Устройство для возведения в куб
Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники. Цель изобретения - повышение точности , Б устройстве на вход узкодиапазонного кубатора подается сигнал второй ступени аналого-дискретного преобразования , что позволяет снизить для него требования по точности. Использование выходного сигнала узкодиапазонного квадратора для реализации полиномов второй и третьей степени разложения кубической параболы позволяет сократить аппаратурные затраты. Для этого в схему дополнительно введены две группы управляемых ключгй, а узкодиапазонньй кубатор подключен к выходу второго сумматора. 2 ил.
COt03 СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
Al (5D 4 G Об С 7/20
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3951754/24-24 (22) 17.07.85 (46) 15.01.87. Бюл. № (71) Куйбышевский политехнический институт им. В.В.Куйбьппева (72) В.С.Баскаков (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 114477333311,, кКл . С 06 G 7/20, 19б2.
Авторское свидетельство СССР № 601704, кл. С 06 G 7/20Ä 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В КУБ (57) Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.
„„SU„, 12838ОЗ
Цель изобретения — повышение точности. В устройстве на вход узкодиапазонного кубатора подается сигнал второй ступени аналого-дискретного преобразования, что позволяет снизить для него требования по точности. Использование выходного сигнала узкодиапазонного квадра-ора для реализации полиномов второй и третьей степени разложения кубической параболы позволяет сократить аппаратурные затраты.
Лля "-того в схем допслнительно введены две группы управляемых клюЧей, а узкодиапазонный кубатор подключен к выходу второго сумматора. 2 ил.! 283803
Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, Цель изобретения — повышение точности
На фиг.1 приведена структурная схема устройства для возведения в куб; на фиг,2 — один из возможных вариантов выполнения пороговых элемен-тов.
Устройство для возведения в куб на фиг.1 содержит первый сумматор 1,, один из входов которого является входом устройства, пороговые элементы (ПЭ) 2,3 и 4 первой группы 5, второй сумматор 6, пороговые элементы 7,8 и 9 второй группы 10, ключи 11, 12 и 13 первой группы 14, ключи 15, 16 и 17 второй группы 18, ключи 19,20 и 21 третьей группы 2?, третий сумматор 23, кл1очи 24, 25 и 26 четвер20 той группы 27, кубатор 28, квадратор
29, ключи 30,31 и 32 пятой группы
33, четвертый сумматор 34. Выход сумматора 34 является выходом устройства.
Пороговый элемент на фиг.2 содер>кит первый 35, второй 36 компараторь: сигнала, первый 37 и второй 38 источники опорного напряжения разного зна* ка, элемент ИЛИ 39, элемент И 40, инвертор 41, управляемые ключи 42 — 46.30
Пороговый элемент имеет информационный вход 47 и вход управления 48, первый 49 и второй 50 выходы управления, выходы 51, 52 и 53 опорных сигналов, на которых действуют опорные 35 напряжения, используемые для формирования опорных сигналов Х;(Х „);
Х „(Х1); Х соответственно, У пороговых элемейтов первой группы 5 ключ
46 и клемма 53 отсутствуют, следовательно выходы 51 — первь1й, а 52 второй, У пороговых элементов второй группы 10 первый — 51, второй — 53 и третий †. 52 выходы опорных сигналов.
Устройство для возведения в куб работает следующим образом.
