Вычислительное устройство

 

Союз Советских

Социалистических

Республмк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено Ж.11.76 (21} 2417503/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.01.79.Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 07.01.79 641458 г (51} М. Кл.

G06G 7/12

Государственный квинтет сссР оо делам нзооретеннй н открытнй (53) УДК <81.З 5

{088.8) (72) Автор изобретения

В. С. Тверезовский

1

> и

> (71) Заявитель

{ 54} ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может ип ользоватт ся в аналог овых вы числительных устр ойс твах.

Известны вычислительные устройства (1Ц2).

Одно из известных устройств (1) содержит нелинейный преобразователь> сос тояший из резистора и диода, инжекциот ный диод и фоторезистор.

Недостатком этого устройства является его низкая точность, т.к. функцис 10 нальный преобразователь такого вида отличается большой погрешностью. Кроме того, сопротивления диода и фоторезис тора зависят от температуры, что сказывается на точности устройства.

Другим недостатком этого. устройст.ва является ограниченные функциональные возможности, т.к. оно позволяет выполнить только одну операцию умножения сигналов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является вычислительное устройство (2) содержашее уси2 литель, две цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных масштабного резистора и элемента с управляемым коэффициентом передачи, управляюшие входы элементов с управляемым коэффициентом передачи соединены с выходом усилителя.

Устройство выполняет только две операции - умножает и делит входные напряжения. Следовательно к недостаткам

его следует отнести узкие функциональные возможности.

Иелью настояшего изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, за счет выполнения операции воздействия в квадрат и извлечения квадратного корня.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит схему сравнения, последовательно соединенные генератор линейно изменяюшегося напряжения и ключ, коммутатор> выход которого соединен с одним выводом элемента с управляемым коэффициентом

641458 передачи первой цепочки, второй вывод которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с первым входом устройства, а выход через ключ соединен со входом усилителя, второй вход устройства соединен с одним выводом элемента с управляемым коэффициентом передачи второй цеп очки и первым входом комму тат ора, второй вход которого соединен с другим выводом апемента с управляемым коэффициентом передачи второй цепочки, а третпй вход коммутатора является третьим входом устройства, другие выводы масштабных резисторов соединены с шиной нулевого потенциала.

Не чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства. Оно содержит генератор линейно изменяющегося напряжения 1, ключ 2, усилитель 3, обладающий свойством запоминания выходного напряжения, элементы с управляемым коэффициентом передачи 4 и 5 (например, спаренные - оптрон, подогревное термосопротивление, два полевых транзистора и т.п.) коммутатор 6, схему сравнения 7, масштабные резисторы

8, 9 клеммы входных сигналов 10, 11, 12 клеммы выходных сигналов 13, 14.

В схеме масштабные резисторы 8 и

9 имеют одинаковые номиналы и подобраны с высокой точностью, а управляемые сопротивления также имеют идентичные передаточные характеристики.

В исходном состоянии генератор линейно изменяющего напряжения 1 периодически вырабатывает импульс плавно изменяющегося напряжения, ключ 2 закрыт потенциалом, поступающим со схемы сравнения 7, на выводах устройства сигналы отсутствуют.

Рассмотрим работу .устройства при воздействии в квадрат и делении.

На входы 10 и ll подаются напряжения 0„, U2 .соответственно, коммутатор 6 коммутирует цепь од.

Ключ 2 открывается и изменяющееся напряжение через нега поступает на вход усилителя 3, который своим выходным сигналом воздействует на управляемые сопротивления 4 и 5, плавно их уменьшея. На выходах делителей, образоваеных масштабными резисторами 8 и 9 и элементами с упревляемым коэффициентом передачи 4 и 5, будут измепяюшие- ся напряжения

К*я +я

Я 2 Чг 9 где И, R — сопротивления элеменчг тов4, 5:, Я R — сопротивления масшQ 9 табпых резисторов 8-и 9 соответственно.

Так как R = Р9,йч=R,„- (см. описание выше) то

I5

25

Я +11 9

7 илп с учетом (2) R8 9

45 Н

R8 R9

R +Я Я +Р

8 Ч7 9

2.

