Устройство для возведения в степень

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о1) 7639 (6 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено, 070778 (21) 2638764/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет 070778 (51)М. К .

G G 7/20

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 1 0980. Бюллетень ¹ 34 (53) УДК 681. 335 (088. 8) Дата опубликования описания 1509,80 (72) Авторы изобретения

Ю. И. Пучков и A.Ì. Ковалев

Смоленский филиал Московского ордена Ленина энергетического института (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В СТЕПЕНЬ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в информационно-измерительных преобразователях.

Из вест но устрой ст во для воз ведения в степень, основанное на использованиии элементов с н елин ейными характеристиками (1) .

Однако это устройство обладает узким диапазоном работы.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройст Во для воз ведени я в степен ь, содержащее генератор тактовых импульсов, генератор экспоненциального напряжения, источники входного и опорного н апряжений, блок з апомин ани я „сумма-, тор, быстродействующее устройство средней точности для возведения в степен ь, точное медленнодействующее устрой ство для воз ведения в степень (2).

Недостатком этого устройства является зависимость быстродействия от времени переходного процесса в точном медленнодействующем устройстве.

Это особенно проявляется при нарушении условия настройки, когда окончательная обработка скачкообразного изменения входного сигнала происходит с участием медленнодейстяующего точного устройства.

Цель изобретения — повышение быст— родействия работы устройства °

Эта цель достигается тем, что в устройство для возведения в степень, содержащее источник опорного сигнала блок управления, первый блок воз ведения в степень, первый сумматор, выход которого является выходом устройства, второй блок возведения в степень, вход которого соединен с выходом источника входного сигнала, до,полнительно введены первый блок выборки и хранения, элемент сравнения, второй блок выборки и хранения, трехпозиционный ключ, первый, второй и третий интеграторы, второй сумматор, первый блок с переменным коэффициентом, второй блок с переменным коэффициентом передачи, причем вход первого блока выборки и хранения соединен с выходом источника входного сигнала, выход первого блока выборки и хранения подключен к выходу первого блока возведения в степень и к первому входу блока управления, первый вход элемента сравнения подключен

763916 к выходу первого блока воэ ведения в степень, вход второго блока выборки и хранения соединен с выходом устройства, а выход подключен ko второму входу элемента сравнения, подвижный контакт трехпоэиционного ключа соединен с выходом элемента сравнения, первый, второй и третий неподвижные кон такты соединены со входами соответственно первого, второго и третьего интегратора, первый вход второго сумматора соединен с выходом первого интегратора, второй вход второго сумматора подключен к источнику опорного сигнала, первый вход блока с переменным коэффициентом соединен с выходом второго блока возведения в степень, второй вход — с выходом второго сумматора, а выход подключен к первому входу первого сумматора, первый вход второго блока с нелинейным коэффициентом передачи соединен с выходом источника входного силнала, второй вход — с выходом второго интегратора, а выход подключен ко второму входу первого сумматора, третий вход которого подключен к выходу третьего интергатора, первый выход блока управления соединен с управляющими входами первого и второго блоков выборки и хранения, второй выход блока управления соединен с управляющим входом трехпоэиционного ключа.

На чертеже представлена структурная схема устройства для возведения в степень.

Устройство содержит источник 1. входного сигнала, первый блок 2 возведения в степень, первый блок 3 с переменным коэффициентом, первый сумматор 4, блок 5 управления, первый и второй блоки 6-7 выборки и хранения, второй блок 8 возведения в степень, элемент 9 сравнения,трехпоэиционный ключ 10, первый, второй, третий интеграторы соответственно 11, 12, 13, второй сумматор 14,; источник 15 опорного сигнала, квадратор

16, второй блок 17 с пемеренным коэф фициентом передачи.

Первый блок возведения в степень выполнен быстродействующим средней точности. Второй блок возведения в степень является медленнодействующим, но обеспечивает точность работы.

Устройство работает следующим образом. входной сигнал с выхода источника входного.сигнала поступает на вход первого блока возведения в степень, на выходе которого образуется сигнал средней точности, пропорциональный, степени входного сигнала. Выходной сигнал первого блока возведения в степень через блок 3 с переменным коэффициентом поступает на вход пер60

65 от нуля при нулевом сигнале с выхода интегратора 11 и определяется в этом случае величиной сигнала источника

15.

