Устройство для воспроизведения функций

 

674О46

onисд

Союз Советских

Социалистймеских

Республик

ИЗОБРЕТЕН Ия

И АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТЗМ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 25.04.77 (21) 2481966/18 — 24 с присоединением заявки № (23) П но нтет— г (Sl) М. Кл.

G 06 6 7/26

ГоаударвтееннвЖ камнтет

СССР в делам нзобретеннй н еткритий р р

Опубликовано 15.07.79. Бюллетень Ж. 26

Дата опубликования описания 15.07.79 (53) УДК 681. 335 (088.8) (72) Авторы изобретения

K. Г. Самофалов, Я. В. Мартынюк, Н. А. Квитка и С, А. Кириленко (71) Заявитель

Винницкий политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в автоматике для воспроизведения переменных коэффициентов по методу кусочно-постоянной аппроксимации при временном представлении аргумента, Известны блоки переменных коэффициен-. тов, используемые в аналоговой технике для воспроизведения функций и содержащие генератор линейно растущего напряжения, десятичный счетчик импульсов, операционный усилитель, ключевые элементы, блок запоминания, регистр и источники опорного напряжения (11. Указанные устройства отличаются сложностью структурной схемы и значительными аппаратурными затратами.

Из известных устройств для воспроизведения функций наиболее близким по техническому решению является устройство, содержащее генератор импульсов, операционный усилитель, после. довательно включенные счетчик импульсов и дешифратор, выходы которого соединены с управляющими входами аналоговых ключей (2), Известное устройство позволяет воспроизво дить ограниченный класс функций, так как оно имеет источник опорного напряжения и генератор линейно-изменяющегося напряжения одной полярности. С помощью таких устройств невозможно моделирование неоднозначных функций переменных коэффициентов.

В известном устройстве структура характеризуется обязательным наличием электромеханических элементов, что снижает его быстродействие, увеличивает габариты устройства и энергопотребление.

Целью данного изобретения является расширение класса воспроизводимых функций и увеличение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в .устройство введены дополнительный. аналоговый ключ, разделительные конденсаторы, второй го нератор импульсов, триггер цикла, элемент И, элемент задержки, модулятор и широкополос20 ные сегнетопьезотрансформаторы, вход каждого из которых через последовательно соединенные аналоговый ключ и разделительный кондеи. сатор соединен с выходом модулятора, вход

674046

3 которого является входом устройства, выход

" каждого широкополосного ссгнстопьезотрансфо ь матора подключен ко входу дополнительного аналогового ключа, управляюгций вход которого и управляющий вход модулятора подключены к выходу второго генератора импульсов, причем выход дополнительного аналогового

Ключа подсоединен ко входу операционного .усилителя, выход которого является выходом устройства, установочный вход счетчика импульсов и единичный вход триггера цикла связаны с управляющим входом устройства, единичный вы. ход триггера цикла через элемент задержки подключен к первому входу элемента И, ко второ. му входу которого подсоединен выход первого генератора импульсов напряжения, а нулевой вход триггера цикла соединен с выходом счетчика импульсов.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для воспроизведения функций.

Устройство для воспроизведения функций содержит h идентичных широкополосных сегнетопьезотрансформаторов 1, каждый из которых со:стоит из разделительного электрода 2, секции возбуждения 3 с входным электродом 4 и генера- 25 торной секции 5 с выходным электродом 6, Выходные электроды 6 сбедййены и через дополни- тельный аналоговый ключ 7 подсоединены ко входу операционного усилителя 8. Входные электроды 4 сегнетопьезотрансформаторов 1 подклю- 3я чеиы к клеммам установки 9 и через разделительные конденсаторы 10, аналоговые ключи 11 .: и модулятор 12 связаны с выходом генератора импульсов 13 и выходами дешифратора 14, входы которого соединены со счетчиком импульсов 15, к счетному входу которого подсоединены последовательно соединенные элемент И 16 и генератор импульсов 17. Единичный выход триггера цикла 18 подключен к элементу задержки.l9, а к единичному входу триггера I8 подключена 4 клемма 20, являющаяся"упршлявййм входом уст рйства, и установочный вход счетчика импульсов 15. Клемма 21 является выходом уст1 ройства, а клемма 22 — входом устроиства.

Клеммы установки 9 служат для электрической 45 настройки широкополосных сегиетопьезотрансформаторов 1, c ïîìoùüâ каждого из которых воспройзводйтся отдельная ордииата ступенчато-ап проксимированиой функции переменного во времени коэффициента. В основу электрической настройки положена зависимость коэффициента передачи но напряжению К широкополосных сегнетоцьезотрансформаторов 1 от напряжения, прилагаемого к секции возбуждения 3 при генераторной секции 5, поляризованной до насьпце. ния. Коэффиштент передачи К может быль как положительным, так и отрицательным. Положительным К будет в случае согласнЬго направлю

-нйя векторов поляризации секций возбуждения

3 и генерирования 5, а отрицательным .— при их встречном направлении.

В цепь обратной связи операционного усилителя 8 для сглаживания импульсного напряжения включены параллельно соединенные резистор и конденсатор (на чертеже «е показаны).

Воспроизведение функции переменного коэффициента начинается с подачи на управляющий вход 20. запускающего импульса, устанавливаюше. го триггер цикла 18 в единичное состояние, а счетчик импульсов 15 — в нулевое, В этот момент на первом выходе дешифратора 14 появля. ется управляющий сигнал, благодаря которому промодулированное модулятором 12 в соответствии с импульсами генератора импульсов 13 входное напряжение устройства в виде импульсов через аналоговый ключ 11 и разделительный конденсатор 10 поступает на вход первого широкополосного сегнетопьезотрансформатора I.