Следовательпо ц = U 2 1<

Сг

1 8 Rg

Ву Р8 R, ФР9 07

50 где

U 2

Следовательно Овых = 0 =

55 т.е. устройство позволяет возводить в квадрат напряжение и результат делить па другое входное напряжение, "чг

Очевидно, наступит момент, когда будет выполняться условие

О =0 - Я

Я " R +R 9 (1)

При наступлении этого момента, схема сравнения вырабатывает потенциал, при котором ключ 2 зекроется. Усилитель 3 будет хранить. напряжение, которое действовало на его входе в момент наступления равенства (1) (для выполнения операции запоминания, достаточно в качестве входного каскада поставить, последовательно включенные, диод и емкость, а усилитель должен иметь большое входное сопротивление).

Очевидно, на время запоминания усилителем выходного напряжения, коэффициент передачи делителей, образованных

Я,„, Я„, Я,К„также будут постоянными.

Г1осле наступления равновесия коммутатор коммутирует цепь а6. На вход делителя, образованного R и Я9 будет чг

0 поступать напряжение Я R R (2) ч„а

На выходной клемме 14 будет напр жение:

641458

Если взять 02 постоянным, ro уст» ройство возводит в квадрат входное напряжение U1

При О„=СоПМустройство позволяет получить обратную величину и

При йзвлечении квадратного корня устройство работает следуюшим образом.

Исходное состояние схемы такое же как и в предыдушем случае. Коммутатор коммутирует цепь GS

Работает схема также как и в первом случае до наступления момента равновесия, для которого будут справедливы равенства.

ВЬ!Х 2К> 1 ВЕК

2 2

Из этих уравнений можно записать выражение 0„= 0 К2 (3), После равно» весия коммутатор, переключаясь, коммутирует цепь аъ, При этом будет выполняться условие u „,„= 03 К . Но из и, (3) К V — следовательно, 02) ь

UBык «U3÷ 0 т. е устройство целит два входных напряжения, извлекает квадратный корень из результата и умножает все это на третье входное напряжение.

При U = const устройство извлекает квадратный корень из входного непряжения. При 0„и 03 GOH54, устройство извлекает квадратный корень из величины обратной входному напряжению.

Умножение и деление устройство производит следуюшим образом.

Исходное состояние такое как в первом случае.

При равновесии схемы выполняется условие

2 1 (4)

После этого коммутатор коммутирует цепь а . Очевидно, для этого случая будет справедливо равенство:

Ug и „„=о, к ó (4) к= —, следовательно

u u„

"ВЫк1 0 т.е. устройство умножает два входных напряжения и делит на третье напряжение. При О„=СопИ, устройство делит два напр яже ния.

Операцию умножения и деления можно выполнить и другим способом. Для

6 этого необходимо коммутатор поставйФь в положение аг. 1>осле уравновешивания схемы можно записать два уравнения.

ВЫХ2 2

Из первого уравнения значение К подста» вим во второе, после этого будет иметь:

u„u2

ВЫХ2 ОЭ т.е. устройство умножает два напряжения и делит на третье.

Исходя из описания работы устройся ва можно сделать вывод, что оно значительно превосходит известные вычислительные устройства в отношении функциональных возможностей.

Применение предлагаемого устройст» ва в условиях, где необходимо решать широкий круг вычислительных задач, да ет значительный зкономический эффект.

Формула изобретения

Вычислительное устройство, содержашее усилитель, две цепочки каждая из которых состоит из последовательно соединенных масштабного резистора и àïåмента с управляемым коэффициентом передачи, управляюшие входы элементов с управляемым коэффициентом передачи соединены с выходом усилителя, о тл и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет выполнения операции возведения в квадрат и извлечения квадратно» го корня, оно содержит схему сравнения

40 последовательно соединенные генератор линейно изменяющегося напряжения и ключ, коммутатор, выход которого соединен с одним выводом элемента с управляемым коэффициентом передачи первой

45 цепочки, второй вывод которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с первым входом устройства, à Bblxoll через ключ

50 соединен со входом усилителя, второй вход устройства соединен с одним вывсодом элемента с управляемым коэффициентом передачи, второй цепочки и пер» вым входом коммутатора, второй вход которОГО соединен с другим выводом элемента с управляемым коэф ициентом передачи второй цепочки, а третий вход коммутатора является третьим входом устройства, другие выводы масштабных

641458

1. Авторское свидетельство СССР

М 226288, кл. GO6 G 7/16.

2. Патент США М 3423579, кл. 235-194, 1969.

l4 Вых f

Составитель Л. Снимшикова

Редактор В. Лукин Техред Н. Анпрейчук

Корректор А, Гриценко

Заказ 75 15/45 Тираж 77/ П одп ис ное

0НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 резисторов соединены с шиной нулевого потенциапа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: дд

Вых2