Делительное устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик («) 742964 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 270378 (21) 2596299/18-24 с присоединением заявки HP— (23) Приоритет (51) М Кл.

G 06 5 7/16.

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 2506.80. Бюллетень HP 23

Дата опубликования описания 250680 (53) УДК681.335 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.Д. Музыкантов и И. И. Симоненко (71) Заявитель (54) ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычисли- . тельной технике и может быть использовано в счетно-решающих приборах для деления величин, заданных в виде напряжения электрического тока.

Известны делительные устройства, в которых осуществляется линейный заряд конденсатора до напряжения, пропорционального величине делимого, током, пропорциональным величине делителя. Такие устройства содержат накопительную емкость, источник линейного заряда емкости, ключ, управляющий зарядом и разрядом емкости (1).15 результат деления получают в виде йнтервала времени или в виде скважности импульсов.

Наиболее близким техническим ре- шением является известное делительное устройство, в котором в качестве источйика тока линейного заряда емкости используется интегрирующий усилитель, а результат деления с помощью второго интегрирующего усилите-25 ля представляется в виде напряжения электрического тока (2). Это устройство содержит два интегрирующих усилителя с разрядными ключами в цепи обратной связи, нуль-орган, ключ, эталонный источник напряжения, пико вый детектор. Вход первого интегрирующего усилителя является входом делителя, а выход его соединен с одним из входов нуль-органа, другой вход нуль-органа является входом делимого. Вход второго;интегрирующего усилителя через ключ, управляющий вход которого подключен к выходу нуль-органа, соединен с источником эталонного напряжения, а выход подключен к пиковому детектору. управляющие входы разрядных ключей интегрирующих усилителей подсоединены к третьей входной клемме устройства.

Однако это делительное устройство не может быть использовано для точного деления величин, изменяющихся по произвольному закону, так как разрядные ключи интегрирующих усилителей не имеют связи с нуль-орга ном, определяющим момент наступления равенства выходного напряжения первого интегрирующего усилителя величине делимого. При делении переменных величин, когда время интегрирования интегрирующих усилителей непрерывно изменяется, это приводит либо к получению ошибочного резуль7429б4 тата вычисления, либо к пропуску промежуточных значений., Цель изобретенйя - повышение точности деления переменных величин.

Для достижения поставленной цели в известное делительное устройство, содержащее первый интегрирующий уси литель с первым разрядным ключом в цепи обратной связи, вход первого интегрирующего усилителя является входом делителя, а выход подключен к одному из входов нуль-органа, другой вход нуль-органа является входом дЕлимого, второй интегрирующий усилитель со вторым разрядным ключом в, цепи обратной связи, источник эталонного напряжения и ключ, введены

Фбрмирователь управляющих импульсов, :запоминающий конденсатор, трансформатор и линия задержки, причем источник ,эталонного напряжения подключен ко в оду второго интегрирующего усилите:ля, выход которого через последова;тельно соедийенные линию задержки и кхйоч подключен к выходу устройства и к первой обкладке запоминающего конденсатора, другая обкладка которого пОдключена к шине нулевого потенциала, выход нуль-органа подключен ко в оду формирователя управляющих им,пульсов, выход Формирователя управ ляющих импульсов подключен к первичной обмотке трансформатора, вторичные обмотки которого подключены к управ:ляющим входам всех ключей.

Кроме того, с целью расширения ,частотного диапазона работы устройст,ва, в качестве разрядных ключей испс льзованы управляемые переключающие дИоды (тринисторы) .

На чертеже представлена блок-схема делительного устройства. Делительное уатройство содержит интегрирующий убилитель 1, нуль-орган 2„ интегрирую ,щнй усилитель 3, источник 4 эталон ного напряжения, формирователь 5 управ ляющих импульсов, (разделительный) трансформатор б, ключ 7, разрядные ключи 8 и 9, линию 1О задержки, запоминающий конденсатор 11.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на вход интегрирующего усилнталя 1, начиная с момента времени

t, поступает напряжение, йропорциональное делителю U(t) I При этом на его выходе напряжение меняется пр закону: ПИЛЮ К1T1 j U(t) dt где 0 - выходное напряжение интегрирующего усилителя 1 альп

К - масштабный коэффициент!

Т â€” -постоянная интегрирования усилителя lf

U(t) - напряжение, пронорциональдт .ное делителю.

Выходное, напряжение интегрирую.:mего усилителя 1 и напряжение, про порциональное делимому U (t)<>, поступают на нуль-орган 2, где непрерывн сравниваются. Одновременно на интегрирующий усилитель 3 поступает напряжение с эталонного источника 4 ° Выходное напряжение интегрирующего усилителя 3 меняется по закону

U Г К TsrU9Tdt = К ТЗП (t — t ) i (2)

"Ъ +, где 0 „, - .зыходное напряжение инте-!

О вьюк грирующего усилителя 3;

Кз - масштабный коэффициент;

T (— у постоянная интегрирования — ( усилителя 3;

U — эталонное напряжение.

