Функциональный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в качестве элемен та автоматически программируемого функционального генератора в аналог вых и гибридных вычислительных устройствах, а также в системах автоматического регулирования, например в качестве формирователя.зоны нечувствительности, элемента для утр ителя частоты, квадраторов, кусомно-линейного аппроксиматора и т.д. Известен специализированный функ циональный преобразователь, содержа щий источник входного сигнала, опе рацибнный усилитель, сумматор, источник опорного напряжения Cl. Наиболее близким техническим решением является функциональный преобразователь, имеющий два входных прецизионных диодных ограничителя, соединенных с выходным сумматором и источники смещения 2. Недостатками этих устройств явлнются ограниченные функциональные возможности Vt пониженная точность. Цель изобретения - повышение точности и расширение класса воспроизводимых функций. Поставленная цель достигается,тем, что в функциональный преобразователь, содержащий источник входного сигнала и сумматор, введены п-1 сумматоров и m многовходовых блоков выборки экстремального значения, причем сумматоры объединены в m групп, первые входы-сумматоров подключены k источнику входного сигнала, вторые входы - к шине напряжения, смещения, а выходы сумматоров каждой (-группы подключены к входам i-ro многовходового блока выборки экстремального значения, выход последнего из которых является выходом функциональнога преобрчазования, а выход каждого Нго многовходового блока выборки экстремального значения подключен к допел3tJ6| 1тельному входу многовходового блока выборки экстремального значения. На фиг. 1 показана блок-схема фун ционального преобразователя; на фиг. пример вып.олнения кусочно-линейного аппроксиматора на основе блок-схемы функционального преобразователя и ди аграммы, поясняющие его работу на фиг. 3 выполнение блока выборки экстремального значения - для случая оп эеделения максимального значения. Устройство содержит суммирующие усилители , вход преобразователя 2, источник 3 смещения, блоки , выделения э.кстремальнрго значения, функциональный преобразователь 5 первого уровня (ФП1), функцио нальный преобразователь 6 второго уровня ФП2 , функциональный преобразователь 7 старшего (выходного)уро / . - , ня (ФПУ) . Работа функционального преобразователя поясняется на примере конкретного выполнения кусочно-линейного аппроксиматора (фиг. 2). Входной сигнал Uy поступает на неинвертирующие входы первых двух 1о ФП1 суммирую1чих усилителей 1 и Ir, 5 и ФП2 6. Смещение на входе первого суммирующего усилителя - 1 отсутствует, а на входе sToporqi - равно -t-Uc. Коэффициент передачи первого сум-мирующего усилителя 1 больше, чем второго 1. С учетомвышеуказанного очевидна форма сигналов на входах блока k выделения экстремального значения в ФП5. первого Ц и зторого суммирующих усилителей (фиг. 26). Третий суммирующий усилитель 1j связан со вхсздным сигналом Ug своим инвертируюсцим входом а неинвертирующим входом связан с источником 3 смещения Uj;. От третьего суммирующего усилителя 1 на вход U,j блока k выделения экстремального значения поступает сигнал (фиг. 26). Блок k выделения экс тремального значения в ФП1 5 пропус кает на свой выход минимальное напряжение из трех входных напряжений J. , Ца осюда очевидна форма выходного сигнала Щ5(фиг, 26) на выходе блока А выделения экстремал ного значения, а значит, и на выход ФП1 5.. , На входы блока k выделения экстремального значения в ФП2 6 поступают- сигналы U-1X от ФП1 5 и U-j4 iJ i5 от суммирукхцих усилителей 14 и Ij (фиг, 2в), блок 2 выделения экстремального значения пропускает на выход наибольшее напряжение из Ц, , Ц. Отсюда очевидна форма выходного сигнала выходе ФП2 6 (фиг. 2в). На входы блока з выделения экстремального значения в ФПЗ 7 поступают сигналы от ФП2 6 и и, , от суммирующих усилителей . 1 Ц (фиг. 2г), блок 3 выделения экстремального значения в ФПЗ 7 пропускает на выход минимальный сигнал, формируя таким образом выходной си(- нал, который является выходом устройства в целом. Очевидно, что для увеличения точности кусочно-линейной аппроксимации Необходимо увеличивать количество линейных участков, а следовательно, увеличивать количество источников смещения (резисторныхделителей напряжения), количество суммирующих силителей и соответственно количество входов блоков выделения экстремальных значений. - Для аппроксимации выпуклости вниз применяются блоки выделения экстремального значения выбор максимума (фиг, 3). Вышеуказанные рассуждения приведены для квадранта +ип.,и +и . Аналогичным способом осуществляют аппроксимацию и в остальных квадрантах. Таким образом, предлагаемый функциональный преобразователь может аппроксимировать любую функцию с желаемой точностью. Очевидно, что предлагаемый ФП имеет рекуррентную структуру: любой преобразователь любого высшего уровня строится по правилам, описывающим построение преобразователя предшествующего уровня ФПд. , при этом используются дополйител-ьные входы. Технико-экономический эффект изобретения заключается в получении наращиваемого, точного, универсального функционального преобразователя с однородной структурой и широкими функциональными возможностями. Экономический эффект существенно усилится при-изготовлении по интегральной технологии многовходовых блоков выделения экстремального значения, Формула изобретения Функциональный преобразователь, содержащиг1 источник вхрдного сигнаотличающийл а и сумматор, с .я. тем, что, с целью повышения точности и расширения класса воспроизводимых функций, в него введены п-1 сумматоров и m многовходовых блоков выборки экстремального значения, причем сумматоры объединены в m групп первые входы сумматоров подключены к источнику-входного сигнала, вторые входы - к шине напряжения смещения. а выходы сумматоров каждой -ой группы подключены к входам i-ro многовходоврго блока выборки экстремального значения, выход последнего из которых является выходом функциональ96« ного преобразователя, а выход каждого i-ro многовходового блока выборки; экстремального значения подключен к дополнительному вхоДу п+1-го мноТовходового блока выборки экстрёмаль.ного значения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. G Об G 7/26, 197. 2.Проектирование и прим|гнение операционных усилителей. Под ред. Дж. Грэма, М., Мир, 197, с. .2/9, рис. 7.25 (прототип).

Jj

Iaj

Фие.1

HF

TI

ФЯУ

Юкон

Фиг.З