Вычислительное устройство

 

4,„; 0. .т„,„„,, ("б иютви@ g(-.p

ОПИСА ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

С©юз Советских

Социалистических

Республик

«»690501

К АВТОИЖОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное н авт. сеид-ву— (22) Заявлено 070777(21) 2494507/18-24 (51)М. КЛ.2 с присоединением заявки HP—

G Об G 7/12

ГосуаарстеемяыЯ комитет

СССР яо дмам кзобретекнЯ к открытнЯ (23) Приоритет (5З> ЮК б81.335 (088.8) Онублнковано 0510.79. бюллетень ЙУ 37

Дата опубликования описания 081079

Ф (72) Авторы изобрФт@ний В.Б. смолов, E.ï; угрюмов и и. В. Герасимов (7t) Заявитель ленинградский ордена ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (54 ) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО выл, 1О

Изобретение отн9сится к области аналоговой и комбинированной вычислительной техники и может найти широкое применение в информационно-вычислительных и управляющих системах, об5 рабатьвающих широтно-импульсную информацию, а также в ряде других сис.тем.

Предлагаемое устройство позволяет вырабатывать широтно-модулированный сигнал (ШИМ-сигнал) с относительной длительностью &вы, равной где 8, S2 — относительные длительности входных ШИМ-снгна- лов .

Известны вычислительные устройства (1), содержащие последов ательно соединенные через инвертор первый и второй импульсные делители напряженияя и преобразователь напряжение постоянного тока — ШИМ-сигнал, вход которого соединен с выходом второго импульсного делителя напряжения, а выход является выходом устройства.

B состав преобразователя входят схема сравнения напряжений постоянного тока, третий импульсный делитель напряжения и цепь подбора интервала.

Первый вход схемы сравнения напряжений постоянного тока соединен с выходом второго импульсного делителя напряжения, а второй — с выходом третьего импульсного делителя напряжения, потенциальный вкод которого подклю,чен к выходу источника опорного напряжения постоянного тока. Вынод схе-. мы сравнения напряжений постоянного тока соединен через цепь;подбора интервала с импульсным входом третьего импульсного делителя напряжения. Потенциальный вход первого импульсного делителя напряжения подключен к выходу источника опорного напряжения постоянного тока. Импульсные входы первого и второго импульсных делителей напряжения являются входами устройства.

Наиболее блиэким техническим решением к изобретению является вычислительное устройство (2), содержащее уравновешенный мост, в первое, второе, третье и четвертое плечи которого включены импульсно-управляемые резисторы. управляющие входы импульс690501

" йо - управляемых резисторов второго и третьего плеч уравновешенного моста являются входами устройства, первая вершина уравновешенного моста подключена к источнику напряжения постоянного тока. Вторая и четвертая вершины уравновешенного моста через сглаживающие конденсаторы, а третья вершина непосредственно подключены к шине нулевого потенциала. Вторая и четвертая вершины уравновешенного моста подключены также ко входам дйфференциального усилителя, выход которого через широтно-импульсный модулятор соединен с выходом устройства и управляющим входом импульсноуправляемого резистора четвертого плеча уравновешенного моста.

Недостатком этого устройства является невысокая точность работы.

Целью изобретения является ïîâûшение точности работы устройств а.

Поставленная цель достигается тем, что предложенное устройство дополнительно содержит первый и второй масштабные резисторы, импульсно-управляемый резистор, сглаживающий кондея- 25 сатор, инв ертор. Дополнительные импульсно-управляемый резистор и второй масштабный резистор соединены параллельно. Первый дополнительный. масштабныйй ре э ис тор одним выводом сое- 30 динен с четвертой вершиной уравновешенного моста, а другим выводом— с одним выводом дополнительного импульсно-управляемого резистора и .через дополнительный сглаживающий 35 конденсатор — с шиной нулевого потенциала. Другой вывод дополнительного импульсно-управляемого резистора соединен с третьей вершиной уравновешенного моста. Выход устройства соединен с управляющим входом дополнительного импульсно-управляемого резистора первого плеча уравновешенного моста.

На чертеже дана функциональная схема устройства.

Устройство состоит из уравновешенного моста, в плечи которого включены импульсно-управляемые резисторы 1-4, дополнительного импульсно-управляемого резистора 5, первого 6 и второго 7 масштабных резисторов, сглаживающих конденсато-. ров 8 10, источника постоянного напряжения 11, дифференциального усилителя 12, широтно-импульсного модулятора 13 и инвертора 14.

Можно показать, что для функции у = -Рдх (2) справедливо приближение с приведенной погрешностью 0,0 3% вида 60

0,87к -0,68х-0,187 х +(,37х + o, где х6 Ор 1-1 рОФ

Исходную аппроксимирующую формулу (3) представим в ниде, удобном для ее реализации с помощью мостовой схемы ((-х ) о,872

3= (9,0 4 х+ 0,78) л,л 6

Х+

9,04Х + 1,94если положить х=. Овьiк (Овь!к — o. тносительная длительность выходного

ШИМ-сигнала, а у=8„ /gz), то с учетом линейной зависимости средних значений проводимостей импульсноуправляемых резисторов второго и третьего плеч моста нетрудно записать статическую функциональную характеристику уравновешенного моста в виде (9 04 6 выл+ 078) 1,16 1 ("- в О 8 я= Эвь х 9о4е ""+1,9

Bblx, где S«6)> — относительные длительности входных ШИМ-сигналов, поступающих на управляющие входы импульсно-управляемых резисторов второго и третьего плеч моста.

