Время-импульсное вычислительное устройство

 

I. ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый геиератор экспоненциального напряжения, вход запуска которого является входом запуска устройства, а выход соединен с сигнальным входом аналогового запоминающего элемента, подключенного выходом к первому входу схемы сравнения, соединенной вторым входом с выходом второго генератора экспоненциального напряжения а выходом с первым входом элемента ИЛИ, подключенного выходом к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом генератора импульсов,а выходом с входом выходного счетчика, причем вход запуска дторого генератора экспоненциального напряжения является управляющим входом устройства и подключен к входу управления записью аналогового запоминающего элемента, а входы регулирования постоянной времени первого и второго генераторов эксl: . . ,: ,-, у. поненциального напряжения являются соответственно первым и вторым информационным входами устройства, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, в него введены источник эталонного напряжения , сумматор, два триггера и нульорган , а схема сравнения выполнена с гистерезисной характеристикой переключения и соединена выходом с нулевым установочным входом первого триггера и входами останова и разрешения сброса второго генератора экспоенциального напряжения, подключенного входом сброса к выходу сумматора, соединенного первым (Л входом с выходом аналогового запоминающего элемента, а вторым входом с выходом источника эталонного напряжения и входом сброса первого генератора экспоненциального напряжения , подключенного входом разрещения сброса к выходу второю i;o эо триггера, входом останова к управля-ющему входу устройства и единичным СП установочным входам первого и второ-U . го триггеров, а выходом к входу lib нуль-органа, выход которого соединен с нулевым установочным входом второго триггера, причем выход первого триггера подключен к второму входу элемента ИЛИ. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый генератор экспоненциального напряжения содержит источник эталонного напряжения, триггер, два ключа и интегрирующую цепь, вход регулирования параметров которой является входом регулирования постоянной вре

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)4 С 06 С 7/161

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИБ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ", Ц

i .":....., 1 (21) 3751416/24-24 (22) 15. 06. 84 (46) 15.12.85. Бюл.Б- 46 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) О.Н.Соломаха, А.Г.Замятин, В.П.Журавлев и А.А.Пинкии (53) 681.335(088.8) (56) Бардаченко В.Ф. и др. Цифровое множительно-делительное устройство.

Измерительная техника, 1973, ll 10, с.90.

Авторское свидетельство СССР

М 886008, кл. 4 Об G 7/161, 1979.

Авторское свидетельство СССР

В 1034049, кл. Q 06 Й 7/16, 1982. (54)(57) 1. ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ ВЦЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый генератор экспоненциального напряжения, вход запуска которого является входом запуска устройства, а выход соединен с сигнальным входом аналогового запоминающего элемента, подключенного выходом к первому входу схемы сравнения, соединенной вторым входом с выходом второго гене» ратора экспоненциального напряжения а выходом с первым входом элемента

ИПИ, подключенного выходом к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом генератора импульсов, а выходом с входом выходного счетчика, причем вход запуска второго генератора экспоненциального напряжения является управляющим входом устройства и подключен к входу управления записью аналогового запоминающего элемента, а входы регулирования постоянной времени первого и второго генераторов экс„„SU„„1198544 А поненциального напряжения являются соответственно первым и вторым информационным входами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены источник эталонного напряжения, сумматор, два триггера и нуль орган, а схема сравнения выполнена с гистерезисной характеристикой переключения и соединена выходом с нулевь1м установочным входом первого триггера и входами останова и разрешения сброса второго генератора экспо . енциального напряжения, подключенного входом сброса к выходу сумматора, соединенного первым входом с выходом аналогового запоминающего элемента, а вторым входом с выходом источника эталонного напряжения и входом сброса первого генератора экспоненциального напряжения, подключенного входом разрешения сброса к выходу второ1о

l триггера, входом останова к управляющему входу устройства н единичным установочным входам первого и второго триггеров, а выходом к входу нуль-органа, выход которого соединен с нулевым установочным входом второго триггера, причем выход первого триггера подключен к второму входу элемента ИЛИ.