Входной аналоговый сигнал подается на вход 47, связанный с входами компараторов 35 и 36, Допустим, что полярность входного сигнала положительная, а его величина превышает порог срабатывания компаратора 35. Тогда, на его выходе установится сигнал, соответствующий "1", который открыва- 55 ет ключ 42, а также через элемент
ИЛИ 39 поступает на вход элемента И
40 и на выход 50, На вход 48 подается сигнал управления, снимаемый с второго выхода управления пороговог о элемента, порог срабатывания которого бслы11е, чем у рассматриваемого. Он инвертируется в блоке 41 и подается на второй вход элемента И 40. Таким образом, на первом выходе управления
49 сформируется "1" в том случае, если сработал компаратор 35 и на входе 48 действует сигнал, соответствующий 0". Выходной сигнал компаратора
35 открывает ключ 42, через который подается опорное напряжение соответствующего знака с источника. 37 на ключи 44 и 4з. Знак опорного напряжения, подаваемого на ключ 46 (формирование сигнала, соответствуюг1его Х ), не изменяется. Управление к>1ючами 44
45 и 46 осуществляeòcÿ выходным сиг:1алом блока 40. При отрицательной полярности ",õîäíoãî си. нала срабатывает компаратср 36, открываюци1 к..юч
43, через который на к почи 44 и 45 подается опорный сигнал с выхода источника 38. Следовательно, если LU,,>i)
>1 Ц „;1 и на входе 48 си1:-:ал равен
0, i-й пороговый элемент формирует два сигнала управления и три о:1орнь1х сигнала (два спорных сигнала для ПЭ группы 5). Здесь,L!„;) — модуль порога срабатывания >.-го порогового элемента. У ПЭ, настроенного на первый порог срабатывания, U „ =U, „, выход
50 нс используется, а у ПЭ, нacIpoeeного на максимальнь.-==.п:орог срабатывания, на входе 48 постоянно действу11 f! ет 0 (заземляется), Устройство для возведения в куб структурная схема которого представлена на фиг.1, работает следующим образом о Входной си1 нал Х подаE. . cF. на информационные входы пороговых элементов 2,3 и 4 группы 5 и четвертый вход сумматора 1. Сработавший пороговый элемент группы з формирует с необходимым знаком c=.ãíàë, пропорциональный значению опсрнсгс сигнала
Х;, сигнал прспорцио-альный значению
Х„, cHIEEaJI цля управле:I>15 cooTQ0.†.c1.— вующими кл очами из групг 14 и 22, сигнал для управления (блокирования) пороговым элементом, уровень срабатывания которогo ниже„ чем у рaccEaIpèваемого. Сигнал Х подается на вход сумматора 1, где вычитается (алгсбраически-складывается) с входным сиг",àлом Х. На выходе сумматора 1 формируется сигнал Х„=К1(Х-Х;), который пода.ется на первый вход вто †.ого сумма+Кхз, 1
15 Если положить здесь коэффициенты передачи равными
«" (X-Х -Х„ )+Кз Xj
3 128 38 тора 6, на сигнальные входы ключей
11,12 и 13 группы 14, на информационные входы пороговых элементов 7,8 и
9 группы 10. Здесь К, — коэффициент передачи сумматора 1. Сработавший по- 5 роговый элемент группы 10 формирует с необходимым знаком опорные сигналы, пропорциональные значениям Х .; X >., Х, сигнал для управления соответствующими ключами из групп 18,33,27, 10 сигнал для блокирования работы порогового элемента, уровень срабатывания которого ниже, чем у рассматриваемого. Сигнал Х подается на вход сумматора 6, где вычитается из сигнала
Х„=К,(Х-Х„). На выходе сумматора 6 формируется сигнал
Х,=К, К,(Х-Х;-Х;), где К6 — коэффициент передачи сумматора 6. 20
Сигнал подается на входы узкодиапазонного кубатора 28 и квадратора
29, на выходах которых действуют сигналы соответственно
Кз Kç (X Х У.)з X =К К2 К2
28 26 Б 1 J > 29 29 Ь (Х-Х; -Х ) 2, Сигнал Хгд подается на вход третьего сумматора 23, на другие входы которого подаются сигнал Х через ключи
15,16 и 17 группы 18, сигнал с выходов пороговых элементов группы 10 (клемма 53), пропорциональный Х;.
Следовательно, на выходе сумматора сформирован сигнал
» где К21 К гЗ32 40
К" — коэффициенты передачи сумматора 23 по соот- ветствующим входам.
Если коэффициенты передачи сумматора 23 положить равными 45
03 4 дов пороговых элементов 2,3 и 4 группы 5; сигнал Х через ключи 11,12 и
13 группы 14 с коэффициентом переда»» чи К„;; сигнал Х; сигнал Х через ключи 30,31 и 32 группы 33 с коэффициентом передачи К „; сигнал Хгэ через ключи 24,25 и 26 группы 27 с коэффициентом передачи K", Таким образом, на выходе сумматора
34, являющегося выходом устройства, действует сигнал
К =3X — -- — -- К =ЗХ2 К
Кб К1 К26, у з23 .: у
29 то сигна 2 аа выходе сумматора запишется в виде у К Кзкз (y Х Х», )3+Зх.к KÝK3 (X
-Х ) +ЗХ К(Х-Х;-Х;)+КХ ;ЗХ,К((Х-Х;—
-X ) +X +2Х„(Х-Х„ -X„)j +3X K(X-X,)+
+Кхз кхз где К=Кгя К K, — обший коэффициент
» преобразования ycтройства, Как видно из приведенных выше формул, нелинейному преобразованию подвергается не вся величина входного. сигнала Х, а лишь разность между входным »и некоторыми опорными сигналами, Х;. и Х„, Это позволяет расширить динамический диапазон сигналов для применяемых в схеме квадратора и кубатора, а также уменьшить влияние из погрешностей на общую погрешность преобразования.
