Функциональный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G06G7/26 

1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.

Известен функциональный преобразователь, содержащий операционные усилители, диодные ячейки, переключатели и масштабные резисторы, который осуществляет кусочно-линейную аппроксимацию функций 1.

Недостатком устройства является невозможность воспроизведения отрезков функций, которые после масштабного преобразования всей нелинейной зависимости получаются в максимуме более 5-7 В (для АВМ со стовольтовой шкалой), т.е. для функциональных зависимостей с большим динамическим диапазоном изменения функции. Примером таких функциональных зависимостей может служить функция центрированного синуса и функция спектральной плотности для некоторых случайных процессов.

Наиболее близким к изобретению является функциональный преобразователь, содержащий сумматор, выход которого является выходом преобразователя, первый, и второй блоки сравнения, первые входы которых соединены и являются входом преобразователя, а вторые входы соединены с соответствукяцими шинами опорного напряжения, нелинейный блок, операционный усилитель, резистор обратной связи,

с включенный между входом и выходом операционного усилителя выход которого соединен со входом нелинейного блока, масштабные резисторы, замыкающие и размыкающие ключи, первые выхо1л ды масштабных резисторов первой группы соединенысо входом преобразователя, а первые выводы масштабных резисторов второй группы - с шиной опорного напряжения, вторые выводы соответствующих масштабных резисторов первой

15 и второй групп объединены и через последовательно соединенные размыкающий и замыкающий ключи подключены ко входу операционного усилителя, масштабные резисторы третьей группы соедине20ны одними выводами с выходом нелинейного блока, а другими - через последовательно соединенные размыкающие и замыкающие ключи с подвижными контактами переключателей, первые неподвижные.контакты каждого из переключателей, кроме первого переключателя, соединены со вторым входом сумматора, вторые неподвижные контакты переключателей соединены через инвертор с

30 третьим входом сумматора, управляющие

входы размыкающих и замыкающих ключей соединены с выходами соответствующих блоков сравнения Г23 .

Однако в этом устройстве ограничены функциональные возможности, поскольку оно предназначено для формирования нелинейной составляющей, суммирование которой с кусочно-линейной составляющей позволяет осущестг нить кусо.чно-квадратичную аппроксимацию заданной функции, и не обеспечивает воспроизведение функций типа центрированного синуса.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя за счет воспроизведения функций типа центрированного синуса. Это достигается тем, что функциональный преобразователь , содержгиций сумматор, выход которого является выходом преобразователя, первый и второй блоки сравнения, первые входы которых соединены и являются входом преобразователя, а вторые входы сое динены с соответствующими шинами опорного напряжения, нелинейный блок операционный усилитель, резистор обратной связи, включенный между входом и выходом операционного усилителя, выход которого соединен со входом нелинейного блока, масштабные резисторы, замыкающие и размыкающие ключи, содержит дополнительный нелинейный блок, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а выход через первый размыкакяций ключ с первым входом сумматора,выход нелинейного блока соединен с информационным входом первого замыкающего ключа, выход которого через второй размыкающий и второй зал«лкающий ключи соединен соответственно со вторым и третьим входами сумматора, масштабные резисторы соединены одним выводом со.входом операционного усилителя, другой вывод первого масштабного резистора соединен со входом преобразователя, другие выводы второго и третьего масштабных резисторов соответственно через третий и четвертый замыкающие ключи соединены с шиной опорного напряжения, выхо первого блока сравнения соединен с управляющими входами размыкающего, первого, и третьего замыкающего ключе выход второго блока сравнения соединен с управляющими входами-.второго размыкающего, второго и четвертого замыкающих ключей.

На фиг. 1 приведена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - д;иаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит первый и второй блоки сравнения 1 и 2, операционный усилитель 3, нелинейный, блок 4, дополнительный нелинейный блок 5, сравнения 1 и 2, операционный усилитель 3, сумматор 6, резистор обратной связи 7, первый, второй и третий

Масштабные резисторы 8-10, первый, второй размыкающие ключи 11 и 12,первый, второй, третий и четвертый замыкающие ключи 13-16.

Преобразователь работает следующим образом.

Входное напряжение, например растущее по линейному закону, поступает на вход преобразователя и на первые входы блоков сравнения 1 и 2.Ко вторым входам блоков сравнения 1 и 2 подсоединены источники опорного наЬряжения Uom и Uonii / соответствую,щего напряжения и и U,; машинного графика (фиг. 2d), При этом напряжение и ,| соответствует аргументу конца первой части машинного графика, который содержит максимальное значение всей функции (масштаб воспроизведения функции выбирается из этого максимума). На нелинейных блоках 4 и 5 воспроизводятся значения функции в масштабе для каждой ее части из максимума на этой части как для функции, так и для аргумента.Значение напряжения U 2 -соответствует аргументу конца второй части функции, аналогично и для напряжения Uj. В силу периодического характера воспроизводимой зависимости аргументы частей машинного графика равны, поэтому : значения функции второй и третьей частей отличаются только максимумами. Связь между масштабами воспроизводимых частей функции на нелинейных блоках 4 и 5 производится на сумматоре б с помощью постоянных коэффициентов передач по выходам, значения которых выбираются из масштаба первой части графика. При достижении входной переменной Ugy фиг. 25) напряжения равного UOH (и) что соответствует одной машинной единице (для ламповых АВМ - 100 в), блок сравнения 1 выдает сигнал, который отключает выход нелинейного блока 5 от первого входа сумматора 6, подключая выход нелинейного блока 4 ко второму входу сумматора 6. При этом ко входу операционного усилителя 3 через ключ 15 и резистор 9 подключается источник опорного напряжения U()fl , который компенсирует до.нуля напряжения на выходе усилителя 3 (фиг. 2г), Поскольку выход усилителя 3 подсоединен ко входу нелинейного блока 4, то на его выходе образуется напряжение, соответствующее машинному значению функции второй части графика -(фиг. 2,), Аналогично происходит воспроизведение третьей части графика, только при этом срабатывает блок сравнения 2, который переключает выходное напряжение нелинейности блока 4 к третьему .входу сумматора 6. При убывании входного напряжения процесс iвоспроизведения функции происходит в обратном порядке.