Генератор степенных функций

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 1636631 (бт} Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 26.01 76(21) 2317837/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет(43) Опубликовано 05.12.78.Бюллетень №45 (51) М, Кл

Ст 06 Ст 7/20

Гвсударственхвй хамхтвт

Совета Ммнлстроа СССР во делам азооретевхй н атхрмтхй (53) УДК 681.335 (088.8) (45) Дата опубликования описания 15.12.78 (72) Авторы изобретения

В. Д. Циделко и Ю. В. Xoxeos

I

3т;

Киевский ордена Ленина политехническии " we им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР СТЕПЕННЫХ ФУНКЦИЙ ми сумматора (2) Предлагаемое устройство относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано при экс» периментальном определении динамических характеристик непрерывных и дискретных систем автоматического контроля, регули- 5 рования и управления.

Известны генераторы функций, состоящие из нелинейного элемента, функциональных преобразователей на операционных усилителях, к которым подключены соединенные параллельно двухвходовые диодные элементы, входы которых подключены к источнику инвертированного входного сигнала (1)

К недостаткам этого устройства следует отнести сложность и большую погрешность, которая определяется тем, что применяется кусочно-нелинейная аппроксимация для воспроизведения заданной функции и наличием диоднсь-резистивных эле20 ментов.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является генера2 тор степенных функций, содержащий основной интегратор, выход которого через компаратор и детектор нуля подключен соответственно ко входам блока управления, связанного с управляющими входами ключей, включенных между источниками опорных напряжений и входом интегратора, и функциональные ячейки, каждая из которых состоит из двух интеграторов и входных, выходных и разрядных ключей, связанных управляющими входами с выходом блока управления, выходы входных ключей подключены ко входу интеграторов, между входами и выходами которых включены разрядные ключи, а выходы интеграторов через выходные ключи связаны со входаК недостаткам этого устройства относятся погрешности, обусловленные наличием фильтра на выходе устройства и невозможность воспроизведения нескольких функциональных зависимостей одновременно.

6;3r1r;, 3!

Полью настоящего изобретения явля+"тся новь.шоние точности и расширения частотного диапазона воспроизводимых степенных функций.

В предлагаемом изобретении эта % цель постигается тем, что генератор степенных функций содержит дополнительный сумматор, а в каждую функциональную ячейку введен инвертор, причем выход основного интегратора соединен с одним 1Е из входов дополнительного сумматора, и с входными ключами первой функциональной ячейки непосредственно и через введенный инвертор, другие входы дополнительного сумматора связаны с выходами сумматоров функциональных ячеек, каждый иэ которых непосредственно и через соответствуюший инвертор соединен с входными ключами послелуюшей функциональной ячейки. М

На фиг. 1 лана структурная схема генератора степенных функций; на фиг. 2 и 3-эпюрьг напряжений характерных точек схемы, И

Генератор степенных функций содержит ключ 1, вход которого подключен к источнику опорного напряжения+Зр и ключ

2, вход которого подключен к другому источнику опорного напряжения - Зр, полярность которого противоположна перво му. Выходы ключей 1 и 2 соединены со входом интегратора 3, выход которого нагружен на первый вход компаратора 4, ко второму входу которого подключается наФф пряжение Ю к, и на детектор нуля 5, а также на первую функциональную ячейку (ФЯ ). Выходы компаратора 4. и детектора нуля 5 соединены с блоком управления 6, выход которого соединен со вторыми входами ключей 1 и 2, а также нагружен на входы всех ключей функциональных ячеек,ФЯ g содержит инвертор 7, вход которого вместе со входом входного ключа 8 соединены с выходом интегратора 3, 4 а выход инвертора 7 нагружен на входной ключ 8. Выходы выходных ключей 8 и 9 соединены со входами интеграторов 10 и 11, между входами и выходами которых включены разрядные ключи 12 и 13.

Выходы интеграторов 10 и 11 соединены со входами выходных ключей 14 и 15, выходы которых нагружены на сумматор

16. Выход блока управления 6 соединен со входами ключей 8,9,12,13,14 и 15 первой функциональной ячейки.

Состав и связи последуюших функцио,нальных ячеек аналогичны ФЯ1, описанной выше, причем вход каждой последуюшей функциональной ячейки соединен с вых.iдом сумматора поедыдушей ФЛ, а вых;н сумматора ) 7 последней ФЯ нагружен еше на инвертор 3 8. F3ce выходы сумматоров функциональных ячеек подключены к дополнительному сумматору 1 9.

Работа устройства заключается в следуюшем.

Положим для определенности, что в исходный момент времени состояние блока управления 6 таково, что он открывает ключ 2 и закрывает ключ 1 на фиг, "а.