При наступлении в некоторый мо" мент времени с равенства U „= К П(Я„„ нуль-орган 2 вйдает разрешающйй сигнал на формирователь 5, который при

;этом вырабатывает короткий управляющий импульс. Этот импульс через разделительный трансформатор поступает на управляющие электроды тиристорных ключей 7, 8 и 9 и открывает их. Ключ

7 через линию 10 задержки подключает запоминающий конденсатор ll к выходу

25 интегрирующего. усилителя 3. Ключи 8 и 9 шунтируют цепи обратной связи интегрирующих усилителей 1 и 3 и их выходное напряжение падает до нуля

Ключи 8 и 9 закрываются.

Линия 10 задержки задерживает спад выходного напряжения интегрирующего. усилителя 3 на время, необходимое для заряда запоминающего конден;сатора ll до максимального значения этого напряжения. По окончании заряда запоминающего конденсатора 11 ключ 7 также закрывается и на емкости сохраняется максимальное значение выходного напряжения интегриру ющего усилителя 3.

С момента закрытия ключей 8 и 9 выходное напряжение интегрирующих усилителей l и 3 вновь начинает расти в соответствии с выражениями (1) и (2), т.е. начинается новый цикл изме45 ренйя. В резуЛьтате выходное напря; жение интегрирующих усилителей будет представлять собой непрерывную последовательность пилообразных импульсов.

Период этих импульсов определяется

50 временем, At = р —, за которое выходное напряжение интегрирующего усилителя 1 достигнет величины, равной делимому, Это вреая может быть найдено из равенства;

К - Т, J.U(t) „dt = К U(t) „(3) для чего подынтегральная функция

1 Ф

U(t) раскладывается в ряд Тейлора в окрестности точки и производятся соответствующие вычисления, к„т„(u«, „+и «,),«ю+ .. ()ИЯ ) 742964

К„т„(и(,1„,(t -< )+ ц, t Д... +

К 0(г)дрл О () т 5 й=t -Ф,=

bt-. -." „т О(),т ж(а,Д т

О" (А т и+ »

У %,1„, " (+)

Если делитель — постоянная величина U> = const, то второе и после-. дующие слагаемые выражения (4) обращаются в нуль, так как равны нулю производные делителя. В этом случае время интегрирования интегрирующего усилителя 1 строго пропорционально отнссаению делимого к делителю:

At

К1 Т1 ПАт и результат интегрирования интегр рующего усилителя 3 будет равен:

U = К Т U Кaq48= &KXTT2L х

Вщ ьээКТП„. кт дт 1 —

ПАт (6)

В случае деления переменных вели чин второе и последующие слагаемые выражения (4) определяют абсолютную ошибку с операции деления:

О Ь )дт Ц ЬВ т

)И = t+ - +, <+.- (7)

2u(t, СФОРИМ

При малых значениях At (т.е. большой скорости интегрирования усилителя 1) с достаточной степенью точнос- у5 ти можно ограничиться первым членом этого ряда. Тогда относительная сшибка О деления будет:

1 д = = (8) 40

b t 2П )дт

Для получения требуемой точности деления необходимо, чтобы ошибка была меньше некоторой наперед заданной величины: 45

I д (< ac} (9)

У (t) т (t)AZ

2А aU(t) т дт

Подставив в выражение (10) значением иэ выражения (5), можно получить требования к параметрам предлагаемого делительного устройства, с учетом требуемой точности вычислениями 55 (5) и- 20

К Т U (t)Ay Ат

1 или К 2Я П ()

28 (, ((11)

Установкой параметров К, К, Т » согласно выражению (l l ) обеспечивается деление переменных величин с заданной наперед точностью.

Предлагаемое делительное устройство осуществляет деление переменных величин, меняющихся по произвольному закону, с требуемой точностЬю .

Формула изобретения

1. Делительное устройство, содержащее первый интегрирующий усилитель сI,ïåðâûì разрядным ключом в цепи обратной связи, вход первого интегрирующего усилителя является входом целителя, а выход подключен к одному из входов нуль-органа, другой вход куль-органа является входом делимого, второй интегрирующий усилитель со вторым разрядным ключом в цепи i обратной связи, источник эталонного напряжения и ключ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыШения точности деления непрерывно изменяющихся во времени величин, в него введены Формирователь управляющих импульсов, запоминающий конденсатор, трансформатор и линия задержки, причем источник эталонного напряжения подключен ко входу вто" рого интегрирующего усилителя, выход которого через последовательно соединенные линию задержки и ключ подключен к выходу устройства,. и к первой обкладке запоминающего конденсатора, другая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, выход нуль-органа подключен ко вхсду формирователя управляющих импульсов, выход формирователя управляющих импульсов подключен к первичной обмотке трансформатора, вторичные обмотки которого подключены к управляющим входам всех ключей °

2. Устройство по п.l, о т л и— чающее с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона, в качестве разрядных ключей использованы управляемые переключающие диоды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9172558, кл. G 06 G 7/16, 05 ° 07.63, .2. Авторское свидетельство СССР

9456276, кл. G 06 G 7/16, 09.07.73, 742964

Составитель T. Сапунога

Техред N. Петко Корректор Г.Назарова

Редактор П. Макаревич

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

Заказ 3620/16 Тираж 75 1 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113935, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5