2. Устройство по п.l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что каждый генератор экспоненциального напряжения содержит источник эталонного напряжения, триггер, два ключа и интегрирующую цепь, вход регулирования параметров которой является входом регулирования постоянной времени генератора экспоненциального напряжения, сигнальный вход подключен к выходу первого ключа, а выход — к выходу второго ключа и является выходом генератора экспоненциального напряжения, причем первый ключ соединен сигнальным входом с выходом источника эталонного напряжения, а управляющим входом с

1198544 выходом триггера, единичный и нулевой установочные входы которого являются входами запуска и останова генератора экспоненциального напряжения, а сигнальный и управляющий входы второго ключа являются входами сброса и разрешения сброса гене.ратора экспоненциального напряжения соответственно.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных устройствах, в которых в качестве входных величин используются RL С-параметры пассивных элементов электрических цепей.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

На фиг.l изображена блок-схема время-импульсного вычислительного устройства; на фиг.2 — функциональная схема генератора экспоненциального напряжения.

Время-импульсное вычислительное устройство (фиг.l) содержит вход 1 запуска и управляющий вход 2, первый

3 и второй 4 генераторы экспоненциального напряжения, аналоговый запоминающий элемент 5, схему 6 сравнения с гистерезисной характеристикой переключения, источник 7 эталонного напряжения, сумматор 8, первый триггер 9, элемент ИЛИ 10, элемент И ll, генератор 12 импульсов, выходной счетчик 13, первый

14 и второй 15 информационные входы устройства, второй триггер 16 и нуль-орган 17. Кроме того, на фиг.l ° изображены таймер 18 и генератор 19 тактов, приведенные для пояснения работы устройства.

Каждый из генераторов 3 и 4 экспоненциального напряжения (фиг.2) содержит триггер 20, источник 21 эталонного напряжения (полярность которого противоположна полярности источника 7 устройства), первый и второй ключи 22 и 23, интегрирующую цепь 24, вход 25 регулирования постоянной времени и входы запуска

26, останова 27, сброса 28 и разрешения сброса 29 генератора.

Устройство работает следующим образом.

5 По сигналу с генератора 19 тактов запускаются таймер 18 и генератор 3. Таймер 18 отсчитывает интервал времени 1 и запускает генератор 4. В этот момент запоминающим элементом 5 фиксируется мгновенное значение экспоненциального напряжения 0 с выхода генератора 3 и подается на схему 6 сравнения, устанавливается триггер 9, а также сбра-!

5 сывается генератор 3, разряжаясь через вход 28 сброса на источник 7 (отрицательного) напряжения. Разряд прекращается при 03 = О. Схема

6 сравнения сравнивает экспоненциаль»20 ное напряжение 04, с выхода генератора 4 с пороговым напряжением, поступающим с запоминающего элемента 5, и в момент их равенства 1 = 1 + 411 переключается в единичное состояние1

25 сбрасывая генератор 4 и триггер 9.

При этом генератор 4 разряжается через вход 28 сброса отрицательным напряжением с выхода сумматора 8. В момент равенства напряжения 04 нулю схема .6 сравнения переключается в нулевое состояние и разряд генератора 4 прекращается. Поскольку

„Е (1-е o "") = Е (1- е 11" ), где

Š— величина эталонного напряжения, 35 ь1 H 6 постоянные времени зарядно-разрядных интегрирующих цепей генераторов 3 и 4, то, = у)-„ 1„.

"1

Если ь„= R Ñ, и =0 С, то 11

40 о ° Если 11 = — — и

111 г1 1 11 2 112

1 2

1 то 1 = — — — t . .Таким образом (, g о

Э

1 2

) 198544 положительный импульс длительностью = 1 — 1п на выходе триггера 9 являет ся результатом множительно-делительных операций на регулируемыми RLCпараметрами, а значит, и над входными величинами.

Разряд генераторов 3 и 4 экспоненциального напряжения не нулевыми а отрицательными потенциалами создает условия для быстрого и точного падения напряжений 0 и 0 4 до нуля вместо их асимптотического приближения к нулевому напряжению. Разряд генераторов прекращается при

0 = О и 0 = О. Начало нового цикла вычислений при нулевых напряжениях 0 и !1 исключает погрешность от неполного разряда R1 С-цепей генераторов, повьппая тем самым точность устройства.

