Время-импульсное вычислительное устройство

 

ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее преобразователь напряжения в длительность импульсов, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с вьтходом источника опорного напряжения отрицательной полярности , сглаживающий фильтр, выход которого является выходом устройства, источник опорного напряжения положительной полярности, первый импульсно-управляемый делитель напряжения, содержащий первый масщтабиру1а1ий резистор , первый сглаживающий конденсатор , первый и второй ключи, выход источника опорного напряжения положительной полярности соединен с входом первого ключа, а выход второго ключа соединен с входом сглаживающего фильтра, и второй импульсно-управляемый делитель напряжения, содержащий цепь из последовательно соединенных второго масштабирующего резистора, второго сглаживаюцего конденсатора и третьего масштабирующего резистора, четвертый масщтабирук« ий резистор, подключенный к свободным выводам второго и третьего масштабирующих резисторов, третий и четвертый ключи, через которые соответствующие обкладки второго сглаживающего конденсатора соединены с шиной нулевого потенциала, причем свободный вывод третьего масштабирующего резистора соединен свходом сглажива ющего фильтра, прямой выход преобразователя напряжения в длительность импульса -соединен с управлякщими вхо .р,амк первого и четвертого ключей, а , (Л инверсный выход - с управлякяцими вхо дами второго и третьего ключей, о тличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности воспроизведения функции гиперболического синуса, оно содержит пятый и шестой масштабирующие резисторы, при этом вход устройства соединен .со свободнь|м вывоIND дом второго масштабирующего резисто00 ра, выход источника опорного напряо жения отрицательной полярности через 00 00 пятый масштабирующий резистор соединен с входом сглаживающего фильтра, а в первом импульсно-управляемом делителе напряжения выход первого ключа через последовательно соединенные первый и шестой масштабирующие резисторы соединен с входом второго ключа а между общим вьшодом первого и шестого масштабирующих резисторов и шиной рулевого потенциала включен первый сглаживающий конденсатор.

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(50 06 7/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3649968/24-24 .$22) 06. 10. 83 . (46) 07.11.84. Бюл. И 41, (72) В.Б. Смолов, E Ï. Угрюмов, В.М. Машенков и И.В. Герасимов (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) и Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (53) .681. 3 (088. 8) (56) 1; Авторское свидетельство СССР

N 657605, кл. Н 03 К 13/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

В 608171, кл. Ц 06 6 7/161, 1976 (прототип)..(54)(57) ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬ»

НОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее преобразователь напряжения в длительность импульсов, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с выходом источника опорного напряжения отрицательной полярности, сглаживающий фильтр, выход ко- . торого является выходом устройства, источник опорного напряжения положительной полярности, первый импульсно-управляемый делитель напряжения, содержащий первый масштабирующий резистор, первый сглаживающий конденсатор, первый и второй ключи, пфичем выход источника опорного напряжения положительной полярности соединен с входом первого ключа, а выход второго ключа соединен с входом сглаживающего фильтра, и второй импульсно-управляемый делитель напряжения, содержащий цепь из последовательно..SUÄÄ 1123038 A соединенных второго масштабирующего резистора, второго сглаживающего конденсатора и третьего масштабирующего резистора, четвертый масштабирующий резистор, подключенный к свободным выводам второго и третьего масштабирующих резисторов, третий и четвертый ключи, через которые соответствующие обкладки второго сглаживающего конденсатора соединены с шиной нулевого потенциала, причем свобод- ный вывод третьего масштабирующего резистора соединен с входом сглажива" ющего фильтра, прямой выход преобразователя напряжения в длительность импульса соединен с управляющими вхо. ,цами первого и четвертого ключей, а -, инверсный выход — с управляющими вхо. дами второго и третьего ключей, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведе-

8 ния функции гиперболического синуса, оно содержит пятый и шестой масштабирующие резисторы, при этом вход устройства соединен .со свободным выво- е1.

\ дом второго масштабирующего резистора, выход источника опорного напряжения отрицательной полярности через пятый масштабирующий резистор соединен с входом сглаживающего фильтра, а в первом импульсно-управляемом делителе напряжения выход первого ключа через последовательно соединенные первый и шестой масштабирующие резисторм соединен с входом второго ключа Ф а между общим выводом первого и шестого масштабирующих резисторов и шиной рулевого потенциала включен первый сглаживающий конденсатор.

1 11230

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти также применение в информационноизмерительной технике.

Зависимость выходного напряжения

U предлагаемого устройства от входного 0 „ имеет вид

О, = К 51 — -0,5 (1) где k — коэффициент пропорциональности;

"р — опорное напряжение постоян- . . ного тока, причем 060 6 11о ° 5

Известно устройство, в котором релизована зависимость выходного напряжения постоянного тока от двоичного кода преобразуемой величины по закону гиперболического косинуса. Это устройство содержит операционный усилитель постоянного тока, элемент с управляемой проводимостью, источник опорного напряжения постоянного тока, Т-образный RC-фильтр, фиксатор уровня напряжения, аналоговый сумматор, двоичный счетчик и схему сравнения двоичных кодов. В основу работы устройства положено полиномиальное приближение гиперболического косинуса (1 1.

Недостатками этого устройства являются сложность технической реализации, а также отличие формы представления входной величины от заданной, невысокая точность функционирования вследствие значительной методической погрешности из-за применения полиномиального приближения для гиперболического косинуса.

