Аналоговое вычислительное устройство
Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для автоматизации косвенных измерений, устранения нелинейности характеристики датчиков, а также воспроизведения заданных нелинейных функций. Цель изобретения - расширение класса решаемых задач и повышение точности работы устройства. Аналоговое вычислительное устройство содержит блок 1 умножения, три коммутатора 2-4, блок 5 интеграторов, управляемый инвертор 6, блоки 7.1-7.2N масштабных коэффициентов, два сумматора 8 и 9, блок 10 синхронизации. В устройстве имеет место компенсация аддитивной и мультипликативной погрешностей блока 1 умножения, а на выходе второго сумматора 9 формируется напряжение, пропорциональное полиному степени 2N от входного сигнала. Коэффициенты полинома задаются блоками 7 масштабных коэффициентов на входах сумматоров. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (5!) 4 С 06 С 7 20
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4350072/24-24 (22) 28.12.87 (46) 07.09.89. Бюл. М 33 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И. Ленина (72) В.У. Кизилов н Г.И. Мельников (53) 681.335 (088.8) (56) Справочник по нелинейным схемам.
Под ред. Д. Шейнголца. — М.: Мир, 1977.
Авторское свидетельство СССР
У 1297081, кл. С 06 С 7/16, 1985. (54) АНАЛОГОВОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для автоматизации косвенных измерений, устранения нелинейности характеристики датчиков, а так„„SU,„, 1506456 А1
2 же воспроизведения заданных нелинейных функций. Цель изобретения — расширение класса решаемых задач и повышение точности работы устройства.
Аналоговое вычислительное устройство содержит блок 1 умножения, три коммутатора 2-4, блок 5 интеграторов, управляемый инвертор 6, блоки
7.1-7.2п масштабных коэффициентов,два: сумматора 8 и 9, блок 10 синхронизации. В устройстве имеет место компенсация аддитивной и мультипликативной погрешностей блока 1 умножения, а на выходе второго сумматора 9 формируется напряжение, пропорциональное полиному степени 2п от входного сигнала. Коэффициенты полинома задаются ® блоками 7 масштабных коэффициентов на входах сумматоров. 1 ил.
1506456
Х2
U i
Ьих 5,1 ц
oh (5) Е = а + КмБ)()), 3
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для автоматизации косвенных измерений, устранения нелинейности характеристики датчиков, а также вос5 произведения заданных нелинейных функций.
Целью изобретения является повышение точности работы устройства и рас-10 ширение класса решаемых задач.
На чертеже приведена функциональная схема устройства для реализации полинома 2п-й степени.
Устройство содержит блок 1 умножения, коммутаторы 2-4, блок 5 интеграторов, управляемый инвертор 6, блоки 7. 1-7.2п масштабных коэффициентов, сумматоры 8 и 9, блок 10 синхронизации. Период работы устройства состоит из 2п тактов. Рассмотрим, как формируются и чему равны напряжения на выходах интеграторов в установившемся режиме.
Предположим, что функция преобразования перемножителя где а — аддитивная погрешность бло- 30 ка 1 умножения;
К вЂ” коэффициент передачи блоо м ка 1 умножения;
U,Ut — напряжения на входах блока 1 умножения.
Тогда в первом такте приращение напряжения на выходе интегратора 5.1 (выходное напряжение блока 1 умножения не инвертировано) равно
10ат
40 а)) „„1, f (а + K„Xt (t))dt, (2) 0 где X(t) — напряжение с входной шины;
Т вЂ” длительность такта работы устройства;
45 начало периода работы усто ройства.
В следующем такте приращение напряжения на выходе интегратора 5. 1 (выходное напряжение блока 1 умноже50 ния инвертировано)
,. т
dU 1 (a+K„U.„U„,„,,(t))dt (3) ат о где U „ — опорное напряжение;
gt) — напряжение на выходе инте
Ь Ь! х5. гратора 5.1.
За остальную часть периода работы устройства напряжение на выходе ин4 тегратора 5.1 не изменяется. Напряжение на выходе интегратора 5.1 меняется от периода к периоду до тех пор, пока сумма приращений эа оба такта не станет равной нулю. С учетом (2) и (3) получим о ) t-О 2 а
$ fa + К„Х (t)1 dt $ (а + К„U« с, t6tТ
Ьо(х 5. 2 (4) Предположим, что эа два такта работы входные сигналы изменяются мало.
Тогда выходное напряжение интегратора 5.1 где черта сверху означает среднее значение.
Из выражения (5) следует, что на выходе интегратора 5. 1 получено напряжение, пропорциональное квадрату входного напряжения, причем его величина не зависит ни от аддитивной погрешности блока 1 умножения, ни от его коэффициента передачи.
Аналогично рассмотрим, как формируется напряжение на выходе 1-го интегратора 5.i
,.1 ;-(1т адьо,„5,. = fa +К„П„,„... (С) х(С)1ИС, 6, (-! I>> (6) где U . — напряжение с выхода
baal)t S.i -3 предыдущего интегратора
5, i-1.
