Устройство для вычисления функции @

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ А - В ФУНКЦИИ-, содержащее первьй А + В переключатель, сигнальные входы которого являются сигнальными входами устройства, второй переключатель и усредняющий фильтр, выход которого является выходом устройства, о тличающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия vi точности вычисления, в него введены два сумматора, два инвертора, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и генератор тактовых импульсов , подключенный к управляюпц м входам переключателей, входы первого сумматора соединены с сигнальными входами устройства, а выход через последовательно соединенные усийитель с регулируемым коэффициентом усиления и первый инвертор подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого переключателя, а выход сл подключен к третьему входу второго сумматора, первому входу второго пepeкЛtoчaтeля, управляющему входу усилителя с переменным коэффициентом усилений и через второй инвертор к второму входу второго переключателя , выход которого соединен с входом усредняющего фильтра. Oi о 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) G 06 G 7 12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3684075/24-24 (22) 02.01.84 (46) 07.06.85. Бюл. N 21 (72) А.Ф. Гришков, В,А. Писков, С.П. Рыбинский и А.В. Маргелов (53) 681.335(088.8) (56) 1. Жилинскас P. — Ï.Ï. Измерите° ли отношения в радиоизмерительной технике. M. "Советское радио", 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

634295, кл. G 06 С 7/12, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 640313, кл. G 06 G 7/12, 1977.

4. Авторское свидетельство СССР

11 1005079, кл. С 06 С 7/12, 1983 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

А- В

ФУНКПИИ, содержащее первый

А+ В переключатель, сигнальные входы которого являются сигнальными входами устройства, второй переключатель и усредняющий фильтр, выход которого

„„Я0„„1160440 А является выходом устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности вычисления, в него введены два сумматора, два инвертора, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и генератор тактовых импульсов, подключенный к управляющим входам переключателей, входы первого сумматора соединены с сигнальными входами устройства, а выход через последовательно соединенные усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и первый инвертор подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого переключателя, а выход подключен к третьему входу второго сумматора, первому входу второго переключателя, управляющему входу усилителя с переменным коэффициентом усилений и через второй инвертор к второму входу второго переключателя, выход которого соединен с входом усредняющего фильтра.

60440

1О

1 11

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в измерительной технике для подсчета коэффициента модуляции радиосигнала, относительных погрешностей и в аналоговых счетно-решающих устройствах для вычисления функции

А - В

А + В (под А и В понимаются незави.,симые переменные, заданные в виде однополярных напряжений) .

Известно устройство для вычислеt А- В ния функции †---, основанное на

А + В формировании сигналов, пропорциональ- 5 ных величинам А и В, и их суммировании.

Это устройствс позволяет уменьшить

А - В погрешность вычисления функции — — — gg

А+ В

; при близких значениях А и В, так как в нем сначала складывают А и В, поА В рознь находят — — — и — — —, инверg»

В А 25 тируют — — — и складывают с — — —.

А+ В А+ В

При этом каждое делимое имеет величину, не близкую нулю, и погрешность деления меньше, чем при делении их разности, т.е. малой .величины (1 1.

Однако это устройство имеет недостаточную точность и сложно в ðåàлиэации, поскольку содержит в своем составе два блока деления. 35

Известны устройства для вычисления

А - В функции -. †-- основанные на формиА + В ровании периодической последовательности импульсов с длительностью, 40 пропорциональной величине А и с периодом В, или (А+В), дальнейшей фильтрации, детектировании и суммировании этой последовательности $2 3 и f3).

Однако данные устройства. также 45 имеют низкую точность вычисления функции, так как точность устройства в основном определяется неидентичностью характеристик генераторов пилообразного напряжения, компараторов 50 и разнополярных пиковых детекторов, входящих в состав устройства. Кроме того, данные устройства имеют низкое быстродействие, определяющееся в основном большой величиной постоян- 55 ной времени усредняющего фильтра.

Наиболее близким к изобретению но технической сущности является устройство для вычисления функции

А - В содержащее компаратор, усредняющий фильтр, интегратор, источник опорного напряжения и два коммутатора, причем первый и второй сигнальные входы первого коммутатора являются соответственно первым и вторым входом устройства, а выход подключен к входу интегратора, первый сигнальный вход второго коммутатора соединен с источником опорного напряжения, второй его вход подключен к шине нулевого потенциала, а выход соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу интегратора, а выход соединен с управляющими входами коммутаторов и входом усредняющего фильтра, выход которого является выходом устройства j4 3.

Известное устройство имеет низкое быстродействие, так как его быстродействие определяется в основном постоянной времени усредняющего фильтра, которая выбирается из условия

Т г ч ) где Т » — требуемая величина постоянной времени; д - относительная динамическая погрешность вычисления

А - В функции — ---;

А+ В

Т„ — период импульсной последовательности.

Учитывая, что Х„ зависит от входных величин А и В, поэтому для повышения точности устройства необходимо

Т выбирать при минимальных значениях

А и В, т.е. большую постоянную времени усредняющего фильтра. Однако большая постоянная времени усредняющего фильтра не позволяет обеспечить высокое быстродействие, а при уменьшении р снижается точность устройства, а также динамический диапазон изменения сигналов А и В.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности вычисления функции.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для вычисления

А - В функции — — — содержащее первый

А + В переключатель, сигнальные входы которого являются сигнальными входами устройства, второй переключатель и усредняющий фильтр, выход которого ц А+О -K(U )О„. (2)

Управляемый коэффициент передачи .(2) любой цепи равен 1„ =k,- Ь(ор }.Ор, где К, — начальный коэффициент усиления

S — - крутизна управления коэффициентом усиления

U - управляющее напряжение.

