Устройство для генерирования функций Советский патент 1981 года по МПК G06G7/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к вычислительной технике, автоматике и может быть использовано в аналоговой и комбинированной вычислительной технике при воспроизведении функций методом кусочно-линейной аппроксимации. Известно устройвтво для генерирования функций, содержащее реверсивный счетчик, разрядные выходы которо го соединены со входами дешифратора и со входгичи преобразователя код-напряжение, на выходе которого включен интегратор, а также реверсивный коль цевой распределитель, генератор тактовых импульсов, подключенный к регистру сдвига, и запоминающее устройство tl Однако указанное устройство отличается сложностью схемы и большими аппаратурными затратами. Известно также устройство для генерирования функций, содержащее постоянное запоминающее устройство, три цифроаналоговых преобразователя, выходы первого и второго из которых соединены с аналоговыми выходами третьего, два регистра, вход первого .из которых подключен к первому выход постоянного запоминающего устройства а выход - к первому цифроаналоговому преобразователю и входу второго регистра 2 . Несмотря на общую структурную сложность схемы, данное устройство не способно генерировать функции разной полярности и таким образом, обладает ограниченными функциональными возможностями . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для генерирования функций, содержащее дешифратор, два операционных усилителя, генератор импульсов возбуждения, счетчик ординат, генератор периодических импульсов и блок ординат, выполненный в виде двух групп параллельно соединенных сегнетопьезоэлектрических трансформаторов t3 . Недостаток такого устройства состоит в i-OM, ЧТО;импульсы на выходах сегнетопьезоэлектрических трансформаторов содержат помехи типа звон, которые способствуют увеликчению погрешности при воспроизведении функции. Кроме toro, указанное устройство предполагает только равномерное квантование аргумента при аппроксимации функций, а это в ряде

случаев является недостаточным для моделирования функций с заданной погрешностью аппроксимации.

Цель изобретения - повышение точности и райыирения класса генерируемых, функций.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для генерирования функций, содержащее группу двухвходовых сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, средний вывод каждого из которых соединен с шиной нулевого потенциала, а вЫход подключен ко входу напряжения поляризации устройства и к первой обклгщке соответствующего разделительного конденсатора, первый операционный усилитель, выход которого подключен к первому входу второго операционного усилителя, и генератор возбуящения, введены триггер возбулодения триггер управления, элемент И , интегратор, элемент задержки, делитель частоты, двухвходовой оегнетопьезоэлектрический трансформатор исходного значения функции, группа пар элементов И, дополнительный разделительный конденсатор и регистр сдвига, каждый раз.рядньлй выход подключен к первым входам соответствующей пары элементов И группы пар элементов И, соединенных вторыми входами соответственно с первым и вторым выходами триггера возбуждения, а выходс1ми - со входами соотвётствукхцих двухвходовых сегнетопьезоэлектрических трансформаторов гpyппы вход запуска устройства соединен с первым входом триггера возбуждения и через последовательно включенные элемент задержки, триггер управления, другой вход которого соединен с выходом старшего разряда регистра сдвига, и элемент И, другой вход которого подключен к выходу генератора возбуждения, соединен со вторым входом триггера возбуждения и первым входом делителя частоты, второй вход которого подключен к выхолу элемента задержки, третий входко входу управления устройства, а выход соединен со входом регистра сдвига, подключенного установочным входом к выходу элемента задержки, входы двухвходового сегнётопьезоэлектрического трансформатора исходного значения функции подключены к первому и второму выходам триггера возбуждения, средний вывод соединен с шиной нулевого потенциала, а выход подключен ко входу напряжения поляризации устройства и первой обкладке дополнительного разделительного конденсатора, - вторая обкладка которого и вторые обкладки основных разделительных конденсаторов соединены соответственно со входами первого операционного усилителя и интегратора, выход которого подключен ко второму входу второго операционного усилителя, а вход обнуления - к выходу элемента задержки.

На чертеже представлена структурная схема устройства для генерирования функций.

