Аналоговое вычислительное устройство

 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, предназначено для логарифмирования и возведения в произвольную степень постоянного напряжения и можэт быть использовано в геофизической аппаратуре для поиска и разведки газовых месторождений, а также для определения концентрации газа в шахтах и иных взрывоопасных технических сооружений Цель изобретения - увеличение функциональных возможностей за счет расширения класса решаемых задач. Устройство состоит из первого 1 и второго 2 одновибраторов, генератора 3 тактовых импульсов, первого 4 и второго 5 резисторов, коммутатора, схемы 7 сравнения, конденсатора 8. первого 9 и второго 10 триггеров, устройства 11 выборки и хранения, генератора 12 счетных импульсов первого 13 и второго 14 элементов И и реверсивного счетчика 15. Устройство наряду с формированием импульсов дли тельностью т kiln -, где ki consr x и у - входные напряжения, обеспечивает реализацию функции z ka (-)т, где kz const m- показатель степени.2 ил. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 06 6 7/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ь (21) 4739475/24 (22) 25.09.89 (46) 15.06.92, Бюл. № 22 (71) Физико-механический институт им. Г, В. Карпенко (72) П.П.Драбич, О,П.Бухало, А.А,Старинский и Д.В.Гусаров (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1084819, кл, 6 06 G 7/12, 05,12,81, Авторское свидетельство СССР

¹ 772233660022, кл. G 06 G7/24,,01.03.78, (54) АНАЛОГОВОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, предназначено для логарифмирования и возведения в произвольную степень постоянного напряжения и может быть использовано в геофизической аппаратуре для поиска и разведки.,. Ж 1741160 А1 газовых месторождений, а также для определения концентрации газа в шахтах и иных взрывоопасных технических сооружений.

Цель изобретения — увеличение функциональных возможностей за счет расширения класса решаемых задач. Устройство состоит из первого 1 и второго 2 одновибраторов, генератора 3 тактовых импульсов, первого 4 и второго 5 резисторов, коммутатора, схемы

7 сравнения, конденсатора 8. первого 9 и второго 10 триггеров, устройства 11 выборки и хранения, генератора 12 счетных импульсов. первого 13 и второго 14 элементов

И и реверсивного счетчика 15. Устройство наряду с формированием импульсов длих тельностью т= k>ln —, где k> = сопя; х и у—

У входные напряжения, обеспечивает реализацию функции z=-= =kg (— ), где kz = const; m—

Xm

У показатель степени.2 ил.

1741160

7=к1!и —; z=kz() х х

У У

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, предназначено для логарифмирования и возведения в произвольную степень постоянного напряжения и может быть использовано в геофизической аппаратуре для поиска и разведки газовых месторождений, а также для определения концентрации газа в различных технических средах и сооружениях.

Цель изобретения — увеличение функциональных возможностей за счет расширения класса решаемых задач, На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 —. эпюры импульсов напряжения, поясняющие его работу.

Устройство состоит из первого 1 и второго 2 одновибраторов, генератора 3 тактовых импульсов, первого 4 и второго 5 токозадающих резисторов, коммутатора 6. схемы 7 сравнения, интегрирующего конденсатора 8, первого 9 и второго 10 триггеров, устройства 11 выборки-хранения, генератора 12 счетных импульсов, первого

13 и второго 14 элементов И, реверсивного счетчика 15, а также содержит шину 16 опорного напряжения, первый 17 и второй

18 информационные входы и выходы 19 и 20 логарифмической и показательной функций.

