Квадратор

 

1. КВАДРАТОР, содержащий входной сумматор три входа которого; соединены с первыми выходамитрех пороговых элементов, подключенных входами сор±ветственно к выходам блоков выделения модуля и блока определения знака входного сигнала, квадрирующий блок,вход которого соединен с выходом входного сумматора и с информационным входом блока умножения на знаковую функцию, а выход подключен к первому входу выходного сумматора, второй, третий и четвертый входы которого соединены с вторыми выходами соответствующих пороговых элементов, пятый., шестой и седьмой входы - с сигнальными выходами трех управляемых ключей, а Btan ход является выходом квадратора сиг нальные входы управляемых ключей объединены и подключены к выходу блока умножения на знаковую функцию а ИХ управляющие входаа подключены к третьим выходам соответствукядих пороговых элементов, отличающийся тем, что, с целью повыше- . НИН динамической точности его работы , он содержит дополнительный блок умножения на знаковую функцию и блок управления, первый вход которого .соединен с выходом блока определения знака входного,сигнала, второй, третий и четвертый входы подключены к третьим выходам соответствующих пороговых элементов, а первый и второй выходы - к управляющим входам соответственно основного и дополнительного блоков ь ноженйя на знако§ вую функцию/ выход дополнительного блока умножения на знаковую функцию (Л соединен с четвертым входом входного сумматора, а его вход является входом квадратора. 2. Квадратор по п.1, от л ичающййся тал, что в нетл блок управления содержит пocлeдoщaтeльнc включенные.элемент ИЛИ-НЕ , двухвходной элемент ИЛИ и элемент сравнения , выход которого и выход У1 ИЛИ являются соответственно первым :о и вторым выходами блока, другой элемента сравнения являетсяего первым входом, а три входа элемента ИЛИ-НЕ, вторрй из которых соедин(ен с другим входом двухвходоЕого элемента i:n ИЛИ, являются соответственно вторым третьим и четвертым входами блока управления.

: (19) (10

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

М59 6 06 6 7 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВеикый кОмитет сссР по делАм изОБ ктекий и отнРытий (21) 3446284/18-24 (22) 31 ° 05. ° 82 (46) 07 ° 11 .83. Бюл. 941 (72) A.И.Косолапов, В.С.Баскаков и В.И.Земсков (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (53) 681 . 3 (088. 8) (56), 1. Авторское свидетельство СССР

9 550650, кл. 5 06 С 7/20, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

М 691879, кл.(j 06 G 7/20, 1979 (прототип) . (54)(57) 1 . КВАДРАТОР, содержащий входной сумматор, три входа которого: соединены с первыми выходами трех пороговых элементов, подключенных входами соответственно к выходам блоков выделения модуля и блока определения знака входного сигнала, квадрирующий блок, вход которого сое-< динен с выходом входного сумматора и с информационным входом блока ум- ножения на знаковую функцию, а выход подключен к первому входу выходного сумматора, второй, третий н четвер-. тый входы- которого соединены с вторыми выходами соответствукщих пороговых элементов, пятый., шестой и . седьмой входы - с сигнальными выхо-.: . дами трех управляемых ключей, а. вытход является выходом квадратора " сйгнальные входы управляемых ключей объединены и подключены к выходу блока умножения на знаковую функцию а их управляющие входы подключены к третьим выходам соответствующих пороговых элементов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения динамической точности его работы, он содержит дополнительный блок; умножения на знаковую функцию и блок управления, первый вход которого . соединен с выходом блока определения знака входного сигнала, второй, .третий и четвертый входы подключены к третьим выходам соответствующих пороговых элементов, а первый и второй выходы - к управляющим входам соответственно основного и дополнительного блоков умножения на знако-, вую функцию, выход дополнительного ц

O блока умножения на знаковую функцию соедин ен с четвертым входом входного Щ сумматора, а его вход является входом квадратора. : (2. Квадратор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что в нем блок Я управления содержит последовательно включенные элемент ИЛИ-НЕ, двухвходной элемент ИЛИ и элемент сравне-, ния, выход которого и- выход элейента

ИЛИ являются соответственно первым и вторым выходаМи блока, другой вХод элемента сравнения является его первым входом, а три входа элем ента

ИЛИ-НЕ, второй из которых соединен с другим входом двухвходового элемента ИЛИ, являются соответственно вторым, . третьим и четвертым входами блока управления.

1053115

4 управления.

На фиг. 1 приведена сруктурная схема квадратора; на фиг. 2 — временные диагр ;ммы, поясняющие работу предлагаемого устройства в сравнении с известным.

Квадратор содержит входной сумматор 1, блок 2 выделения модуля входного сигнала, блок 3 определения знака входного сигнала, квадратирующий блок 4, пороговые элементы 5-7, блок 8 умножения на знаковую функцию, управляемые ключи 9.-11, выходной сумматор 12, дополнительный блок

13 умножения на знаковую функцию и блок 14 управления. Причем один вход сумматора 1 через дополнительный блок 13 умножения на знаковую функцию. Управляющии вход которого связан с первым входом блока 14 управления, связан с входом квадрато.— ра, а остальные входы соединения— с первыми выходами пороговых элементов 5-7, подключенных первыми входами к выходу блока 2 выделения модуля, подключенного к входу устройства, а вторыми входами - к выходу блока 3 определения знака, также подключенного к входу устройства, выход сумматора через квадратирующий блок 4 соединен с первым входом сумматора 12, второй, третий и четвертый входы которого соединены

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике.

