Время-импульсное устройство для возведения в дробную степень

 

ВРЕМЯИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В ДРОБНУЮ СТЕПЕНЬ, содержащее сглаживающий фильтр, выход которого является выходом устройства , первый импульсно-управляемый .резистор, вьшолненный в виде последовательно соединенных первого масштаб , ного резистора и первого ключа, второй масштабный резистор, источник опорного напряжения, импульсный делитель напряжения, вьшолненный в виде последовательно соединенных второго ключа и третьего и четвертого масщтабных резисторов, общий вывод которых через сглаживающий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, и преобразователь напряжения в длительность импульсов, вход которого соединен с выходом источника входного сигнала, а прямой выход подклю-. чен к управляющим входам первого и второго ключей, источник опорного напряжения подключен к другим выводам первого и второго ключей первого импульсно-управляемого резистора и импульсного делителя напряжения и через второй масштабный резистор подсоединен к входу сглаживающего фильтра , отличающе ее я тем, что, с целью повьшеш я точности и расширения класса решаемых задач путем извлечения корня третьей степени из квадрата входного напряжения, оно i содержит дополнительный сглаживающий конденсатор, второй импульсно- -прав (Л ляемый резистор, вьшолненный в виде последовательно соединенных пятого масштабного резистора и третьего ключа, четвертый ключ и шестой масштабный ре (зистор, которьщ включен между выходом источника входного сигнала и входом сглаживающего фильтра, подключенным через четвертый ключ к другому выводу четвертого масштабного резисю о о: тора импульсного делителя напряжения и через второй импульсно-управляемый резистор к другому выводу первого, С5 масштабного резистора первого имto пульсно-управляемого резистора, который через дополнительный сглаживаюш 1й конденсатор подсоединен к щине нулевого потенциала, управляющие входы третьего и четвертого ключей соединены с инверсным выходом преобразователя напряжения в длительность импульсов.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) А д1 11 С 06 С 7/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3620019/24-24 (22) 13.07.83 (46) 23.10.84. Бюл. Р 39 (72) Е.П. Угрюмов, . И.В. Герасимов, Я.Н.Кац, А.Н.Морозова и С.В.Родионов (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (53) 681.3(088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

У, 758186, кл. G 06 G 7/20, 1980.

2. Угрюмов Е.П. Об одном варианте построения аналоговых и цифроаналоговых функциональных преобразователей с помощью линейно управляемых элементов.-"Известия вузов СССР. Приборостроение", 1975, 11 6, с. 55-59, рис. 2б (прототип). (54)(57) ВРЕ1ИИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В ДРОБНУЮ СТЕПЕНЬ, содержащее сглаживающий фильтр, выход которого является выходом устройства, первый импульсно"управляемый ,резистор, выполненный в виде последовательно соединенных первого масштабного резистора и первого ключа, второй масштабный резистор, источник опорного напряжения, импульсный делитель напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных второго ключа и третьего и четвертого масштабных резисторов, общий вывод ко1 орых через сглаживающий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, и преобразователь напряжения в длительность импульсов, вход которого соединен с выходом источника входного сигнала, а прямой выход подклю-. чен к управляющим входам первого и второго ключей, источник опорного напряжения подключен к другим выводам первого и второго ключей первого импульсно-управляемого резистора и импульсного делителя напряжения и через второй масштабный резистор подсоединен к входу сглаживающего фильтра, о т л и ч а ю щ е е с ятем, Что, с целью повышения точности и расширения класса решаемых задач путем извлечения корня третьей степени из квадрата входного напряжения, оно содержит дополнительный сглаживающий конденсатор, второй импульсно-управляемый резистор, выполненный в виде последовательно соединенных пятого масштабного резистора и третьего ключа, четвертый ключ и шестой масштабный ре- Я зистор, который включен между выходом источника входного сигнала и входом сглаживающего фильтра, подключен- ве 4 ным через четвертый ключ к другому выводу четвертого масштабного резис- ф тора импульсного делителя напряжения и через второй импульсно-управляемый резистор к другому выводу первого. масштабного резистора первого импульсно-управляемого резистора, который через дополнительный сглаживающий конденсатор подсоединен к шине нулевого потенциала, управляющие вхо- р ды третьего и четвертого ключей соединены с инверсным выходом преобразователя напряжения в длительность импульсов..1120362

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, может найти также применение в информационно-измерительной технике и предназначено для воспроизведения слецую- 5 щей зависимости выходного напряжения

U от входного U .

lJ 0„, (1)

t0 где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Известно устройство для возведения в дробную степень, содержащее преобразователь напряжения в длитель- 15 ность импульса, импульсный делитель напряжения, усилитель, масштабные резисторы, сумматор и корнеизвлекающий блок высокого быстродействия (1) .