При этомток от источника опорного напряжения Цо через ключ 2 поступает на вход интегратора 3 н обеспечивает возрастание напряжения на его выходе, которое непрерывно поступает на компаратор 4 и детектор нуля 5. На вход компаратора 4 также поступает напряжение компарирования 0 х . В момент равенства этих напряжений (т 1 на фиг. 2а) срабатывает компаратор 4 и выдает импульс на блок управления 6, который закрывает ключ 2 и открывает ключ 1на входе интегратора

3, при этом на его вход начинает поступать напряжение от источника опорного напряжения + Пр, раэояжая интегратор

3 от U до нуля. В момент 2 срабатывает детектор нуля 5 и выдает импульс на блок управления 6, который вновь открывает ключ 2 и закрывает ключ 1 и процесс повторяется.

На выходе интегратора 3 получим i

Ура, Вьхэ =- "431= — =à t

1 г

О где r- — постоянная интегратора. В случае, когда неизменяемым параметром является не время интегрирования (.1, а уровень компа рирования U. выходное напряжение интегратора 3 (Вы х 3

Выходное напряжение интегратора 3 поступает на первую функциональную ячейку, причем в интервал времени от t,р до оно поступает на интеграторы 10 и .

11 непосредственно, а в интервал времени от Ф. до tg — через инвертор 7. На вход интеграторов 10 и 11, таким образом, поступает напряжениеЧ7 » (см. фиг. 2б), З»3, Интеграторы 10 и 11, на которые поступает напряжение Ю », работают пох ° очередно так, что в период времени работает один иэ них, в то время как другой закорочен с выхода на вход, t ), < i ) (), g в перно;> 4 - 4,!. — работает второй, а первый также закорачивается с выхода на вход. Такой режим работы интеграторов 1 0 и ! позволяет полностью исключить нарастание дрейфа интегратора от % такта к такту, который возникал бы при работе одного интегратора

Напряжение с выходов поочередно работающих интеграторов 10 и 11 поступает на вход сумматора 16, на выходе которого формируется напряжение Г 11 ® (фиг. 2д), пропорциональное второй степени неизменяемого параметра. С выхода сумматора 16 ФЯ1 сигнал подается на

ФЯ,работа которой аналогична работе

ФЯ1 описанной выше. Соответственно пос- ле второй функциональной ячейки на выходе получим напряжение, пропорциональное третьей степени неизменяемого параметра. Неизменяемым параметром может быть как время, тогда мы получим временной степенный ряд, так и напряжение.

На вход сумматора 19 поступают сигналы с выходов сумматоров всех функ:циональных ячеек и на выходе его образуется степенной ряд (фиг. 1).

Ф

Частота генерации степенной функции может регулироваться путем изменения величины опорного напряжения Uп или уровня компарирования !к . Подавая на вход сумматора 19 напряжения с выходов сумматоров функциональных ячеек непосредственно и через инверторы, можно получить знакопеременные степенные ряды с любой последовательностью знаков. Достоинством данного генератора является то, что на выходе гамма степенных функций образуется одновременно . Кроме того, данный генератор может быть использован для образования функций сложной формы (фиг. 3).

Частотный диапазон воспроизводимых функций в предлагаемом устройстве увеличивается по сравнению с прототипом в тысячу раз. Повышение точности здесь неразрывно связано с расширением частотного диапазона воспроизводимых функций, так при воспроизведении одной и той же функции прототипом и . предлагаемым устройством для одинаковых частот точность последнего повышается примерно в сто раз. Надежность предлагаемого генератора функций выше, чем у прототипа в число раз, равное числу одновременно вос производимых функциональных зависимостей.

Формула изобретения

Генератор степенных функций, содержаший основной интегратор, выход которого через компаратор и детектор нуля подключен соответственно ко входам блоха управления, связанного с управляюшими входами ключей, включенных между источниками опорных напряжений и входом интегратора, и функциональные ячейки, каждая из которых состоит из двух интеграторов и входных, выходных и разрядных ключей, связанных управляюшими входами с выходом блока управления, выходы входных ключей подключены ко входам интеграторов, между входами и выходами которых включены разрядные ключи, а выходы интеграторов через выходные ключи связаны со входами сумматора, о т л и аюшийся тем,что,сцельюповышения точности и расширения частотного диапазона воспроизводимых степенных функций, он содержит дополнительный сумматор, а в каждую функциональную ячейку введен инвертор, причем выход основного интегратора соединен с одним иэ BxogoB дополнительнопо сумматора и с входными ключами первой функциональной ячейки непосредственно и через введенный инвертор, другие входы дополнительного сумматора связаны с вы<одами сумматоров функциональных ячеек, каждый из которых непосредственно и через соответствуюший инвертор соединен с входными ключами последуюшей функциональной ячейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

% 297049,кл. С! 06 Cj 7/26, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР . 4 4 14210, кл. Cj 06 Ci 7/26, 1974.

Составитель C. Белан

Редактор Э. Губницкая ТехредН, Бабурка Корректор С. Гарасиняк

Заказ 604 3/40 Тираж 784 Подписное

ПП11111111 Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1 130 35, " 4сква, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал 11НП " :,n", r. Ужгород, ул. Проектная, 4