Наиболее близким по технической сущности .к изобретению является устройство реализующее множительно-де,Э лительную зависимость, которая является частным случаем дробно-рациональной функции второго порядка (по- "5 следняя может быть использована для аппроксимации заданной зависимости с меньшей методической погрешностью, чем в (1)). В состав устройства входят сглаживающий фильтр на основе операционного усилителя постоянного тока, выход которого является выходом устройства, два импульсно-управляемых делителя напряжения, выходы которых подключены к входу сглаживаю-55 щего фильтра, источник опорного напряжения положительной полярности, выход которого подключен к сигналь38 2 ным входам импульсно-управляемых делителей напряжения, преобразователь напряжения в длительность импульса, первый вход которого подключен к выходу источника первого входного сигнала, .второй — к выходу источника второго входного сигнала, третий — к выходу источника опорного напряжения отрицательной полярности, а выходы соответственно подключены к упрвляющим входам импульсно-управляемых делителей напряжения, которые выполнены на пассивных элементах с ключами P2) .

Недостатком известного устройства является невысокая точность воспроизведения функции. гиперболического синуса.

Цель изобретения — повышение точности воспроизведения функции гиперболического синуса.

Цель достигается тем, что времяимпульсное вычислительное устройство, содержащее преобразователь напряжения в длительность импульсов, первый вход которого явЛяется входом устройства, а второй вход соединен с выходом источника опорного напряжения отрицательной полярности, сглаживающий фильтр, выход которого является выходом устройства, источник опорного напряжения положительной полярности, первый импульсно-управляемый делитель напряжения, содержащий первый масштабирующий резистор, первый сглаживающий конденсатор, первый и второй ключи, причем выход источника опорного. напряжения положительной полярности соединен с входом первого ключа, .а выход второго ключа соединен с входом сглаживающего фильтра, и второй импульсно-управляемый делитель напряжения, содержащий цепь из последовательно соединенных второго масшта бирующего резистора, второго сглаживающего конденсатора и третьего масштабирующего резистора, четвертый масштабирующий резистор, подключенный к свободным выводам второго и тре. тьего масштабирующих резисторов, третий и четвертый ключи, через которые соответствующие обкладки второго сглаживающего конденсатора соединены с ши. ной нулевого потенциала, причем свободный вывод третьего масштабирующего резистора соединен с входом сглаживающего фильтра, прямой выход преобразователя напряжения в длительность импульса соединен с управляющими входами первого и четвертого з 11230 ключей, а инверсный выход — с управля. ющими входами второго и третьего ключа, содержит пятый и шестой масштабирующйе.резисторы, при этом вход устройства соединен со свободным выводом второго масштабирующего резистора, вшход источника опЬрного напря. жения отрицательной полярности через пятый масштабирующий резистор соединен с входом сглаживающего фильтра, а в первом импульсно-управляемом делителе напряжения выход первого ключа через последовательно соединенные первый и шестой масштабирующие резисторы соединен с входом второго клю.— ча, а между обуй выводом первого и шестого масштабирующих резисторов и шиной. нулевого потенциала включен первый сглаживающий конденсатор.

В устройстве воспроизводится дроб но-рациональная функция третьего порядка, которая с погрешностью не выше 0,01 аппроксимирует требуемую функциональную зависимость.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит сглаживающий фильтр 1, импульсно-управляемые делители 2 и 3 напряжения, масштабирушщий резистор 4, источник 5 опорного напряжения отрицательной полярности, источник 6 опорного напряжения положительной полярности, преобразователь 7 напряжения в длительность импульса, вход 8, ключ 9, масштабирую-, щие резисторы 10 и 11, ключ 12, зарядные конденсаторы 13 и 14, масшта,бирующие резисторы 15-17, ключи 18и 19, Устройство работает следующим образом.

Входное напряжение постоянного то» ка О!, с помощью преобразователя 7 преобразуется в периодическую последовательность прямоугольных импульсов с относительной длительностью

45 о и („«c, 8(-e) (с,, -c,„)e c„" (3) 6„ ;„9 (- ) (1

I>>= о (+ Й16 8 46 (2) 8=k U г где

К вЂ”вЂ” и о

Q — - относительная длительность импульсов.

На инверсном выходе преобразовате-. ля 7 формируется 1ЧИИ-сигнал с относительной длительностью О = 1- 8 . Эти

ШИМ-сигналы управляют средними .значе33 4

ыиями проводимостей импульсно-упранля. емых резисторов, представляющих собою последовательно соединенные ключ и резистор. Сглаживающие конденсаторы

13 и 14 обеспечивают развязку по пере менному току соответствующих импульсно-управляемых резисторов. Среднее значение тока, поступающего на вход сглажинакнцего фильтра 1 с выхода импульсно-управляемого делителя 2 напряжения, составит величину.

l где, С,,„ — проводимости масштабных резисторов 10 и 11.

Среднее значение тока, поступающего на вход сглаживающего фильтра 1 с выхода импульсно-управляемого делителя 3 напряжения, составит величину: р = г + Е„, (4),где,! - проводимость масштабного ре: зистора 17.

Принимая во внимание выражения (3), (4), (5) и (6), нетрудно найти суммарный ток, поступающий на вход сглаживающего фильтра, и на основа- нии подобия полученного таким образом выражения, и выражения

R (х)-0,6210611,04213 x +

1 4

<550.76х (1-х) (7) + 7 х — 5156. 74 аппроксимирующего функцию 7. =Sh(x-0,5), выбрать значения проводимостей масЪ штабных резисторов устройства.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным обладает более высокой точностью воспроизведения зависимости выходного напряжения от

:входного по закону гиперболического синуса вследствие использования в качестве приближения дробно-рациональной функции третьего порядка. Отно.сительная погрешность аппроксимирующей функции не выше 0,01, 0 х 1. ! !

Это определяет технико-экономический эффект от использования изобретения.

11г3038

Составитель Г. Осипов

Техред Т.Фанта!

Редактор Н. Данкулич

Корректор И. Муска, Тирак 698

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и,открытий

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

Заказ 8141/40

Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4