Однако устройство не позволяет реализовать заданную функцию преобразования (1) с дробным показателем степени, равным 2/3.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, осуществляющее извлечение корня третьей степени, т.е. возведение в степень 1/3, иэ входного напряжения постоянного тока, предварительно преобразованного в широтно-модули30 рованный сигнал (ШИМ-сигнал) в котором реализуется возведение входной величины в дробную степень с выдачей результата в виде напряжения постоянного тока средствами времяимпульсной вычислительной техники. 35

Известное устройство содержит сглаживающее звено, выход которого является выходом устройства в целом, .в виде операционного усилителя с параллельно соединенными резистором и конденсатором в обратной связи, параллельно соединенные первый масштабный резистор и первый импульсно-управляемый резистор, выполненный в виде последовательно соединенных ключа и резистора, импульсно-управляемый делитель напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных ключа и двух резисторов, причем первый сигнальный вход ключа является первым входом делителя, объединенные зажимы резисторов подключены через сглаживающий конденсатор к общей точке схемы, второй зажим второго резистора является выходом делителя, источник 55 опорного напряжения, выход которого через импульсно-управляемый делитель напряжения, зашунтированный параллельно соединенными первым масштабным резистором и первым импульсноуправляемым резистором, подключен к входу операционного усилителя сглаживающего фильтра, преобразователь напряжения в длительность импульса, выход которого подключен к выходу источника входного сигнала, а прямой выход — к объединенным уп— равляющим входам ключей импульсноуправляемых резистора и делителя напряжения f2) .

Недостатком известного устройства является невозможность преобразованйя входного напряжения по степенному закону с показателем степени, равным 2/3.

Цель изобретения — повышение точности и расширение класса решаемых задач путем извлечения корня третьей степени из квадрата входного напряжения .

Поставленная цел:ь достигается тем, что времяимпульсное устройство для возведения в дробную степень, содержащее сглаживающий фильтр, выход которого является выходом устройства, первый импульсно-управляемый резис" тор, выполненный в виде последовательно соединенных первого масштабного резистора и первого ключа, второй масштабный резистор„ источник спорного напряжения, импульсный делитель напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных второго ключа и третьего и четвертого масштабных резисторов,, общий вывод которых через сглаживающий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, и преобразователь напряжения в длительность импульсов, вход которого соединен с выходом источника входного сигнала, а прямой выход подключен к управляю° щим входам первого и второго ключей, источник опорного напряжения подключен к другим выводам первого и второго ключей первого импульсно-управляемого резистора и импульсного делителя напряжения и через второй масштабный резистор подсоединен к входу сглаживающего фильтра, содержит также дополнительный сглаживающий конденсатор, второй импульсно-управляемый резистор, выполненный в виде последовательно соединенных пятого масштабного резистора и третьего ключа, четвертый ключ и шестой масштабный резистор, который вклю ен между

Ъ 7 6 7 (3) 3 1 120 выходом источника входного сигнала .и входом сглаживающего фильтра, под. ключенным через четвертый ключ к дру, гому выводу четвертого масштабного резистора импульсного делителя напря- 5 жения и через второй импульсно-управ. ляемый резистор к другому выводу пер" ного масштабного резистора первого импульсно-управляемого резистора, который через дополнительный сглажи- 10 вающий конденсатор подсоединен к шине нулевого потенциала, управляющие входы третьего и четвертого ключей соединены с инверсным выходом преобразователя напряжения в длительность импульсов.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — график изменения погрешности аппроксимации степенной функции с дробным показателем степени, равным 2/3.

Устройство содержит сглаживающий фильтр 1, выход которого является выходом устройства в целом, например, в виде операционного усилителя

2 с параллельно соединенными резистором 3 и конденсатором 4 в обратной связи, первый 5 и второй 6 последовательно соединенные импульсно-управ30 ляемые резисторы в виде последова" тельно соединенных первого и третьего ключей 7 и 8, первого и пятого масштабных резисторов 9 и 10, сглаживающий конденсатор 11, через который общий вывод импульсно-управляемых резисторов 5 и 6 подключен к шине нулевого потенциала, второй масштабный резистор 12, шунтирующий последо:вательно соединенные импульсно-управляемые резисторы 5 и 6, через которые

40 источник 13 опорного напряжения подключен к входу операционного усилителя 2 сглаживающего фильтра 1, импульс" ный делитель 14 напряжения в виде последовательно соединенных второго