А в следующем такте о, а))
DU „„,. = ) (а +К„!1ь„„, (t)U jd t.
Фо+П -31 (7)
Так как напряжение на выходе интегратора 5.i меняется от периода к периоду до тех пор, пока сумма приращений за оба такта не станет равной нулю, то, учитывая (6) и (7) и предположив, что за два такта работы входные сигналы изменяются мало, получим
V Oo(«t Х
U (8) ьо)х 5(U
Так как известно выражение (5), можно переписать выражение (8) в виде
Х (9) ьых 5(Ui
Если выбрать величину опорного напряжения
Пь() > (10) 1506456
U,>= a, Х + атХ +. ° .+ а,„Х ", (17) то выражение (9) приме т нид
Ь 1 (11)
Следовательно, на выходах интегра- Следовательно, на выходе второго сумторов, кроме интегратора 5п, форми- матора 9 фоРмиРУется напРяжение, поруется напряжение, пропорциональное лученное при вычислении заданного определенной степени входного сиг- масштабными коэффициентами полинома нала, Причем на результат возведения в степень не оказывает влияния ни Необходимо отметить, что точность аддитивная, ни мультипликативная пог- 10 вычислениЯ полинома не зависит от решности блока 1 умножения. 9ти нап- мультипликативной и аддитивной погряжения подаются через блок 7 мас- решностей блока 1 умножения, штабных коэффициентов на перный сумматор 8, на выходе которого формиру- ф о Р w У л a H з о 6 р ется напряжение 15
U, = а„, Х+а„, Х2 + .. ° +а„,„Х, (12)
Аналоговое вычисли гельное устройгде а „,, — коэффи е т передачи бло- ство, содержаЩее блок синхРонизаЦии, ка масштабных коэффици н- блок УмножениЯ, тРи коммУтатоРа, блок тов, на который подается из п (где п = 1,2...) интеграторов, напряжени пропорциональное i-й степени входного ствующими выходами третьего коммусигнала ° татора, а выход j-го интегратора блоРассмотрим теперь, как формирует- ка из и интегРатоРов (где j = 1 2 ся выходное напряжение интегратора
5п. Во время (2п-1)-го такта при25 му информационным входам второго КоМращение напряжения на выходе интегмутатора, выход которого соединен с ратора 5п будет следующим; первым входом блока умножения, нтоt0 4(г ь-11т рой нход которгго подключен к выходу а+ 1г первого комму l атора, нечетные инфор(а ц о (tlJdt (f31gp панис.нные входы которого за исклюBill(f. в.1
Э чеиием последнего нечетного информаВо время 2п-го такта приращение напряжения составляет ционного входа, объединены и соединены с информационным входом устроист
1т
13а а четные информационные входы
dU> ь.. — (а+ K„U (t)U let (14) с я -1 м BLix г с с ° ° З5 объединены и соединены „. входом. заКак и в йредыдущих случаях, напря- дания опорного напряжения, о т л и жение на выходе интегратора 5п из- чзющ-е ю щ е е с я тем, что, с целью меняется от пе ио а к пе и р д р оду до повышения то ности и расширения кластех пор, пока сумма приращениИ не са решаемых задач, в него введены станет равной нулю. Учитывая (13) 40 управляемый инвертор, 2п блоков маси (1 ) и предположив, что за время штабных коэффициентов и два сумматодвух тактов работы устройства пере- ра причем выхо 6 ичем выход лока умножения подмножаемые напряжения изменяются ма- ключен, ф ючен к информационному ходу упло, получим равляемого инвертора, выход которого
Uiy U 8ыi 5n.i 45 соединен с информационным входом
U (15)
Sar 5r
) третьего коммутатора, выход j го инПодста станин в (5) выражения (11) и (12), (1 ) тегратора блока из п интеграторов через соответственно (j+1)-й и ()+и+1)-й блоки масштабных коэффициентов соеди— — 50 нен с (j+1)-w входами первого и вт с рого сумматоров, выход п-го интегра° ° ° а „,„ Х .(16) тора блока из п интеграторов подклюТак как на входы второго сумматора 9 чен к 2п-му информационному входу через блок 7 масштабных коэффициентов второго коммутатора и к (п+1)-му вхопоступают нап яжения р em, ропорциональ- 55 ду второго сумматора, выход которого ные Разным степеням входного сигнала, является выходом устройства, выход а также сигнал с выхода интегратора первого сумматора подключен к пос5п, то на выхо е вто д торого сумматора 9 леднему нечетному информационному формируется напряжение входу первого коммутатора перный тора, 1506456
Составитель В. Алекперов
Техред М.Моргентал
Корректор Т. Малец
Редактор В ° Петраш
Заказ 5440/51 Тираж 668 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 информационный вход второго коммутатора соединен с информационным входом устройства, который соответственно через первый и (n+1)-й блоки масштабных коэффициентов соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, первый выход блока синхронизации соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов и с входом управления знаком управляемого инвертора, второй выход блока синхронизации соединен с управляющим входом третьего коммутатора.