Вход первого одновибратора 1 соединен с инверсным выходом. первого триггера

9 и третьим входом управления коммутатора 6, второй вход управления которого подключен к выходу одновибратора 1 и тактовому входу второго триггера 9. К выходу генератора тактовых импульсов 3 подсоединены объединенные первый вход управления коммутатора 6 и тактовый вход первого триггера 9, прямой выход которого является выходом логарифмической функции устройства (клемма 19) и соединен с первым входом первого элемента И 13, Прямой выход триггера 10 объединен с первым входом второго элемента И 14. а инверсный выход триггера 10 соединен с объединенн ыми четвертым входом управления коммутатора 6 и входом одновибратора 2, к выходу которого подключен вход управления устройства 11 выборки-хранения. Первый и второй входы коммутатора 6 являются первым 17 и вторым 18 информационными входами устройства соответственно. Третий информационный вход коммутатора 6 подключен в точку соединения незаземленного вывода первого токозадающего резистора 4 с первым входом схемы 7 сравнения, второй вход которой соединен с шиной 16 опорного напряжения устройства. Незаземленный вывод второго токозадающего резистора 5

55 подсоединен к четвертому информационному входу коммутатора 6. Объединенные первый — четвертый выходы коммутатора 6 подключены к незаземленной обкладке интегрирующего конденсатора 8, куда также подсоединен информационный вход устройства 11 выборки-хранения. Выход схемы

7 сравнения соединен с входом установки в

"0" триггера 9. Выход устройства 11 выборки-хранения является выходом показательной функции устройства. Вторые входы первого 13 и второго 14 элементов И объединены и подсоединены к выходу генератора 12 счетных импульсов, Выходы первого и второго элементов И подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 15. а к выходу переноса последнего подсоединен вход установки в

"0" второго триггера 10.

Устройство реализует функции типа где г — длительность импульсов на первом выходе устройства;

k>, kz — масштабные коэффициенты преобразования; х и у — входные напряжения;

z — напряжение на втором выходе устройства;

m — показатель степени.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на клеммы 16-18 подаются постоянные напряжения значениями Ео1, О», Ео2 соответственно, а генератор тактовых импульсов 3 вырабатывает на своем выходе импульсную последовательность, представленную на диаграмме 1 на фиг. 2.

Под действием короткого отрицательного импульса (потенциал логического нуля) с выхода генератора 3 тактовых импульсов открывается первый канал коммутатора 6 и интегрирующий конденсатор 8 заряжается до напряжения О» (диаграмма 2 на фиг. 2).

В момент окончания действия отрицательного импульса первый канал коммутатора 6 закрывается. Одновременно положительным фронтом импульса с выхода генератора

3 тактовых импульсов триггер 9 переводится в состояние логической единицы и формируется передний фронт импульса т (диаграмма 3 на фиг. 2). Образовавшийся при этом на инверсном выходе триггера 9 потенциал логического нуля открывает третий канал коммутатора 6, и интегрирующий конденсатор 8 разряжается через резистор .4. В момент, когда напряжение U(t) на интег1741160 рирующем конденсаторе 8, определяющееся соотношением

U(t) = U» ехр (— — ), t

1С т=R С!и

Овх

Ео1

Этот импульс подается на первый вход элемента И 13, и через последний на протяжении интервала времени т поступают на суммирующий вход счетчика 15 импульсы частотой fo с выхода генератора 12 счетных импульсов, т.е, за время х в счетчике 15 будет зарегистрировано 4 г импульсов. Задним положительным фронтом импульса с инверсного выхода триггера 9 (диаграмма 4 на фиг, 2) запускается одновибратор 1, на выходе которого формируется короткий отрицательный импульс. представленный диаграммой 5 на фиг, 2, 35

Под действием, этого импульса открывается второй ràíàë коммутатора 6, и интегрирующий конденсатор 8 заряжается до напряжения Е<2. В момент окончания отри цательного импульса на выходе одновибра- 40 тора 1 второй канал коммутатора 6 закрывается, а триггер 10 переводится в состояние логической единицы. формируя при этом на своем прямом выходе передний фронт положительного импульса т(диаграм-. 45 ма 7 на фиг. 2). В результате под действием потенциала логического нуля (диагоамма 8 на фиг. 2) с инверсного выхода триггера 10 открывается четвертый канал коммутатора

6 и конденсатор 8 разряжается через второй резистор 5. Одновременно под действием положительного потенциала с прямого выхода триггера 10 элемент И 14 начинает пропускать на вычитающий вход счетчика

