Устройство для моделирования нелинейных функций Советский патент 1982 года по МПК G06G7/25 

. .

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и автоматике.

Известны устройства, вьгаолняюише отдельные нелинейные операции, содержащие диодные ячейки, делители напряже ния и определенный усилитель 1 .

Недостаток этих устройств состоит в том, что вид моделируемой функции определяет структуру устройства.

Известны устройства для выделения максимальных (минимальных) значений из совокупности входных сигналов.

При этом переход из режима выделе. ния максимума к режиму выделения ми нимума в указанных знаках осуществляется изменением полярности включения диодов С2 .

Недостатком известных устройств являются ограниченные функциональные возможности, что не позволяет использовать их в качестве универсальных нелинейных блоков в аналоговой вычпсл.тельной технике и устройствах автома- тики. Это обусловлено тем, что блоки

в выделении максимума (минимума) по- зволяют моделировать только три вида разрывных функций.

Данное устройство, построенное на унифицированной элементной базе, позволяет расширить количество воспроизводимых (моделируемых) разрывных функций. Это соответственно расширяет функциональные возможности и универсальность устройства.

10

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования разрывных функций.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования

15 нелинейных функций, содержащее блок выделения максимума или минимума, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с выходом первого источника опорного на20пряжения, введены блок выделения минимума или максимума, второй источник опорного напряжения, сумматор и переключатель, ЕСсод которого объединен со 39 входом устройства, первый выход переклю чателя соединен с первым нетгавертируюитм входом сумматора, инвертирующий вход которого подключен ко второму выходу переключателя, второй неинвертирующий вход сумматора подключен к вы ходу блока выделения минимума (максимума), входы которого подключены соответственно к выходу блока выделения максимума или минимума) и к выходу второго источника опорного напряжения. На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2-5 представлены выход ные характеристики. Устройство содержит соответственно . блоки 1 и 2 выделения максимума (минимума), один из которых работает в режиме выделения максимума (максимизирующий селектор), а другой - в режиме ВЬ1 деления минимума (минимизирующий , селектор). На входы блока 1 подаются входной сигнал X от источника 3 опорного напряжения и опорный сигнал X -, от первого исгочника 4 опорного напряжения На один из входов блока 2 подается сиг нал.Х( от второго источника 5 опорного напряжения, а его другой вход соедини с выходом блока 1. Выходные сигнайы : . и V п снимаются соответственно с вы ходов блока 1 и блока 2. В устройстве предусмотрен сумматор 6 и переключатель 7. Устройство работает следующим образом. Если блок 1 5голяется максимизирующим, а блок 2 -ь минимизирующим (фиг. то (),{.,), ГУ nPW , Х,ПР« , T1PVI СХ, Если блок 1 является минимизирук шим, а бдок 2 - максимизирующим, то . )(,) v , man С,-:/), npW ,fvj ПРУ пуу ПР При снятии выходного сигнала у с выхода блока 1 устройство воспроизводит функциональные зависимости известного амплитудного селектора: моделирование зоны нечувствительности (фиг. 2а) ограничение напряжений (фиг. 26), однополупериодное выпрямление ( Х О или f О), формирование абсолютного значения знакопеременных сигналов (фиг. 3) 34 При снятии выходного сигнала „ с выхода блока 2 устройство воспроизводит разрывную функцию амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом дискриминации (фиг. 4а) и функцию двухстороннего ограничителя (фиг. 46). В частности при X О или X(j « О приходим к, так называемому, нуль-детектору (детеч,тор нуля) (фиг. 4а). Дальнейщее расширение класса воспроизводимых разрывных функций возможно путем суммирования и вычитания различных комбинаций i/.ifn, Х.ХлИХ. В частности, при введении в устройство сумматора 6 (вычитателя) (фиг. 1) и при подаче на него входного х и выходкого сигналов устройство будет моделировать функцию с регулируемой точкой разрыва il (V X (фиг. 5а) и функшло последовательного ограничения -у « - Х- (фиг.. 56). Предлагаемое устройство воспроизводит широкий класс разрывных функций, который включает практически все типовые нелинейности. Базовым элементом для построения устройства является блок- выделения максимума ( минимума). Дальнейшее расширение класса воспроизводимых функций возможно путем построения устройств на трех, четырех и т. д. блоках выделения максимума (минимума) при соответствующем увеличении количества источников опорных и входных сигналов. Таким образом, предложено многофункциональное устройство для воспроизведения разрывных и аппроксимации монотонных функций, построенное на однотипных логических элементах. Устройство полностью заменяет ряд типовых функциональных преобразователей, применяемых в аналоговой вычислительной технике и автоматике (амплитудные дискриминаторы, детекторы нуля, компараторы уровня, двухсторонние параллельные ограничители, двухсторонние последовательные ограничители с регулируемыми уровнями ограничения и пр.). При этом структурная схема строится по Иерархическому принципу, а воспроизводимый класс функций определяется суммой функций, воспроизводимых структура-. ми первого (амплитудный селектор), второго и третьего уровня: (® - знак логической связи, имеющий смысл союза или). р.м ула изобретения Устройстбо для моделирования нелинейных функций, содержащее блок выделения максимума или минимума, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с выходом первого источника опорного напряж шя, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возмож ностей за счет моделирования разрывных функций, в устройство введен блок выде ления минимума или максимума, второй источник опорного напряжения, сумматор и переключатель, вход которого объединен с входом устройства, первый выход переключателя соединен с первым нейн923 вертирующим входом сумматора, инвертирующий вход которого подключен к второму выходу переключателя, второй неинвер тирующий вход сумматора подключен к выходу блока выделения минимума или максимума, входы которого подключены соответственно к выходу блока выделения максимума или минимума и к выходу второго источника опорного напряжения. Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе 1.Корн Г к Уорн Т. Электронные аналоговые и аналргоцифровые вычислительные машины. М., Няр, 1968, if , с. 7-11. 2.Там же, с. 14 (нрототип.

Ъ{/1

Hj

Xf

Фа&.1

(

Фиг.

. I

s

a

ffti/г.

to Уг-х

/

Хг

epi/f.f