Пусть известны величины абсолютных максимальных погрешностей на выходах узкодиапазонных квадратора — 21
1 t ai и кубатора — Ь . Тогда, опуская коэффициент преобразования К, сигнал на устройства тей можно записать в виде то сигнал на выходе сумматора 23 можно записать в виде
Хг (Х-Х;-X )2+2Х,(Х-Х;-Х;)+Х2.=(Х-Х )2
Сигнал Х через ключи 19,20 и 21 группы 22 с коэффициентом передачи K "
З 1 подается на входы четвертого сумматора 34Ä На входы сумматора 34 также подаются сигнал, пропорциональный
КХз, с вторых выходов пороговых элементов 7,8 и 9 группы 10; сигнал, пропорциональный Кхз3, с вторых выхоХз -Х "4 - -Q,-g ) + g, +3Xj (Х-Х—
Х; ) +" )+Зх, (Х-Х;-Х;)+Х„+ЗХ ((X
Х ) +Л,,+2Х;(Х-Х„ — Х )+Х2;)+3Х2 х(Х вЂ” Х; )+Х1 .
Приведенная к выходу устройства погрешность прзобразовани1я запишется в виде
21;т 2 2>D 361Щ (,(+X»
Хз Хз зз
IVI
1283803
По определению <щ= «!Хр9щю 2«< Хд где, — приведенная к выходу погрешность квадратора 29;
Х29т
-Х -Х )
1 ГТ<
5 максимальный выходной сигнал квадратора 29; приведенная к выходу погрешность кубатора 28;
Х =(Х- 10
2Я N<
-Х -Х ) †максимальн выходной сигнал
1 .< <,1 кубатора ?8.
Обозначим П=Х /(Х-Х; ) ; m=(X-Х, ), /(Х-Х; — Х; )<<., откуда Х =и т(Х-Х;-Х„), где и и ш — !5 коэффипиенты расширения первой и второй ступени аналого-дискретного преобразования сигнала Х. С учетом того, что Х„./Х,,<1 и ".„./Х Б11Ц формула изобретения Устройство для возведения в куб, содержащее первый сумматор, подклюиенный первым входом к информационному входу устройства, соединенному с информационными входами пороговых элементов первой группы, первые выходы опорных сигналов которых подключены к второму, тгетьему и четвертому 1 ° 1 ) < ) — — — +6 !!. — --. 2 пэ IH. " n2 1т!2 Таким образом,. показано, что погрешность узкодиаиазонного кубатора ослабляется n и. раз в общей погреш— ности преобразования. В прототипе обеспечено ослабление погрешности кубатора в и раз. Описание и с-.руктурная схема устройства по фиг. t составлены для случая п=m=3. Среди положительных качеств предлагаемого устройства следует отметить высокую точность преобразования, широкий динамический и частотный диапазон входнь<х сигналов, определяемый в основном быстродействием аналоговых переключателей. Заметим, что при со- !0 ответствующем выборе значений n u m заданная методическая погрешность преобразования может быть достигнута без применения узкодиапазонного кубатора, Например, при n=m=5 приведенная <15 к выходу методическая погрешность схемы, не содержащая узкодиапазонный кубатор, составляет и„< 0,01%, входам первого сумматора, соединс! ного выходом с информа1;ионными входами пороговых элементов второй группы, информационными входа!и ключей первой группы и первым входом второго сумматора, соединенного выходом с и!!<рср1!ационными входами ключей второй группы и входом квадратора, первый управляемый выход каждого 1-го порогового элемента первoй и вTсрсй гру ьп под— ключены к управляющему входу (1+1)-го порогового элемента в соотгетствуюшей группе, а управляющие Бходь. первых пороговых элементов первой и второй групп подключены к шипе нулевого г!с1тенциала вторые управляю1<ие «ь.ходы пороговых элемептс1. ncpUÎII p in!!h! псдключены к управляющим Ixo 1 руппь! > Вторыми выходам!я Опорных oи Г" налов пороговых элеме "i-ов перв,й группы II третьими выходами опсрш
В РТОИ И ПЯТОЙ ГРУПП СОЕДИНЕН С 12 3380 3 управляющими входами соответствующих ключей второй группы, информационные входы ключей пятой группы подключены к выходу квадратора. сонг 1 стиг. 2 Составитель Н.Зайцев Техред И.Попович Корректор М.Максимишинец Редактор В.Ковтун Заказ 7444/46 Тираж 670 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
