Функциональный преобразователь (его варианты) Советский патент 1982 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к вычислительной технике и служит для воспроизведения функции интеграла вероятности (функции ошибок) или обратной к ней функции. Известен функциональный преобразо ватель, содержащий множительно-делительный блок иоперационный усилител Преобразование осуществляется путем аппроксимации требуемой зависимости другой, более простой функцией 11. Недостатком данного устройства является низкая точность преобразования (порядка 2%) и наличие специализированной интегральной схемы множительно-делительного устройства, обеспечивающей возведение в степень. Кроме того, невозможно определить значение аргумента по известному функции ошибок. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является функциональный преобразователь, кото рый содержит тактовый генератор, бло управляемой задержки, блок компенсации и компаратор мгновенных значений 2 . Однако устройство характеризуется недостаточной точностью преобразования (среднекеадратическая погрешность составляет не менее 2). Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей путем формирования обратной функциональной зависимости. Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий задающий генератор, выход которого связан с информационным входом блока управляемой задержки, и управляемый компаратор, выход которого соединен с входом блока компенсации, выход которого соединен с первым входом управляемого компаратора, содержит формирователь пилообразного напряжения и блок постоянной задержки, через который выход задающего генератора соединен с вторым входом управляемого компаратора, выход блока управляемой задержки через формирователь пилообразного напряжения связан с управляющим входом управляемого компаратора, управляющий вход блока управляемой задержки является входом преобразователя, а выход блока компенсации - выходом преобразователя. Кроме того, цель достигается также тем, что функциональный преобразо ватель, содержащий задающий генератор выход которого связан с информационным входом блока управляемой задержки, и управляемый компаратор, выход которого соединен с входом блока ком пенсации, содержит формирователь пилообразного напряжения и блок постоя ной задержки, через который выход задающего генератора соединен с первым входом управляемого компаратора, второй вход которого является входом преобразователя, выход блока компенс ции , являющийся выходом преобразователя , соединен с управляющим входом блока управляемой задержки, выход ко торого через формирователь пилообраз ного напряжения-связан с управляющим входом управляемого компаратора. При этом управляемый компаратор выполнен на двух транзисторах, эмитт ры, которых соединены с управляющим входом управляемого компаратора, кол лекторы транзисторов соответственно через первый и второй резисторы связаны с шиной питания, а через третий и четвертый резисторы - с базой другого транзистора, базы транзисторов через соответсвующие конденсаторы соединены с шиной нулевого потенциала , а через пятый и шестой резисторы соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, коллек тор одного из транзистотов является выходом компаратора. На фиг. 1 и 2 представлены варианты функционального преобразова теля , на фиг. 3 - схема управляемого компаратора. Функциональный преобразователь содержит задающий генератор 1, блок управляемой задержки, блок 3 постоян ной задержки, формирователь А пилооб разного напряжения,управляемый компа ратор 5, блок компенсации 6. Управляемый компаратор 5 содержит два транзистора 7 и 8, конденсаторы 9 и 10, резисторы 11-16. Позициями 17 19 обозначены соответственно первый. второй и управляющий входы компаратора 5, 20 - шина питания компаратора 5- Номиналы всех резисторов и конденсаторов попарно равны, что обеспечивает симметрию схемы и требуемый вид ее передаточной характеристики. Блок управляемой задержки 2 может быть выполнен, например, в виде формирователя пилообразного напряжения с компаратором, на который поступает аналоговый входной сигнал, либо в виде делителя частоты с переменным коэффициентом деления, который определяется цифровым входным сигналом. Блок компенсации 6 может быть выполнен, например, в виде интегратора аналоговых сигналов, либо Ьодержать последовательно включенные реверсивный счетчик с цифроаналоговым преобразователем, что обеспечивает цифровой выход устройства. В отличие от известных устройств, указанная функция преобразования реализуется непосредственно (в виде динамической характеристики), а не путем аппроксимации. При этом возможно как аналоговое, так и цифровое представление входной и выходной величин. Обратная функция преобразования (x) реализуетсяв виде временной задержки, соответствующей заданному значению переходной характеристики системы, имеющей вид H(t)erf(t). Преобразователь по первому варианту работает следующим образом. Задающий генератор 1 вырабатывает прямоугольные импульсы, которые через блок постоянной задержки 3 величиной 2дТ поступают на вход управляемого компаратора 5- На управляющий вход последнего поступают пилообразные импульсы длительностью 2дТ с выхода формирователя 4, начало которых задержано относительно переднего фронта импульсов задающего генератора 1 на время t clx , где х - входной сигнал устройства, cL - коэффициент пропорциональности. Это время определяется блоком управляемой задержки 2. Компаратор 5 переходит в неустойчивое состояние и к окончанию переднего фронта пилообразного импульса тока оказывается в одном из двух состояний. Направление его переключения определяется как параметрами самого компаратора 5i так и соотношением напряжений на его сигнальных входах, соответствующих заданной фазе управ|ляющих импульсов тока. Соответственно этому направлению на некоторую величину изменяется также и напряжение на выходе блока компенсации 6.. В результате через некоторое «исло периодов колебаний задающего генератора 1 напряжения на выходе блока компенсации 6 станет квазиопостоянным, зависящим от значения аргумента X, а срабатывания компаратора 5 в обоих направлениях станут вероятностными. В случае линейной зави симости положения полюса передаточной характеристики компаратора 5 от величины управляющего тока и симметричном расположении положительного и отрицательного полюсов переходная характеристика схемы, т.