Генератор 3 экспоненциального напряжения работает следующим образом. Интегрирующая цель 24 содержит регулируемые С- или LR -параметры. По импульсу от генератора

19 тактов устанавливается триггер

20, замыкая тем самым ключ 22, и положительное эталонное напряжение

Е от источника 21 поступает на интегрирующую цель 24, на выходе которой формируется экспоненциально нарастающее напряжение 0 = Е(1-е ol" )

3 / °

При этом триггер 16 находится в нулевом состоянии, ключ 23 в разомкнутом. С приходом импульса от таймера 18 триггер 20 сбрасывается, размыкая ключ 22, а триггер !6 уста навливается, замыкая ключ 23. Интегрирующая цель начинает разряжаться на источник 7 отрицательного эталонного напряжения через ключ 23 до момента срабатывания нуль-органа 17

Ф сигнал с которого сбрасывает триггер 16, размыкая тем самым ключ 23.

Генератор 3 готов к новому циклу 4 работы.

Генератор 4 экспоненциального напряжения работает аналогично описанному, однако ключ 23 находится в разомкнутом положении, пока со схемы 6 сравнения не поступит положительное напряжение, сбрасывающее триггер 20 и замыкающее ключ 23.

В результате ключ 22 размыкается, а через ключ 23 начинается разряд интегрирующей цели 24 на сумматор

8 напряжений, с которого поступает отрицательное напряжение !! = -Е +!! .М

4 где 0 — выходное напряжение sano- минающего элемента 5.. Разряд прекращается при 04 = О, когда схема б сравнения переключается в нулевое

Б состояние(п размыкая ключ 23. После этого генератор 4 готов к новому циклу работы.

Дополнительное повьппение точности достигается использованием двойного вычисления интервала времени 1(— при разряде и заряде генератора 4, так как время заряда его интегрирующей цепи положительным эталонным напряжением Е от нулевого по-!

5 тенциала до !! равно времеци ее разряда напряжением -Е + U от (! д

9 (! до нуля. Соответственно, заряд прекращается в момент 1 = 1 + когда

О

Е(1 — е > "t) = О>, разряд заканчи20 вается в момент + 6, когда

-Е (1 -. е z r) + Й = О, откуда ;-1,.

Импульс длительностью 4 +

1 Я формируется на выходе элемента HlJH

25 1„

О из поступающих на его входы импульса длительностью,„ с триггера

9 и импульса длительностью 1 с выZ хода схемы 6 сравнения. Усреднив результат двухтактного вычисления, щ можно уменьшить погрешность от временной нестабильности постоянной времени н скомпенсировать погрешность срабатывания схемы 6 сравнения от подхода экспоненциально нарастающер5 го напряжения 0 к порогу 05 снизу, . а к нулевому порогу сверху, что по . вьппает точность конечного результа-. та. Усреднение может быть легко выполнено преобразованием длительнос4О ти импульса в цифровую форму. Квантующйе импульсы с генератора 12 импульсов через элемент И Il прохо— дят на вход счетчика 13, пока на выходе элемента ИЛИ 10 присутствует единичный потенциал. После окончания счета счетчик 13 содержит в циф ровом виде величину двойного временного интервала. Усреднение производится отбрасыванием младшего разряда содержимого счетчика.

При необходимости подключения к выходу устройства входа другого аналогичного вычислительного устройства цифровой результат можно перевести во временной интервал. Для этого в качестве счетчика 13 используется реверсивный счетчик со счетным триггером перед суммирующим

1198544

Г

ВИ)%ПИ Заказ 7723/49 Тираж 709 Подписное ь» и:all ИПП "Патент", r.Óàãîðîä, ул.Проектная, 4 входом. Этот триггер служит младшим отбрасываемым разрядом. После окончания счета импульсы подаются на вычитающий вход реверсивного счетчи.. ка. Начало счета сигнализирует о начале временного интервала, а сигнал обнуления счетчика свидетель— ствует .об окончании формирования

BpeNeHHoro интервала, который является интервалом для последующего вычислйтельного устройства.

Таким образом, повышение точности вычислений в предлагаемом устройстве достигается путем устранения погрешности от неполного сброса

5 выходных напряжений генераторов экспоненциального напряжения, устранения влияния порога срабатывания схемы сравнения и уменьшения погрешности от временной неста>о- бильности регулируемых RLС-параметров.