Устройство для воспроизведения линейно-разрывных функций

 

Изобретение может быть использовано для воспроизведения и моделирования смещенных модуль-функций и семейства функций подавления и выделения входного сигнала на заданном участке характеристики и может, в частности, применяться в качестве .фильтров нижних и верхних уровней входного сигнала, режекторных и селекторных (полосовых) фильтров уровней сигнала в системах автоматического управления и в аналоговой вычислительной технике. Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых функций. Устройство содержит первый и второй амплитудные селекторы , внешний источник входного сигнала и источник опорных напряжений . Каждый из амплитудных селекторов выполнен в виде дифференциального операционного усилителя и замыкающего и размыкающего ключей, подсоединенных управляющими входами к выходу дифференциального операционного усилителя. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря введению в устройство второго амплитудного селектора и новой схемы соединения внешних выводов обоих амплитудных селекторов между собой и с выходами источника входного сигнала и источников опорных напряжений. 8 ил. сл ю 00 00 vjl Гч5 4:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„Я0„„1288724 (51)4 G 06 G 7/25

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3878908/24-24 (22) 19,02.85 (46) 07.02.87. Бюл. ¹ 5 (71) Специальное конструкторское бюро вычислительной техники Института кибернетики AH ЭССР (72) Л.И.Волгин и P. — Â.Ï.Ðåáàíå (53) 681,3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1182544, кл. G 06 G 7/25, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1251114, кл. G 06 С 7/25,02.01.85. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

ЛИНЕЙНО-РАЗРЫВНЫХ ФУНКЦИЙ (57) Изобретение может быть использовано для воспроизведения и моделирования смещенных модуль-функций и семейства функций подавления и выделения входного сигнала на заданном участке характеристики и может, в частности, применяться в качестве фильтров нижних и верхних уровней входного сигнала, режекторных и селекторных (полосовых) фильтров уровней сигнала в системах автоматического управления и в аналоговой вычислительной технике. Цель изобретения — расширение класса воспроизводимых функций. Устройство содержит первый и второй амплитудные селекторы, внешний источник входного сигнала и источник опорных напряжений. Каждый из амплитудных селекторов выполнен в виде дифференциального операционного усилителя и замыкающего и размыкающего ключей, подсоединенных управляющими входами к выходу дифференциального операционного усилителя. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря введению в устройство второго амплитудного селектора и новой схемы соединения внешних выводов обоих амплитудных селекторов между собой и с выходами источника входного сигнала и источников опорных напряжений.

8 ил.

128872

Аналоговый логический элемент 1 в обращенном включении (вывод 10„ является входным, а выводы 7, и 8, 40 являются выходными) воспроизводит логическую операцию .двухадресного демультиплексирования: у =0,5xt )+sign(x-х, )); у =0,5x Ll-sign(x-х )1, 3 входгде х напряжение источника ного сигнала; напряжение источника опорного напряжения; напряжение на выводе напряжение на выводе

4 нах

8

У, 2

Здесь (х-х (1, при х «х есть сигнум-функция.

Таким образом, в зависимости от знака разности х-х, один из сигна-

Изобретение относится к автоматике, аналоговой вычислительной и моделирующей технике.

Цель изобретения — расширение класса воспроизводимых функций. 5

На фиг, 1 приведена базовая схема устройства; на фиг. 2-4 — графи— ки функций, воспроизводимых устройством по фиг. 1; на фиг. 5 — частные варианты схемы с дополнительным ис- 1О точником опорного напряжения; на фиг. 6-8 — графики функций, воспроизводимых устройством по фиг, 5.

Схемы (фиг ° 1а,Я) содержат первый

1 и второй 2 аналоговые логические !5 элементы (реляторы), внешний.источник 3 входного сигнала, первый 4.и второй 5 источники опорных напряжений. Схемы (фиг. 5с,б ) дополнительно содержат третий источник 6 опор- 20 ного напряжения. Обозначены также выводы 7,, 8 и 7, 8 замыкающего

1 2У и размыкающего контактов переключателей 9 аналоговых логических элементов 1 и 2, выводы 10, и 10 пе- 25 реключающих контактов переключателей, которые являются соответственно входом и выходом устройства, неинверти рующие и инвертирующие входы 11,, 12 и 11, 12 дифференциальных опе- 30

- рационных усилителей-компараторов

13 аналоговых логических элементов

1 и 2 соответственно, управляющих состоянием переключателей.

Устройство (фиг. 1 и 5) работает следующим образом, лов у или у равен входному напря1 2 жению х, a,öðóãîé будет нулю.

Аналоговый логический элемент 2 в прямом включении (выводы 7 и 8

RBJIHIOTCH HxOpHbIMH BBIBOJ3, 1 О является выходным) воспроизводит функцию сигнатурного селектирования (логическую операцию выбора одного из поданных на его входы сигналов

° / где х2 — напряжение источника 5 опорного напряжения;

Z — сигнал на выводе 10, являющемся выходом ус. тройства.

Подставив равенства (1) в уравнения (2), получают функцию, воспроизводимую устройством (фиг, 1) по выводу 10

z,=О,5x(l+sign(x-х )(х-х )1= х ярК(х-х )(х-х,), (3) где

Spf (х-х )(х-х )=

1, при (х-х ) (х-х ) > О

О, при (х-х ) (х-х ) О есть единичная скачкообразная функция.