е. ее реакция на прямоугольный входной сигнал единичной амплитуды, описывается вы(эажением ,) b.) где Ри значение полюса передаточной характеристики компаратара 5 ДО начала переключения, причем , а t - задержка начального участка пилообразного тока относительно СИ1 налов задающего генератора 1 . этом Н(0) О, а Н(2ДТ) 1 с точностью не хуже Таким образом сигнал на выходе блока укомпенсации 6 равен ,Ь.,..н| (.,.„,}, где Uo - амплитуда сигнала на выход блока 3, и связан с аргументом х тр буемой функциональной зависимостью. Увеличение длительности пилообразного участка управляющего тока прив дит к дальнейшему повышению точност При этом к нелинейности пилообразно тока не предъявляется жестких требо ваний . Работа второго варианта преобраз вателя отличается от рассмотренного выше тем, что блок компенсации б в установившемся режиме вырабатывает такой выходной сигнал у, что соот ветствующая ему временная задержка, создаваемая блоком управляемой.заде ки 2, связана с входным сигналом х устройства равенством tli - t, т.е. реализуется обратное функциоiнальное преобразование. Из-за монотонного характера функции (x), обратная к ней функция является од нозначной, и устройство оказывается абсолютно устойчивым при любом значении аргумента. Компаратор 5 работает следующим образом. В исходном состоянии токи эмиттеров транзисторов 7 и 8 равны нулю, а напряжения на их коллекторах равны напряжению питания. Напряжения на базах транзисторов при этом соответствуют входным сигналам компаратора, прошедшим через фильтры нижних частот. Последние образованы конденсатором 9(10) , и резисторами схемы. При включении эмиттерного тока он . перераспределяется между транзисторами 13 и 14 в соответствии с их базовыми напряжениями, причем наминая с некоторой величины этого тока начнет действовать положительная обратная связь через резисторы 15 и1б, вызывающая запирание одного из транзисторов и опрокидывание компаратора в одно из двух устойчивых состояний. Направление этого опрокидывания определяется величиной входных напряжений компаратора и их фазой относительно фронта управляющего тока. Расчеты показывают, что в неустойчивом состоянии схема имеет полюс передаточной характеристики в положительной полуплоскости, величина которого линейно зависит от управляющего тока компаратора, что и позволяет реализовать требуемый закон изменения полюса во времени и функциональные зависимости выходного сигнала устройства of входного сигнала. Таким образом., функциональный пpe образователь и варианты его исполнения обеспечивают с высокой точностью функциональное преобразование, соответствующее функции ошибок при минимальных аппаратурных затратах. Преобразователь обладает высокой технологичностью в изготовлении и не требует специализированных микросхем, чТо и обеспечивает технико-экономический эффект от использования изобретения. Формула изобретения 1. Функциональный преобразователь, содержащий задающий генератор, выход которого связан с инфомарционным входом блока управляемой задержки, и управляемый компаратор, выход которого соединен с входом блока компен сации, выход которого соединен с первым входом управляемого компарато ра, отличающийся тем, что,с целью повышения точности, преобразователь содержит формирователь пилообразного напряжения и блок постоянной задержки, через который выход задающего генератора соединен с вторым в.ходом управляемого компара тора, выход блока управляемой задерж ки через формирователь пилообразного напряжения связан с управляющим входом управляемого компаратора, управляющий вход блока управляемой задерж ки является входом преобразователя, а выход блока компенсации - выходом преобразователя. 2. Преобразователь, содержащий задающий генератор, выход которого связан с информационным входом блока управляемой задержки, и управляемый компаратор, выход которого сое|динен с входом блока компенсации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расшире ния функциональных возможностей путе формирования обратной функциональной зависимости/преобразователь содержит форК1ирователь пилообразного напряжен и блок постоянной задержки, через который выход задающего генератора соединен с первым входом управляемо818 го компаратора, второй вход которого является входом преобразователя, ход блока компенсации, являющийся выходом преобразователя, соединен с управляющим входом блока управляемой, задержки, выход которого через , рователь пилообразного напряжения свяг зан с управляющим входом управляемого компаратора. 3. Преобразователь по пп. 1 и 2„ отличающийся тем, что управляемый компаратор выполнен на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с управляющим входом управляемого компаратора, коллекторы транг зисторов соответств.енно через первый и второй резисторы связаны с шиной питания, а через третий и четвертый резисторы - с базой другого транзистора, базы транзисторов через соответствующие конденсаторы соединены с шиной нулевого потенциала, а через пятый и шестой резисторы соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, коллетор одного из транзисторов является выходом компаратора. Источники информации, принятые во BHkwaHMe при экспертизе 1.Electronic Design, 1977, f6, p. IQi. 2.Херманис Э,Х., Карклиньш В.Г. Дискретные стробоскопические преобразователи. Рига, Зинатке, 1977, § 3-8 (прототип).