При этом предполагается, что со- противления резисторов 2 и 3 равны между собой.

Числитель дроби в правой части выражения (5) реализуется с помощью резистора 1, на управляющий вход которого поступает фазоинверсная выходной широтно-импульсная величина

68ь,к -" 1 - 98ык. Дробь в знаменателе этого выражения реализуется с помощью цепи иэ постоянно соединенных резистора 6 и резистора 5, эашунтиposанíorо резистором 7.

Устройство работает следующим образом.

На управляющие входы резисторов

2, 3 поступают входные ШИМ-величины с относительными длительностями 81 и gz соответственно. Выходной ШИМсигнал управляет резисторами 4, 5 непосредственно относительной длительностьюбвых, а РезистоРом 1 чеРез инвертор 14, т,е. относительной длительностью 1 — &Bb+.Ä При достаточно большой еьиости сглажив ающих конден саторов 8, 9 и 10 обеспечивается развязка постоянных и импульсноуправляемых резисторов между собой по переменному току, что позволяет считать среднее значение проводимости двухполюсника ключ-резистор про пор ци он ал ьным от носи тел ь ной длительности управляющего ШИМ-сигнала.

Тогда изменение длительностей управляющих ШИМ-сигналов приводит к пропорциональнбму изменению проводимостей первого, второго и третьего плеч моста и к дробно-рациональному по явь к изменению проводимости четвертого плеча моста. Это вызывает изменение

690501

3 (Gâ eåü „ G ) Е

«6 со ° ä — «48B«l.— «Р«змее З«««ение проводимости четвертого плеча мос-З5 та;

G — G — проводимости ре7 зи сторон мостов ой сх емы.

Сравнивая между собой уравнения 40 (5) и (6), устанавливаем соотноше- . ния между проводимостями резисторов мостоной схемы устройства

0 . об

G «G ° Я =G — -0 872 = (,.16, з + о

G, =9О4; — О,78

Эти соотношения обеспечивают реализацию уравнения (5), или равнозначного ему уравнения (4) при условии SO у =ei leà ° x = esü „

С учетом выражений (3) и (2) получаем в — =-6д 9

2 ныл.

55 что очевидно, эквивалентно зависимости (1) .

/ потенциалов в точках подключения сглажинающих конденсаторон, в частности конденсаторов 8 и 9. Дифференциальный операционный усилитель постоянного тока 12 выделяет и усиливает разность потенциалов на этих кон5 денсаторах. Выходное напряжение усилителя с помощью модулятора 13 преобразуется в ШИМ-сигнал с относительной длительностью 6н„„„ который поступает непосредственно на упранляющие входы (резисторов 4, 5 и через цифровой иннертор 14 на управляющий вход резистора 1, обеспечивая автоматическое сведение баланса моста, т.е. выравнивание постоянных составляющих потенциалов на входах усилителя 12. Таким образом, в установившемся состоянии.

1 схемы имеет место ураннение баланса моста

Gz ф = ц « ч (6) где G G (1 -8 ц,) — среднее значение

Z 1 прон одимос ти первого плеча моста, G = G 0 — среднее значение

2 4 проводимости второго плеча моста;

G- =(e — среднее значение

Й проводимости третьего плеча моста;

Изобретение пОзвОЛЯет пОвысИтЬ точность вычисления при возможности получения показательной функции.

Формула изобретения

Вычислительное устройство, содержащее уравновешенный мост, в первое, второе, третье и четвертое плечи которого включены импульсно-управляемые резисторы, управляющие входы импульсно-управляемьвс резисторов второго н третьего плеч уравновешенного моста являются входами устройства, первая вершина уравновешенного моста подключена к источнику напряжения постоянного тока, вторая и четвертая зершины уравновешенного моста через сглаживающие конденсаторы, а третья вершина непосредственно подключены к шине нулевого потенциала, вторая и четвертая нершины уравновешенного моста подключены ко входам дифференциального усилителя выход которого через широтно-импульсный модулятор соединен с входом устройства и управ— ляющим входом импульсно-управляемого резистора четвертого плеча уравновешенного моста, о т л и ч а ю щ е ес я . тем, что, с целью повышения точности работы, оно дополнительно содержит первый и второй масштабные резисторы, импульсно-управляемые резистор, сглаживающий конденсатор, инвертор, причем дополнительные импульсно-управляемый резистор и второй масштабный резистор соединены параллельно, первый дополнительный масштабный резистор одним выводом . соединен с четвертой вершиной уравновешенного моста, а другим выводом— с одним выводом дополнительного импульсно-управляемого резистора и через дополнительный сглаживающий кон-. денсатор с шиной нулевого потенциала, другой вывод дополнительного импульсно-управляемого резистора соединен с, третьей вершиной уравновешенного моста, выход устройства соединен с управляющим входом дополнительного импульсно-управляемого резистора и через инвертор с управляющим входом импульсно-управляемого резистора первого плеча уравновешенного моста.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смолов В.Б.,угрюмов Е.П. Вре мя-импульсные вычислительные устройства. Л., Энергия, 1968.

2. Авторское свидетельство

М 260290, кл. G 06 G 7/16, 1968. (прототнп) °

690501

Составитель Л. Снимщикова

Техред С.Мигай КОРРектоР B. Синицкая

Редактор Л. Утехина

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5968/47 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

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