Известен квадратор, содержащий основной канал преобразования информации и канал коррекции погрешности, включающие в себя сумматоры, источники оп рных напряжений,-диодные эле,менты и резисторы (1 .

Недостатком такого квадратора является наличие скачков сигнала на выходе сумматора в канале коррекции, 10 ,что приводит к появлению динамических погрешностей преобразования.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является квадратор, содержащий сумматор, пер- 15 вый вход которого является входом квадратора., а остальные входы соеди" иены с первыми выходами. связанных между собой пороговых элементов,. подключенных первыми входами к выходу блока выделения модуля, подключенного к входу устройства, а вторыми входами — к выходу блока определения знака, подключенного к входу устройства, выход сумматоРа чеРез квадратирующий блок соединен с пер,вым входом выходного сумматора, второй, третий, четвертый входы которого соединены соответственно с вторыми выходами пороговых элементов, пятый, шестой, седьмой выходы - с выходами управляемых ключей, управляющие входы которых подключены к третьим выходам .соответствующих пороговых элементов, а сигнальные входы через блок умножения на:g1, управление которым осуществляется от блока определения знака, подключенного к входу квадратора, соединены с выхоцом сумматора (2) .

Недостатком известного квадратора 40 является ступенчатое изменение сигнала на выходе первого сумматора.

При ограниченном быстродействии последнего это приводит к возникновению динамических, погрешностей.

Целью изобретения является повышение динамической точности работы квадратора.

Поставленная цель достигается тем, что квадратор, содержащий входной сумматор, три входа которого соединены с первыми выходами трех пороговых элементов, подключенных входами соответственно к выходам блока выделения модуля и блока определения знака входного сигнала, квад рирующий блок, вход которого соединен с выходом входного сумматора и с информационным входом блока умножения на знаковую функцию, а выход подключен к первому входу выходного сумматора, второй, третий, и четвертый входы которого соединены с вторыми выходами соответствующих пороговых элементов, пятый, шестой и седьмой входы — с сигнальными выходами трех э5 управляемых ключей, а выход является выходом квадратора, сигнальные входы управляемых ключей объединены и подключены к выходу блока умножения / ра знаковую функцию, а их управляющие входы подключены к третьим выходам соответствующих пороговых элементов, содержит дополнительный блок умножения на знаковую функцию и блок управления, первый вход которого соединен с выходом блока определения знака входного сигнала, в торой, третий и четвертый входы подключены к третьим выходам соответствующих пороговых элементов, а первый и второй выходы — к управляющим входам соответственно основного и дополнительного блоков умножения на знаковую функцию, выход дополнительного блока умножения на знаковую функцию соединен с четвертым входом входного сумматора, а его вход является входом квадратора.

Кроме того, блок управления содержит последовательно включенные элемент ИЛИ-НЕ, двухвходовой элемент

ИЛИ и элемент сравнения, выход которого и выход элемента ИЛИ являются соответственно первым и вторым входами блока, другой вход элемента сравнения является его первым входом, а три входа элемента ИЛИ-НЕ, второй из которых соединен с другим входом двухвходового элемента ИЛИ, являются соответственно вторым, третьим и четвертым входами блока

1053115 соответственно с вторыми выходами пороговых элементов 5-7, пятый и седьмой входы — с сигнальными выхо- . дами управляемых ключей 9-11, управляющие входы которых подключены к третьим выходам соответствующих.. 5 пороговых элементов 5-7, а сигнальные входы через блок 8 умножения на знаковую функцию соединен. с вторым выходом блока 14 управления, входы которого соединены с третьими г0 . (выходами пороговых элементов 5-7 и выходом блока 3 определения знака входного сигнала ° Блок 14 управления содержит элемент ИЛИ-. НЕ 15, двухвходовой элемент ИЛИ 16 и элемент )5

17 сравнения °

Квадратор работает следующим.об- . разом.

Входной сигнал Х подается на входы блока 3 определения знака входного сигнала, блока 13.умножения сигнала на знаковую функцию и через блок 2 выделения модуля па входй пороговых элементов 5-7. Сработавший пороговый элемент формирует с необходимым знаком сигнал, пропорциональный значению

25 опорной точки Х;, сигнал пропорциональный значению Х;, а также входной сигнал для блока 14 управления и для управления соответствующим

-ым управляемым ключом.

Сигнал Х, подается на вход сумматора 1, где вычитается (алгебраически суммируется) из выходного сигнала блока 13 На выходе сумматора 1 формируется сигнал 35 х =К,(М„SX x1} который подается на вход. блока 8, а также через квадратирующий блок 4 40 на вход выходного сумматора .12 (К( коэФфициент передачи сумматора; К, коэффициент передачи входного блока

13 умножения на знаковую функцию) .