Учитывая, что К„ = О, Up U», а

S(U ) = S> = const, выражение (2) будет иметь вид е

Если переключатели 4 и 5 находятся в другом положении (противоположно изображенному на фиг. 1), то в этом случае на выходе сумматора 2 имеет сигнал

2 5 А+В (4)

Генератор 6 тактовых ймпульсов, управляя переключателями 4 и 5, осуществляя принцип временного разделе ния сигналов, формирует иа входе усредняющего фильтра 7 переменный сигнал, имеющий форму меандра, ампли. туда положительных импульсов которого Равна U2 а отрицательных 92

Усредняющий фильтр 7 проиэводйт усреднение этой последовательности импульсов и на его выходе ю еем сигнал з 11604 является выходом устройства, введены, два сумматора, два инвертора, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и генератор тактовых импульсов, подключенный к управляющим входам переключателей, входы первого

5 сумматора соединены с сигнальными входами устройства, а выход через последовательно соединенные усилитель ! с регулируемым коэффициентом усиле.ния и первый инвертор подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого переключателя, а выход подключен к третьему входу второго сумматора, первому входу второго переключателя, управляющему входу усилителя с переменным коэффициентом усиления и через второй инвертор к второму входу второго переключателя, выход которого соединен с входом усредняющего фильтра, На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для вычисления

А - В функции †††; на фиг.2 — эпюры, 25

А+ В . поясняющие принцип работы устройства с

Устройство для вычисления функА- В ции †--- содержит сумматоры 1 и 2, А + В ,усилитель 3 с регулируемым коэффи30 циентом усиления, переключатели 4 и 5, генератор б тактовых импульсов, выход которого подключен к управляющим входам переключателей 4 и 5, усредняющий фильтр 7,и инверторы 8 и 35

9. Первый и второй сигнальные входы являются соответственно первым и вторым сигнальными входами устройства, а выход усредняющего фильтра 7 — выходом устройства, входы сумматора 1 соединены соответственно с первым и вторым входом устройства, а выход— через последовательно соединенные усилитель 3 с регулируемым коэффициентом усиления и первый инвертор 8 4 с первым входом сумматора 2, второй вход которого подключен к выходу переключателя 4, выход сумматора 2 соединен непосредственно с его третьим

"входом, с управляющим входом усилите-зо ля 3 с регулируемым коэффициентом усиления и с первым сигнальным входом переключателя 5, и через второй инвертор 9 - с вторым сигнальным входом переключатели S выход которого под- зз ключен к входу усредняющего фильтра

7, выход которого является выходом устройства.

40 4

Устройство работает следующим об- разом.

Пусть на первом входе устройства имеем сигнал А (фиг.2), на втором его входе сигнал В, а переключатели

4 и 5 находятся в положении, как показано на фиг.1. При этом на выходе сумматора 1 имеем сигнал U, = А + В.

На выходе. усилителя 3 с регулируемым коэффициентом усиления

u„= К О,)uÄ, (1) а на выходе сумматора 2 сигнал

О,=К Ь и, - ", К З Л Е о где Кф — коэффициент передачи усредняющего фильтра 7;

Ь - линейный оператор сглаживания.

Учитывая,. что если К 8, полу им

А- В

А+ В

1160440

Достижение высокого быстродействия измерения функции А — В обусловА + В лено тем, что в предлагаемом устройстве период следования генератора 5

6 тактовых импульсов не зависит от входных сигналов А и В и поэтому может быть выбран минимально возможным, а следовательно, при одной и той же погрешности с известным уст- 10 ройством, может быть выбрана малая постоянная времени усредняющего .фильтра, т.е. получено более высокое быстродействие вычисления функции

А - В 15

Кроме того, в предлагаемом

A + В устройстве динамический диапазон изменения сигналов А и В не влияет на быстродействие устройства, а источником погрешности является только 20 дрейф нуля операционных усилителей, на которых реализованы схемы устройства. В известном устройстве источником погрешности являются нелинейность интегратора, нестабильность источника опорного напряжения, гистерезис пороговой схемы компаратора и дрейф нуля операционных усилителей.

Таким образом, в предлагаемом устройстве источников погрешностей меньше, чем в известном, а следовательно, оно имеет выше точность измерения

А - В функции — ---.

А + В

В качестве генератора тактовых импульсов может быть использован любой автоколебательный мультивибратор, переключатели могут быть реализованы на полевых транзисторах или на операционном усилителе. Сумматоры, инвертор и усредняющий фильтр могут быть также реализованы на операционных усилителях. Усилитель 3 с регу- лируемым коэффициентом усиления также может быть реализован на основе операционного усилителя или на биполярных транзисторах.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в высоком быстродействии и точности вычисления функции.

Составитель С. Белан

Редактор Г. Волкова Техред Л.Коцюбняк Корректор Г. Решетник.

Заказ 3781/48 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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