Устройство для функционального преобразования сигналов Советский патент 1982 года по МПК G06G9/00 G06G7/26 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в аналоговых вычислительных машинах для нелинейного преобразова ния электрических сигналов, а также в системах распознавания образов, классификации случайных процессов и т „ п. Известно устройство для функционального преобразования сигналов, выполненное на основе электроннолучевой трубки типа политрона 1. Недостатком его являются невысокая точность преобразования и ограни чанный динамический диапазон. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для функционального преобразования сигналов, содержащее электронно-лучевую трубку типа политрона, функциональные пластины одной группы которой подключены к соответствующим выходам блока формирования функциональной характеристики, дифференциальный усилитель, входы которого подключены к соответствующим коллекторам электронно-лучевой трубки типа политрона, а выход является выходом устройства 2. Недостатком такого устройства является невысокая точность преобразования сигналов, связанная с тем, что при подаче сигнглов на функциональные пластины трубки происходит перемещение луча в ней перпендикулярно оси коллекторов, что приводит к искаже.нию сигналов и снижению точности преобразования (это объясняется абберациями в трубке и изменением формы луча). Кроме того известное устрой- . ство имеет ограниченный диапазон по размаху амплитуд входного сигнала, что существенно ограничивает общий динамический диапазон системы преобразования сигналов. Цель изобретения - повышение точности преобразования сигналов и расширение динамического диапазона. 392 Указанная цель достигается тем, что в устройстве для функционального преобразования сигналов, содержащем электронно-лучевую трубку типа политрона, функциональные пластины одной группы которой подключены к соответствующим выходам блока формирования функциональной характеристики, дифференциальный усилитель, входы которого подключены к соответству ющим коллекторам электронно-лучевой трубки типа политрона, а выход является выходом устройства, выход диф ференциального усилителя подключен к входу блока формирования функциональ ной характеристики, а функциональные пластины другой группы электронно-лу чевой трубки типа политрона являются соответствующими входами устройства. На чертеже изображена блок-схема предложенного устройства. Устройство содержит электроннолучевую трубку (ЗЛТ) 1 типа политрона, блок 2 формирования функциональной характеристики, который может быть выполнен, например, на потенциометрах, и дифференциальный усилитель 3. Выходы блока 2 формирования функциональной характеристики подсоединены к соответствующим функциональным пластинам одной группы ЭЛТ. Функциональные пластины 5 ДРУ гой группы являются с оответствующими входами устройства. Суммирующий и вы читающий входы усилителя 3 подключены к соответствующим коллекторам 6 и 7 ЭЛТ 1, а выход усилителя 3 подключен к входу блока 2 формирования функцио нальной характеристики и одновременно является выходом устройства. Принцип работы устройства основан на использовании свойств электроннолучевой трубки типа политрона и охвата ее глубокой отрицательной обратной связью. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал (Ugy, Ug,.,. ..., lJg)(J подается от совокупности первичных источников на одну группу функционал ных пластин 5 трубки. Одновременно н другую группу функциональных пластин Ц подается сигнал с блока 2 Формирования функциональной характеристики. Данный блок осуществляет выполнение операции регулирования статического оператора, в том числе установку режима распределения напряжений на функциональных пластинах трубки в ИСХОДНОМ состоянии. При подаче на пластины трубки 1 сигнала (U) последняя перемещает луч вдоль функциональных пластин. С коллекторов 6 и 7 трубки одновременно снимается сигнал, пропорциональный разности напряжений, поданных на функциональные пластины с учетом коэффициента передачи по току. Далее сигнал с коллекторов подается на суммирующий и вычитающий входы усилителя 3, с выхода которого, являющегося одновременно выходом всего устройства, сигнал поступает на вход блока 2 формирования функциоанльной характеристики. За счет охвата глубокой отрицательной обратной связью по напряжению через усилитель 3 на блок 2 формирования функциональной характеристики луч в трубке перемещается на очень малое расстояние. Выходной сигнал определяется по формуле fbv ьых -к ГГ л 1/ - коэффициент усиления усилителя 3; - сигнал на i-м входе устройства (1 i 1 п); -- сигнал на i-м выходе блока 2 формирования функциональной характеристики. При этом сигнал Ul а - U а коэффициенты К и Kf определяют масштаб передачи по току относительно второй и первой групп функциональных пластин соответственно. После простых преобразований, с учетом К- со , ,, Ue. Таким образом, с помощью предложенного устройства .осуществляется передача сигнала от входа устройства к его выходу с регулируемым с помощью блока 2 (коэффициент а) коэффициентом передачи. Конкретно это объясняется тем, что при переходе луча от одной пары функциональных пластин к другой изменение крутизны тока определяется величиной U.J iJ-i а -где uJ, л Jij токи коллекторов, AUftjt, лиьк - входные сигналы с функциональных пластин-, а и Яп - определяющие размерность величин и влияние входных цепей. Для полной идентичности необходимо, управлять коэффициентами а ., и а, добиваясь того, чтобы К О, В предложенном устройстве удается достичь поставленной цели за счет управления коэффициентами Bij при помощи отрицательной обратной связи, введенной через вход блока формирова ния функциональной характеристики. Таким образом, устройство обеспечивает повышение точности преобразования сигналов за счет малого диапазона перемещения луча и расширения динамического диапазонас) так как .входной сигнал на функциональные пластины может значительно превышать величину, допустимую для трубки. При такой схеме снимается ограничение, связанное с малым диапазоном возможного пеоемещения пуча. Введение обратной связи через вход блока 2 целесообразно в случае работы устройства с небольшим числом входов, но с использованием идентичности характеристик крутизны токов. Технические преимущества предложенного устройства дают возможность улучшить технико-экономические показатели аппаратуры, в которой устройство может быть использовано. Так, например, повышение точности приводит к возможности исключить из систе мы схемы, предназначенные специально для этой цели, что упрощает конструк цию и уменьшает стоимость аппаратуры ориентировочно на 20%. Расширение динамического диапазона обеспечивает стыковку с любой апаратурой j независимо от диапазона выходных напряжений, что позволяет исключить из системы соответствующие усилители и каскады согласования. Это упрощает конструкцию устройств и снимает стоимость оборудования приблизительно на 15%. Формула изобретения Устройство для функционального преобразования сигналов, содержащее электронно-лучевую трубку типа политрона, функциональные пластины одной группы которой подключены к соответствующим выходам блока формирования функциональной характеристики, дифференциальный усилитель, входы которого подключены к соответствующим коллекторам электронно-лучевой трубки типа политрона, а выход является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразования и расширения дина ического диапазона, выход дифференциального усилителя подключен к входу блока формирования функцио-г нальной характеристики, а функциональные пластины другой группы электроннолучевой трубки типа политрона являются соответствующими входами устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № «ЗБТЗ, кл, Н 03 К ЗЛЗ. 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 312369, кл, Н 03 К 3/02, 1970 (прототип).