15 импульсы с выхода генератора 12 счетных импульсов. В момент перехода содержимого счетчика через нулевое значение на его выходе переноса появляется потенциал логической единицы (диаграмма 6 на фиг. 2), где R1 и С вЂ” сопротивление резистора 4 и емкость интегрирующего конденсатора 8 соответственно, станет равным Еы, срабатывает схема 7 10 сравнения, Возникшим на выходе схемы сравнения коротким импульсом напряжения триггер 9 возвращается в исходное состояние, и третий канал коммутатора 6 закрывается, а на 15 прямом выходе триггера 9 формируется положительный импульс (диаграмма 3 на фиг, 2) длительностью триггер 10 устанавливается в исходное состояние и закрывается четвертый канал коммутатора 6. На конденсаторе 8 устанавливается напряжение

U (г) = Еог ехр (— ) =

Uex

=Еогехр (- е ) где Rz — сопротивление резистора 5.

Поскольку е" " = A, »

Напряжение U* (г ) под действием отрицательного импульса (диаграмма 9 на фиг. 2) с выхода одновибратора 2 записывается в память устройства 11 выборки-хранения.

При появлении последующих отрицательных импульсов на выходе генератора 3 описанный процесс многократно повторяется.

Таким образом на выходе логарифмирующей функции устройства (клемма 19) будет формироваться импульсная последовательность (ri}, где i c В = О, 1, 2; 3 ..., а на выходе показательной функции (клемма 20) образуется постоянное напряжение U*(t), Следовательно, предлагаемое устройство по сравнению с известным типом обладает более широкими функциональными возможностями, так как наряду с формированием импульсов г — = R>Cln—

Uex

Ео1 обеспечивает реализацию функции типа = 2 (— ) .

У что дает возможность использовать его в портативной геофизической аппаратуре для выявления газовых месторождений и определения концентрации газа в шахтах, скважинах и т.п., так как последняя при использовании в качестве первичного датчика полупроводниковых элементов определяется из соотношения у =(— ), где R. о е

Rx — сопротивление датчика при отсутствии газа в воздухе: Rx — сопротивление датчика при наличии газа в воздухе; е — показатель степени, лежащий в пределах 1,5-3,5.

1741160

Формула изобретения

Аналоговое вычислительное устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первый одновибратор, интегрирующий конденсатор, схему сравнения, первый вход которой соединен с шиной опорного напряжения, второй вход соединен с первым выводом первого токозадающего резистора, а выход схемы сравнения подключен к входу обнуления первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход переноса реверсивного счетчика подключен к входу обнуления второго триггера, второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора счетных импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения функциональных возможностей за счет расширения класса решаемых задач, оно содержит коммутатор, второй одновибратор, второй токозадающий резистор и устройство выборки-хранения, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом первого триггера и с первым управляющим входом коммутатора, второй управляющий вход которого подключен к тактовому входу второго триггера и к выходу первого одновибратора, вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера и с третьим управляющим входом коммутатора, четвер5 тый управляющий вход которого подключен к инверсному выходу второто триггера и через второй одновибратор соединен с управляющим входом устройства выборки-хранения, первый и второй инфор10 мационные входы коммутатора являются соответственно первым и вторым входами устройства, третий и четвертый информационные входы коммутатора подключены к первым выводам соответственно первого и

15 второго токозадающих резисторов, вторые выводы которых объединены и соединены с общей шиной устройства, первый, второй, третий и четвертый выходы коммутатора объединены и соединены с информацион20 ным входом устройства выборки-хранения, а также через интегрирующий конденсатор подключены к общей шине устройства, выход генератора счетных импульсов соединен с первым входом второго элемента И.

25 второй вход которого подключен к прямому выходу второго триггера, прямой выход первого триггера и выход устройства выборкихранения являются соответственно выходами логарифмической и показатель30 ной функций устройства.