Если по схеме la осуществить взаимозамещение выводов 7 и 8, то приходят к схеме на фиг. 16, Функция, воспроизводимая устройством по фиг. 1о при снятии выходного сигнала с выхода 10, определяется выражением Z =0,5х(1-в 1,п(х-х,)(х-х )) =

=х (1- 6Р g (х-x „) (х-х ) ° (3 5)

На фиг. 2а, За, 4а представлены графики функций Z = -- P (x) при снятии выходного сигнала с вывода 1О устройства по фиг. l при х <0 х2«0 (фиг. 2а), х,«0, х «О (фиг. Зс) и х, =О, х «О (фиг. 4а) . На фиг. 2о, 38, 4о представлены графики функций z =92(x) при снятии выходного сигнала с выхода 1О устройства по фиг.В при х <О, х,,«0 (фиг. 25), х,) О, х «О (фиг. 35) и х, =О, х «О (фиг.4 ).

Устройство по фиг. (вывод 10 ) воспроизводит функцию подавления входного сигнала на заданном участке (х,,х2) характеристики (фиг, 2а, Зд, 4а3. т.е. является режекторньщ фильтром уровней сигнала.

7. =0,5x(1+sign(x-х ) (х -х ) = rr 5pgsc

° (х-х ) (х -х ); (4)

2 =0,5xfl-sign(x-x,)(x -x„)l=

=х(1- Sej (х-х )(х -х )). (5)

;На фиг.8 a,8,6,ú представлено семейство функций, воспроизводимых устройством при х (0 при снятии вы1 ходных сигналов с вывода 7, (фиг.ба), с вывода 8, (фиг. 68),между выводами

7., и 8, (фиг. 611, симметричный выход) и с вывода 1О, (фиг. 6г).

На фиг. 7о,5,6, z. представлено се — мейство функций, воспроизводимых устройством при х,>0 при снятии выходных сигналов с указанных выводов.

На фиг. 8а 8, Ь,г представлено се— мейство функций, воспроизводимых устройством при х,=О.

Устройство по несимме1ричным выходам воспроизводит соответственно функции одностороннего подавле- 35 ния и выделения входного сигнала на заданном участке (-, х,) характеристики, т.е ° являются соответственно фильтрами верхних (фиг, 6 а, 7 а, 8а) и нижних (фиг. 68, 7Я, 8Á) уров- 40 ней сигнала. При этом функции у, =

= 9 (х) и У = (х) обладают свойством

1 "Я „2 диаметральной инверсии относительно аргумента х, т, е, Q„(õ)+ 9 (х) =х.

При снятии сигнала между вывода-.. 45 ми 7, и 8 < (симметричный выход) устройство воспроизводит смещенную модуль-функцию (фиг. 6 6, 76, 86) с регулируемым размером сдвига вправо и влево по оси абсцисс. 50

8 частном случае при х =О (источник 4 опорного напряжения устранен, а вход 12 присоединен к шине нуле1 вого потенциала) устройство воспро-: изводит функции однополупериодного выпрямления (фиг. 8а, 8 8) и функцию двухполупериодного выпрямления (фиг. 8Ь). з 12887

Устроистно по фи . 1Я (вывод 10 ) воспроизводит функцию выделения входного сигнала на заданном участке (х,, x ) характеристики, т.е, является полосовым (селективным) фильтром 5 уровней сигналов.

Если в схемы (фиг, 1) ввести источник 6 опорного напряжения, то приходят к схемам, представленным на фиг. 5à,ñ>. Функции, воспроизводимые 10 устройствами фиг. 5а, Я по выводу

10, определяются соответственно формулами

При снятии сигнала с выводя 111 (несимметричный выход) устройство воспроизводит две диаметрально инверсные (сопряженные) линейно-разрывные функции (фиг, 6, 7, 8,).

Здесь кривая Z. соответствует положительной разности х -х о, О сигнал лов, кривая Z, — отрицательной разности х -х (0 сигналов х и х на з г з входах 11 и 12 (в частном случае напряжение х =О, т,е. вход 11 может быть присоединен к шине нулевого потенциала). Функции Z, =Ч,(x), Z, =М,.(х) являются диаметрально инверсными, т.е. 9, (х)+М,{x)=x. В частном случае при х =х =О (источники

1 g

4 и 5 опорных напряжений устранены, а входы 12, и 12 присоединены к шине нулевого . потенциала) устройство воспроизводит функцию z,=

=x Set (xx )9 -ячейки, которая находит применение в системах автоматического управления с перестраиваемой структурой.

Здесь имеет место расширение функциональных возможностей, так как в устройстве по фиг ° 5а (вывод

1О ) возможна регулировка (сдвиг вправо или влево) точки сопряжения диаметрально инверсных функций

Ч+(х) и Ч (х) .

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения линейно-разрывных функций, содержащее первый аналоговый логический элемент, выполненный в виде диффе ренциального операционного усилителя, выход которого подключен к управляющему входу переключателя, и источники опорных напряжений, о тл и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, оно содержит второй, идентичный первому, аналоговый логический элемент, выводы замыкающего и размыкающего контактов переключателя которого соединены соответственно с выводами замыкающего (размыкаощего) и размыкающего (замыкающего) контактов переключателя первого аналогового логического элемента„ а вывод его переключающего контакта является выходом устройства, вывод переключающего контакта переключателя первого аналогового логического элемента является информационным входом устройства и подключен к неинвертирующему входу своего диффе128877« ренциального операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом первого источника опорного напряжения, инвертирующий и неинвертирующий входы дифференциального операционного усилителя втоI рого аналогового,по«н и ского э«««Mf нта подк««юче««ь«соответственно к «зыходу второго источника опорного напряжения и к информационному входу устройства.

1288724

3 -Д г, Х,Nz х,х, zzy

Фигб

Составитель А.Маслов

Редактор Н.Бобкова Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай

Заказ 781!/49

Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 в

Х2

Х х -х

Фиг. 7 в

Х, 3

Фиг.8

84