45 ключа 15 и третьего и четвертого масштабных резисторов 16 и 17, общий вывод которых через сглаживающий кон1 денсатор 18 подключен к шине нулевого потенциала, причем другой вывод где К„=1/О о (Π— напряжение опорного источника);

362 4 ключа 15, являющийся первым входом делителя напряжения, подключен к ис-, точнику 13 опорного напряжения, а другой вывод масштабного резистора

17, являющийся выходом делителя 14

1 напряжения, через четвертый ключ 19 подсоединен к входу операционного усилителя 2 сглаживающего фильтра 1; который через шестой масштабный резистор 20 подключен к выходу источника 21 входного сигнала, объединенному с входом преобразователя 22 напряжения в длительность импульсов, прямой выход последнего подсоединен к объединенным управляющим входам ключей импульсно-управляемого делителя

14 напряжения и импульсно-управляе:мого резистора 5, а инверсный — к объединенным управляющим входам третьего и четвертого ключей 8 и 19.

Устройство работает следующим образом.

Входное напряжение постоянного тока U с помощью преобразователя 22 напряжения в длительность импульса преобразуется по линейному закону в периодическую последовательность прямоугольных импульсов с относительной длительностью =41 "х у (2) где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

8 = /T, (— длительность повторяющихся с периодом Т прямоугольных импул ь со в) .

На инверсном выходе преобразовате-, -ля 22 формируется ШИИ-сигнал с относительной длительностью 8=1-9. Эти

ШИМ-сигналы управляют средними значениями проводимостей соответствующих импульсно-управляемых. резисторов.

Сглаживающий конденсатор 11 и сглаживающий конденсатор 18, входящий в состав имйульсно-управляемого делителя 14, обеспечивает развязку по переменному току соответствующих импульсно-управляемых резисторов. С учетом потенциального заземления входа сглаживающего фильтра 1 среднее значение выходного напряжения Ug равно

G1 - G 7 — соответственно проводимости резистора в цепи обратной l120362 связи операционного усилителя 2 сглаживающего фильтра 1, масштабного резистора 9 импульсно-управляемого резистора 5, импульсно-управляемого резистора 6, шестого масштабного ре- 5 зистора 20, второго масштабного резистора 12, третьего и четвертого масштабных резисторов 16 и 17 импульсно-управляемого делителя 14 на-, пряжения. 10

На основании подобия этого выражения выражению

К1 (х) 0,000833+1,00000 х+

0 36273x(1-х) 0 070171x(1-х),(4)

x+0,451184 x+0,015768 аппроксимирующему функцию3Кх с

3à — погрешностью не выше 0,08Х в диапазоне изменения .х от 0 до 1 (фиг. 2), выбираются значения проводимостей масштабных резисторов устройства. ,Погр ешность определя ется как где2р. х д„=1; х 6. (0,1 .

3 г-

Г

Преимуществами предлагаемого уст- ройства по сравнению с известным яв" ляются возможность реализации функции чх, что позволяет строить

Ф различные нелинейные блоки, а также высокая надежность, обусловленная простотой схемы, помехоустойчивость, вытекающая из принципа усреднения широтно-модулированных параметров, и технологичность, обусловленная простотой связей между структурными элементами устройства.

1120362

Составитель А.Маслов

Редактор О.Юрковецкая Техред И.Тепер Корректор В. Гирняк

Заказ 7745/38 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óærîðàä, ул.Проектная, 4

Время-импульсное устройство для возведения в дробную степень Время-импульсное устройство для возведения в дробную степень Время-импульсное устройство для возведения в дробную степень Время-импульсное устройство для возведения в дробную степень Время-импульсное устройство для возведения в дробную степень 

 

Похожие патенты:

Квадратор // 1103247

Изобретение относится к аналоговым вычислительным устройствам и может быть использовано для возведения значения сигнала в степень

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при построении спецвычислителей, АЦП для вычисления значения степенной функции Y=Xm на выходе устройства от величины входного сигнала Х и степени m, а также для вычисления значения логарифма или антилогарифма величины входного сигнала

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в метрологии при создании аналоговых групповых эталонов

Изобретение относится к измерительной технике, системам связи и радионавигации

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве функционального преобразователя для вычисления значений корня квадратного из произведения двух величин, изменяющихся в большом динамическом диапазоне

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве функционального преобразователя для вычисления квадратного корня с высокой точностью в большом динамическом диапазоне

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве функционального преобразователя для вычисления с высокой точностью корня квадратного из разности известной и неизвестной величин, изменяющихся в большом динамическом диапазоне, при определенных соотношениях между этими величинами

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве функционального преобразователя в различных устройствах, где требуется вычисление квадратного корня с высокой точностью в большом динамическом диапазоне
Наверх