирует первое и второе входные напряжения, а интегратор 2 интегрирует выходное напряжение интегратора 1. После окончания импульса блока 6 формирования временного интервала на выходе интегратора 2 будет остаточное напряжение UQJ.равноеi illl/(2j IT-tTj Т-,Тг где и. - второе входное напряжение , Т - длительность импульса блока б формирования временного интервала. Задний фронт импульса блока 6 формирования временного интервала закрывает ключ 10 и переводит триггер 7в противоположное состояние (единичное, так как предыдущее состояние было нулевым). Под действием сигналов Свыходов триггера 7 закрывается ключ 11, открывается ключ 12 и блок 8установки начальных условий устанавливает интегратор 1 в исходное состояние, соответствующее, нулевым начальн условиям. Таким образом, при единичном состоянии триггера 7 интеграторы 3 и 4 работают аналогич но интеграторам 1 и 2 при нулевом состоянии триггера 7. Работа интегр торов 3 и 4, один из которых являет ся инвертирующим, описывается уравн ниями, ансшогичными уравнениям (1) и (2) 2TjT4 . II -и 2f -,(,) где Tj, - постоянные времени инте раторов 3, 4 соответственно. Описанный процесс повторяется пе риодически. Период колебаний на выходе устройства Т t +Г определя® S / совместном решении уравнений (1) и (2), или (3) и (4) а выходная частота следования импул сов F равна обратно; величине Таким образом, благодаря поочередной работе интеграторов 1, 2 и 3, 4 исключается влияние времени установки начальных условий интеграторов на выходную частоту (достаточно, чтобы оно было меньше периода выходной частоты). Это позволяет повысить по сравнению с прототипом точность устройства и-расширить диапазон частот в котором реализуется высокая точность вычислений. Формула изобретения Устройство для извлечения корня, содержащее блок сравнения, выход которого является выходом устройства, первый и второй интеграторы, выход второго интегратора соединен с первым входом блока сравнения, первый блок установки начальных условий интегратора, выход которого пбдключен ко входу установки начальных условий первого интегратора, первый информаг ционный вход первого интегратора является первым входом устройства,первый ключ, вход которого является вторым входом устройства, а выход подключен ко второму информационному входу первого интегратора, блок формирования временного интервала, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход - с управляющим входом первого ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит второй и третий ключи, триггер, третий и четвертый интеграторы, второй блок установки начальных условий интегратора, выход которого подключен к входу установки начальных условий третьего интегратора, первый и второй информационные входы третьего интегратора соединены с первым и вторым информационными входами первого интегратора соответственно, вход триггера подключен к выходу блока формирования временного интервала, прямой выход триггера соединен со входом первого блока установки начальных условий интегратора и управляющим входом второго ключа, инверсный выход триггера подключен ко входу второго блока установки начальных условий интегратора и управляющему входу третьего ключа, выходы первого и третьего интеграторов соединены с входами третьего и четвертого ключей соответственно, выходы которых подключены к информационным входам второго и четвертого интеграторов соответственно,, выход четвертого интегратора соединен с вторым входом блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 20090.4, кл. G 06 G 7/20, 1967. 2.Экспресс-информация ВИНИТИ, сер. Приборы и элементы автоматики и вычислительной техники, 1976, № 39, с. 10-13. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2664238/18-24, кл. G 06 G 7/20, 1978.

Wf О-of