Реляторный позиционный идентификатор

 

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения позиционной идентификации аналогового сигнала в шкале ранжированных опорных напряжений. Идентификатор содержит аналоговые замыкающие ключи, дифференциальные компараторы напряжения и булевые логические элементы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ". 2 ил.

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.

Известны позиционные идентификаторы (авт. св. СССР 1300507, кл. G 06 G 7/25, 1987; авт. св. СССР 1679507, кл. G 06 G 7/25, 1991), которые осуществляют позиционную идентификацию аналогового сигнала в заданной шкале опорных напряжений.

Недостатками известных позиционных идентификаторов являются ограниченные функциональные возможности, так как они идентифицируют аналоговый сигнал при ранжировании опорных напряжений в порядке только возрастания и низкая нагрузочная способность, так как их выходное сопротивление равно сумме сопротивлений нескольких замкнутых аналоговых ключей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа реляторный позиционный идентификатор (рис. 1 на с.21 в журнале "Приборы и системы управления", N 4, 1992), который содержит реляторы, состоящие из дифференциальных компараторов напряжения и аналоговых ключей и воспроизводит операцию Указанная операция является операцией позиционной идентификации аналогового сигнала x в шкале опорных напряжений x₁<x<....

Прототип обладает тем же недостатком, т.е. идентифицирует сигнал x при ранжировании опорных напряжений в порядке только возрастания и его выходное сопротивление равно сумме сопротивлений двух замкнутых аналоговых ключей.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения позиционной идентификации аналогового сигнала в шкале опорных напряжений, ранжированных в порядке как возрастания, так и убывания, а также повышение нагрузочной способности.

Поставленная цель достигается тем, что в реляторный позиционный идентификатор, содержащий n-1 аналоговых замыкающих ключей и n-1 дифференциальных компараторов напряжения, неинвертирующие входы которых являются входами первого,...,(n-1)-го опорных напряжений, а неинвертирующие входы соединены и образуют вход идентифицируемого сигнала, вход первого аналогового замыкающего ключа является входом первого идентифицирующего сигнала, а выходы первого, . ..,(n-1)-го аналоговых замыкающих ключей являются первым,..., (n-1)-м выходами реляторного позиционного идентификатора, введены n-й и (n+1)-й дифференциальные компараторы напряжения, n булевых логических элементов "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" и n-й аналоговый замыкающий ключ, выход i-го (i=1,2,. . . , n-1) дифференциального компаратора напряжения соединен с вторым входом i-го и с первым входом (i+1)-го булевых логических элементов "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", выходы первого,...,n-го булевых логических элементов "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" соединены с управляющими входами первого,...,n-го аналоговых замыкающих ключей соответственно, входы второго,...,n-го аналоговых замыкающих ключей являются соответственно входами второго,...,n-го идентифицирующих сигналов, а выход n-го аналогового замыкающего ключа является n-м выходом реляторного позиционного идентификатора, инвертирующие входы n-го и (n+1)-го дифференциальных компараторов напряжения соединены с входами (n-1)-го и первого опорных напряжений соответственно, а неинвертирующие входы - соответственно с входами первого и (n-1)-го опорных напряжений, выход n-го дифференциального компаратора напряжения соединен с первым входом первого булевого логического элемента "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", а выход (n+1)-го дифференциального компаратора напряжения - с вторым входом n-го булевого логического элемента "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ".

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, неизвестна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в автоматике и аналоговой вычислительной технике для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др., с получением технического результата, заключающегося в том, что реляторный позиционный идентификатор осуществляет позиционную идентификацию аналогового сигнала в шкале опорных напряжений, ранжированных в порядке как возрастания, так и убывания, а также в том, что выходное сопротивление реляторного позиционного идентификатора равно сопротивлению замкнутого аналогового ключа, обуславливающего обеспечение достижения поставленной цели - расширение функциональных возможностей и повышение нагрузочной способности, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого реляторного позиционного идентификатора (при n=5); на фиг. 2 - условное обозначение реляторного позиционного идентификатора (при n= 3), несколько вариантов схем его включения и соответствующие им типовые нелинейные функции.

Схема предлагаемого реляторного позиционного идентификатора (фиг. 1) содержит n+1 дифференциальных компараторов напряжения 1,...,6; n булевых логических элементов "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 7,...,11; n аналоговых замыкающих ключей 12,...,16. Неивертирующие входы компараторов 1,...,4 являются входами опорных напряжений x₁,...,x_n-1 соответственно, а инвертирующие входы объединены и образуют вход идентифицируемого аналогового сигнала х, выходы компараторов 1, ...,4 соединены с вторыми входами элементов 7,...,10 и с первыми входами элементов 8,...,11 соответственно, выходы элементов 7,...,11 соединены с управляющими входами ключей 12,...,16, входы которых являются входами идентифицирующих сигналов Y₁, ...,Y_n соответственно, а выходы - соответственно первым, ...,n-м выходами (Z₁,...,Z_n) реляторного позиционного идентификатора, инвертирующие входы компараторов 5 и 6 соединены с входами опорных напряжений x_n-1 и x₁ соответственно, а неинвертирующие входы - соответственно с входами опорных напряжений x₁ и x_n-1, выход компаратора 5 соединен с первым входом элемента 7, а выход компаратора 6 - с вторым входом элемента 11.