На его выходе в соответствии с уровнем поляризованности секции возбуждения 3 будут трансформироваться электрические импульсы, которые при наличии разрешающего импульса на управляющем входе ключа 7 поступают на вход операциойного усилителя 8. И, тжим образом, на выходе 21 устройства присутствует напряжение, модулирующее первую ординату воспроизводимой функции в момент времени, равный нулю.

По истечении времени задержки элемента задержки 19 на входе элемента И 16 установится разрешающий потенциал и первый импульс генератора импульсов 17 поступает на счетчик импульсов 15. Управляющий потенциал в данном случае появляется уже иа втором выходе дешифратора 14, а импульсы с модулятора 12 поступают на вход второго широкополосного сегнетопьезотрансформатора 1 и, таким образом, будет воспроизведена вторая ордината. Последующие импульсы генератора 17 приведут к последовательному поступлению импульсов от модулятора 12 на третий, четвертый..., h-ный трансформаторы, а в соответствии с этим последовательно во времени будут воспроизводиться ординаты .ступенчато аппроксимированной функции коэффи1 циента. Поступление импульсов на вход счетчика 15 будет продолжаться до тех пор, пока импульс переполнения счетчика не поступит на вход триггера цикла 18 и не установит его в нулевое . состояние. На этом заканчивается цикл воспроизведения функции переменного во времени коэффициента.

Длительность цикла определяется частотой импульсов генератора 17, а также емкостью счетчика 15. Максимально возможное число ступеней определяется емкостью счетчика 15 и равно 2", где h — число разрядов счетчика 15.

Этой же величине равно число широкополосных сегнетопьезотрансформаторов 1.

674046

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 11О 514299, кл. 6 06 6 7/12, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР М 366475, кл. G 06 G 7/06, 1971.

С целью более точного воспроизведения функции необходимо. чтобы частота импульсов второго генератора импульсов 13 в 5 —. 10 раз превьппала частоту тактовых импульсов генерато. ра 17.

Настройка устройства на воспроизведение новой функции осуществляется путем последовательного приложения напряжения настройки к клеммам установки 9 ниже нулевого потенциала устройства, с одновременным приложени- 1о ем импульсов к выбранному широкополосному сегнетопьезотрансформатору.

В заключение необходимо отметить, что использование в предлагаемом устройстве широкополосных сегнетопьезотрансформаторов 1 допол; нительного аналогового ключа, второго генератора импульсов, триггера цикла, элемента И, элемента задержки, модулятора выгодно отличает его от известного технического решения, так как позволяет воспроизводить разнополярные функции, функции, содержащие несколько экстремумов, а также позволяет воспроизводить участки функции с большой крутизной путем варьйрования частоты следования импульсов ге. нератора импульсов. Существенно повышается быстродействие устройства. Устройство воспро- изведения функций отличается от известных аналоговых устройств полным отсутствием механических регулировок и электромеханических элементов, позволяет реализовать программную (автоматическую) настройку функции от внешних устройств управления, в том числе от ЭВМ, что существенно расширяет области применения, в частности, в АСУ, цри работе 3ВМ и гибридных систем и устройств в режимах управления 35 в реальном масштабе времени.

1Сушественным преимуществом предлагаемого устройства является электрическая настройка блока на воспроизведение заданной функции, а также его высокие точностные характеристи40 кМ, которые вытекают из большого числа уров. ней квантования по координатам.

Кроме того, элементная база и состав элементов предлагаемого блока переменных коэффициентов допускают его исполнение на базе, 45 интегральной технологии.

Таким образом, предлагаемое устройство для воспроизведения функций позволяет воспроизводить более широкий класс функций, отличается повышенным быстродействием. удовлетворяет современным требованиям автоматизации ввода функции переменного коэффициента, а также допускает исполнение на базе интегральной технологии.

Устройство для воспроизведения функций, содержащее генератор импульсов, операционный усилитель, последовательно включенные счетчик импульсов и дешифратор, выходы которого соединены с управляющими входами аналоговых ключей, отличающееся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, увеличения быстродействия, он содержит дополнительный аналоговый ключ, разделительные конденсаторы, второй генератор импульсов, триггер цикла, элемент И, элемент задержки, модулятор и широкополосные сегнетопьезотрансформаторы, вход каждого из которых через последовательно соединенные аналоговый ключ и разделительный конденсатор соединен с выходом модулятора, вход которого является входом устройства, выход каждого широкополосного сегнетопьезотрансформатора подключен ко входу дополнительного аналогового ключа, управляющий вход которого и управляющий вход модулятора подключены к выходу второго генератора импульсов, причем выход дополнительного аналогового ключа подсоединен ко входу операционного усилителя, выход которого является выходом устройства, установочный вход счетчика импульсов и единичный вход триггера цикла связаны с управляющим входом устройства, единичный выход триггера цикла через элемент задержки подключен к первому входу элемента И, ко второму входу которого подсоединен выход первого генератора импульсов; а нулевой вход триггера цикла соединен с выходом счетчика импульсов.

674046 Составитель С. Белан

Техред M. Келемеш Корректор Г. Назарова

Редактор С. Равва

Тираж 779 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4081/47

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4