Устройство содержит двухвходовый сегнётопьезоэлектрический трансформатор 1 исходного значения функции и группу двухвходовых сегиетопьезоэлектрических трансформаторов , которые выходами соединены со входами (3 напряжения поляризации и через разделительные конденсаторы 4 подсоединены соответственно ко входам первого операционного усилителя 5 и интегратору 6. Входы двухвходовых сегнетопьезоэлектрических трансформаторов 2 через группу пар элементов И 7 подключены к разрядным выходам регистра 8 сдвига и триггеру 9 возбуждения, к выходам которого непосредственно подсоединены входы двухвходового сегнетопьезоэлектрического трансформатора 1 исходного значения функции. Регистр 8 сдвига соединен через делитель 10 частоты и элемент И 11 с генератором 12 возбуждения. Вход запуска 13 связан с нулевым входом триггера 9 возбуждения -и через элемент 14 задержки подключен к единичному входу триггера 15 управления третьему входу делителя 10 частоты, установочному входу регистра 8 сдвига и входу обнуления интегратора 6 выход которого подсоединен ко второму входу операционного усилителя 16. С выхода 17 снимается выходной сигнал устройства для генерирования функций, а вход 18 управления служит для управления коэффициентом деления импульсов, поступающих на вход регистра 8 сдвига и таким образом позволяет управлять величиной квантования а1ргумента. Двухвходовые сегнетопьезоэлектрические трансформаторы 1 и 2 идентичны и состоят из секции 19 возбуждения и генераторной секции 20, разделенных экранирующим электродом 21, соединенных с шиной нулевого потенциала, а также содержат выходной электрод 22 и два равных по площади входных электрода информационный 23 и компенсационный 24. Уровень поляризации и направление поляризации генераторной секции 19 двухвходового сегнетопьезоэлектрического трансформатора 1 оп;ределяет знак и величину выходного сигнала устройства в начале генерирования функции, а двухвходовых сегнетопьезоэлектрических трансформаторов 2 - величину угла наклона соответствующего участка аппроксимированной функции и знак производной воспроизводимого отрезка. Стрелками указано направление поляризации секции 20 возбуждения и генераторной секции 19 обеспечивающее получение на выходах трансформаторов импульсов положительной полярности. Первый операционный усилитель 5 усиливает выходные импульсы напряже ния двухвходового сегнетопьезоэлект рического трансформатора 1 и преобразует их в постоянное напряжение на уровне амплитуды. Интегратор б представляет собой операционный уси литель, работающий в режиме интегри рования, а его выходной сигнал при поступлении на вход импульсов напря жения изменяется по ступенчато-лине ному закону, что позволяет моделировать функции, аппроксимированные кусочно-линейным методом. Устройство для генерирования фун ций работает следующим образом. В исходном состоянии триггер 15 управления находится в нулевом положении, сдвиговый регистр 8 обнулен, импульсы напряжения на входы сегнетопьезоэлектрических трансформаторов не поступают и поэтому напряжение на выходе 17 устройства отсутствует. Начало работы определяется появлением импульса запуска на входе 13 который устанавливает триггер 9 воз буждения в нулевое положение, делитель 10 частоты в исходное, подготавливдет к работе интегратор .6 (производит разряд конденсатора цеп обратной связи), записывает единицу в младший разряд регистра 8 сдвига и устанавливает триггер 15 управлени вединичное состояние. Вследствие этого импульсы генератора 12 возбуждения поступают через элемент И на делитель 10 частоты и счетный вход триггера 9 возбуждения и, поскольку в начальный момент импульсы возбужде ния поступают на входы трансформатора 1 и 2, то при этом на выходе 17 второго операционного усилителя 16 будет присутствовать суммарный сигНсш: постоянное напряжение исходного значения функции и ступенчато-изменяющееся напряжение первого линейного отрезка. Первый импульс, появляющийся на выходе делителя частоты 10 сдвигает единицу во второй разряд регистра сдвига 8 и подключается сег нетопьезоэлектрический трансформатор 2 для воспроизведения второго линейного отрезка. Воспроизведение последующих отрезков совпадает с очередной установкой более старших триггеров регистра сдвига 8 в единичное состояние. Процесс воспроизведения функций заканчивается в момент обнуления регистра В сдвига. При этом перепсщом напряжения с высокого уровня напряжения в низкий на выходе самого старшего триггера регистра 8 триггер управления 15 устанавливаетс в нулевое состояние, прекращая поступление импульсов как на счетный вход триггера 9 возбуждения, так и на вход делителя 10 частоты. Для повторного моделирования функции необходимо на вход 13 подать импульс запуска. Ввиду последовательного во времени поступления импульсов .воз-«- буждения на входы двухвходового сегнетопьезоэлектрических трансформаторов 1 и 2 есть возможность значительно увеличить частоту импульсов возбуждения. А это, в свою очередь, приводит к тому, что ступенчато-изменяющееся напряжение на выходе интегратора 7 будет более близким к линейно-ивменяющемуся. Кроме того, благодаря изменению информации, поступающей на вход 18 управления дёлителя 10 частоты, регулируется коэффициент деления частоты импульсов, т.е. варьируется число импульсов воз-буждения, поступающих на-вход сегнетопьезоэлектрических трансформаторов 2, и одновременно с этим обеспечивается неравномерное квантование аргумента. Все отмеченное позволяет аппаратурно более точно обеспечить кусочно-линейную аппроксимацию, а вместе с тем и -точность .воспроизведения функций. Использование в предлагаемом устройстве для генерирования функций триггера управления, триггера импульсов возбуждения, элемента И, делителя частоты, регистра сдвига, интегратора, группы пар элементов И, двухвходового сегнетопьезоэлектрйческого трансформатора исходного значения функции и группы двухвходовых сегнетопьезоэлектрических трансформаторов позволяет скомпенсировать помеху типа звон и таким образом, уменьшить погрешность аппроксимации функции. Этому способствует также возможность технической реализации в предлагаемом устройстве неравномерного квантования аргумента за счет управления коэффициентом частоты. Необходимо указать на широкие функциональные возможности предлагаемого устройства: оно позволяет воспроизводить широкий класс функций. Устройство реализовано на. элементах интегрального исполнения. Формула изобретения Устройство для генерирования функций, содержащее группу двухвходовых сегнетопьезоэлектрических трансформаторов , средний вывЬд каждого из которых соединен с шиной нулевого потенциала., а выход подключен ко входу напряжения поляризации устройства и к первой обкладке соответствующе- . го разделительного конденсатора, первый операционный усилитель, выход которого подключен к первомувходу второго операционного усилителя, и генератор возбуждения, о т л и ч а