Работа предлагаемого реляторного позиционного идентификатора (фиг. 1) осуществляется следующим образом. Воспроизводимая им операция определяется выражением При x<x<x<..., x>x₁>x₂>...>x_n-1 на входах элемента 7 будут разные логические сигналы, на его выходе будет логическая "1", на входах элементов 8,...,11 будут одинаковые логические сигналы, на их выходах будет логический "0", ключ 12 будет замкнут, ключи 13,...,16 - разомкнуты, т.е. Z₁=Y₁, Z₂=Z₃= . ..=Z_n=0. При x₁<x<..., x₁>x>x₂>...>x_n-1 на входах элемента 8 будут разные логические сигналы, на его выходе будет логическая "1", на входах элементов 7, 9, 10, 11 будут одинаковые логические сигналы. На их выходах будет логический "0", ключ 13 будет замкнут, ключи 12, 14, 15 и 16 - разомкнуты, т.е. Z₂=Y₂, Z₁=Z₃=...=Z_n=0....... При x₁<x<...<x, x₁>x₂>... >x_n-1>x на входах элемента 11 будут разные логические сигналы, на его выходе будет логическая "1", на входах элементов 7,...,10 будут одинаковые логические сигналы, на их выходах будет логический "0", ключ 16 будет замкнут, ключи 12,...,15 - разомкнуты, т.е. Z_n=Y_n, Z₁=Z₂=...=Z_n-1=0.

При объединении в схеме фиг. 1 выходных выводов (Z₁=...=Z_n=Z) реляторный позиционный идентификатор будет воспроизводить операцию позиционного мультиплексирования При объединении в схеме фиг.1 входов идентифицирующих сигналов Y₁,...,Y_n реляторный позиционный идентификатор будет воспроизводить операцию позиционного демультиплексирования, которая определяется выражением (1) при Y₁=... =Y_n=Y.

При заданных уровнях опорных напряжений и идентифицирующих сигналов и при определенном соединении выводов реляторный позиционный идентификатор (РI) может выполнять функции двустороннего параллельного ограничителя уровней сигнала х (фиг. 2,а), одностороннего ограничителя сверху уровней сигнала х (фиг. 2, б), режекторного (фиг. 2,в) или селекторного (фиг.2,г) фильтров уровней сигнала x и др.

Таким образом, в отличие от прототипа, предлагаемый реляторный позиционный идентификатор осуществляет позиционную идентификацию аналогового сигнала в шкале опорных напряжений, ранжированных в порядке как возрастания, так и убывания, что расширяет его функциональные возможности. Выходное сопротивление реляторного позиционного идентификатора по сравнению с прототипом уменьшено в два раза и равно сопротивлению замкнутого аналогового ключа, т. е. достигнуто повышение нагрузочной способности. Кроме того, в два раза по сравнению с прототипом уменьшена погрешность коэффициента передачи реляторного позиционного идентификатора, обусловленная нестабильностью сопротивлений замкнутых аналоговых ключей.

Формула изобретения

Реляторный позиционный идентификатор, содержащий n - 1 аналоговых замыкающих ключей и n - 1 дифференциальных компараторов напряжения, неинвертирующие входы которых являются входами первого, ..., n - 1-го опорных напряжений, а инвертирующие входы соединены и образуют вход идентифицируемого сигнала, вход первого аналогового замыкающего ключа является входом первого идентифицирующего сигнала, а выходы первого, ..., (n - 1)-го аналоговых замыкающих ключей являются первым, ..., (n - 1)-м выходами реляторного позиционного идентификатора, отличающийся тем, что в него введены n-й и (n + 1)-й дифференциальные компараторы напряжения, n булевых логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и n-й аналоговый замыкающий ключ, выход i-го (i = 1,2,...,n - 1) дифференциального компаратора напряжения соединен с вторым входом i-го и первым входом (i + 1)-го булевых логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого, ..., n-го булевых логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с управляющими входами первого, ..., n-го аналоговых замыкающих ключей соответственно, входы второго, ..., n-го аналоговых замыкающих ключей являются соответственно входами второго, ..., n-го идентифицирующих сигналов, а выход n-го аналогового замыкающего ключа является n-м выходом реляторного позиционного идентификатора, инвертирующие входы n-го и (n + 1)-го дифференциальных компараторов напряжения соединены с входами (n - 1)-го и первого опорных напряжений соответственно, а неинвертирующие входы - соответственно с входами первого и (n - 1)-го опорных напряжений, выход n-го дифференциального компаратора напряжения соединен с первым входом первого булевого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а выход (n + 1)-го дифференциального компаратора напряжения - с вторым входом n-го булевого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2