На выходе блока 8 Формируется сиг 45 нал

Х = k8V„t, k„,Õ- X, } где К4 — кэффициент передачи блока 8 умножения на знаковую функцию.

На выходе квадратирукщего блока 4 действует сигнал

)(4 К4 k (КМХ Хж где К4 - коэффициент передачи квадратирующ его блок а 4 . 55

Сигнал X через соответствук ций управляемый ключ 9-11 подается на вход выходного сумматора 12. Таким образом, на выходе сумматора 12 фор.мируется сигнал 60

Х =)(1 1 "щМ Х

К4К (k4 X-X;) +К;М8-К„(К„ X-X;)++К4 X где К; — коэффициейт передачи(-го управляемого ключа; 65

К вЂ” коэффициент передачи сумматора 12 для сигнала Х

Если выбрать коэффициенты передачи равными .Кп ; Kg

1 2Х

К ° К К К

4 4 то выражение для входного сигнала записывается в виде г,,„* — „"- ((к„х-х P+v8sx;(u„ õ-х;)+хД.

Б случае Х 0 на выходе блока 3 определения знака входного сигнала устанавливается сигнал, соответствую щий единице. При ) Х! < Хв,а X„ c X» на управляющих выходах пороговых элементов сигналы соответствуют нулю, ключи 9-11 закрыты (Хп, — пороги срабатывания соответствующих пороговых элементов 5-7) . Ha первом выходе блока 14 управления, связанном с управляющим входом дополнительного блока 13 умножения на знаковую функцию, устанавливается такой сигнал, что коэффициент передачи блока 13 (Кг,г ) равен единице.

При срабатывании первого порогового элемента 5 (Хя с Х! + Хп сХпз) на его управляющем выходе устанавливается единица, на других выходах Формируются опорные сигналы, пропорциональные +Х(и Х . Управляемый ключ

9 открывается, йа выходах блока 14 устанавливают такие сигналы, что коэффицненты (К8 и K > ) передачи основного и дополнительного блоков 8 и 13 становятся равными минус единице. Соотношение для выходного сигнала принимает вид.

Х8ы РК ((-Х+Х ) -2Х (-Х-Х ) 4 X„) КХ г

1 где К = 1/Kl К 4

При .срабатывании второго порогового элемента 6 (Хя ° Хп i (Х < Хя ) на его выходах формируются сигналы

-Х, Х, на управляющем выходе устанавливается единица. Управляемый ключ 10 открывается, на выходах блока 14 управления устанавливаются такие сигналы, что при этом К8 -1

К = l. Соотношение для выходного сйгнала записывается гщ,„-к((х-х, гх,(х-х, х,)- х, Значение опорных и управляющих сигналов пороговых элементов 5 2, а также коэффициентов К и Кз при различных значениях входной величины Х сведены в таблицу.

Из соотношений для выходного сигнала устройства с учетом приведенной таблицы следует, что при любом значении Х на выходе устройства реали-, зуется квадратичная Функция.

Сигнал управления

ПЭ ПЭД ПЭ8

X c 0 {Х8 = О)

Х; К К8

Я х о (х = z).

K<3 к8

0 0 +1 +1

Х +Х вЂ”.1 -1 2

Х „ /XI Хя хщ 1

-Х -1

Х -Х +1 +1

Я

ФХ +1

Х8, хфХ«ХП>

Х +Х -1 — 1

3 функциональная схема блока 14 управления для случая j « = 3 может, Например, иметь вид, изображен ный на фиг. 1.

Временные диаграммы (фиг. 2) поясняют принцип действия предлагаемого квадратора в сравнении с известным+, Нри входном сигнале Х = К t, для известного устройства сигнал на выходе первого сумматора может быть записан

"выем

Э а для предлагаемого квадратора сигнал на выходе сумматора 1 записывается в виде Х8 п(Ц=МЯ(gjn63t- 5in 36)t ...+

<(-

)Xi(3 е а ХП2сХНЗ 0 0 0

Х„z Х Х < Х(0 С 1

Из анализа приведенных соотношений следует,.что в разложении (2} отсутствуют четные гармоники сигнала, а ряд (2) сходится быстрее, чем ряд (1) и, следовательно, для данного разложения в большей степени, чем для ряда (1) ослаблено. влияние высокочастотных гармоник, например, для. ряда (2) влияние 3-й гармоники ослаблено в 2/39» раз по сравнению с рядом (1), а 2-я гармоника вообще отсутствует и т.д.

Аналогичные результаты могут быть получены для случая преобразования

15 гладких входных сигналов произвольной формы.

Таким, образом структура квадратора позволяет снизить требования к полосе пропускания функциональных

2(1 блоков квадратора, а также уменьшить динамические погрешности преобразования.

1053115 ь ьь

° ф

° %в

Ъ

«ь <Ь ь ь аВь ф ь. ф ьь з Се

Wc

Ф иг.2.

Составитель A.Ìàñëîâ

Редактор Я.Лазаренко Техред И. Костик Корректор О. Билак

Заказ 8874/48 Тирам 706 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4