В момент Т вЂ” Ч „величина выходного сигнала элемента 9 сравнения окавого сумматора 4, выход которото является выходом всего устройства.

Сигналом с первого выхода блока

5 управления подаваемым одновременно на управляющие входы первого 6 и второго 7 устройств выборки я хранения, производится одновременная выборка входного и выходного сигналов, которые затем хранятся в устройствах би 7.

Выходной сигнал блока 6 выборки и хранения является входным сигналом второго блока возведения в степень.

После окончания времени переходного процесса во втором блоке возведения в степень на выходе последнего устанавливается точное значение требуемого выходного сигнала, соответствующее значению входного сигнала в момент выборки, Этот .выходной сигнал поступает на один вход элемента 9

20 сравнения, на второй вход которого подан сигнал с выхода схемы выборки и хранения, Выходной сигнал элемента 9 сравнения поступает на вход трехпозицион 5 ного ключа 10, переключаемого сигналами с выхода блока 5 управления.

Блок 5 управления работает таким образом, что на первом его выходе, соединенном с управляющими входами блоков 6-7 выборки и хранения образуется периодическая последовательность (с периодом Т) коротких импульсов, а на втором его выходе, соединенном с управляющим входом трехпозициокного ключа 10, образуются импульсы длительностью Т вЂ” То, отстоящие от начала импульсов выборки на время Т, где Тд — фиксированный интервал времени, по длительности больший, чем

4р вРемя переходного процесса в ТМУ8.

В з ависимости от величины сигнала на выходе блока 6 выборки и хранения ключ 10 подключает на время Т вЂ” Т один из интеграторов 11, 12, 13 к вы45 ходу элемента 9 сравнения.

Если максимальный по величине выходной сигнал блока 6 выборки и хранения разбить на три уровня, то на первом снизу уровне сигнала оказыва О ется подключенным интегратор 13, на втором — интегратор 11 и на последнем (третьем) — интегратор 12. . Выходной сигнал интегратора 11 поступает на один иэ входов второго сумматора 14, BB второй вход КоТоро го подается сигнал с выхода источника

15 опорного сигнала. Таким образом, величина коэффициента передачи блока

3, определяемая величиной управляющего сигнала, оказывается отличной

763916 в целом работает как точное и быстродействующее. Причем точность его определяется в основном блоком 8, а быстродействие — блоком 2 и не зависит от времени переходного процесса в блоке 8 °

Выходной сигнал источника 1 имеет широкий спектр ограниченный неI которой частотой f> 7> и поэтому можно считать, что в среднем все интеграторы одинаково часто подключаются к выходу блока 9.

55

Но погрешность блока 2 может быть представлена рядом Тейлера. Ограничиваясь только первыми тремя составляющими ряда., а именно постоянной.: (адцитивная составляющая погрешности), пропорциональной i:õîäêoìó сигналу (мультиппикативная составляю60 щая погрешности), пропор"иональной к квадрату входного сигна,. а (основная часть нелинейной составляющей погреш- 65 эывается пропорциональной разности исходного "игнала устройства и точного значения сигнала, получаемого на выходе второго блока возведения в с1епень.

Этот разностный сигнал элемента 9 сравнения через ключ 10 в зависимости от величины выходного сигнала блока 6 поступает на вход какого-либо одного из трех интеграторов 11 12, 13 ° При этом выходное напряжение интегратора 11 через сумматор 14 изменяет коэффициент передачи блока 3, выходное напряжение интегратора 12 изменяет коэффициент передачи второго блока 17 с переменным коэффициентом передачи. Выходное напряжение интегратора 13 в сумматоре 4 добавляется к сигналам, поступающим на его другие входы, и в результате осуществляет смещение выходного сигнала.

Выходные сигналы интеграторов, воздействуя на соответствующие блоки, стремятся свести к нулю разностный. сигнал элемента 9 сравнения, Причем после того, как интегратор отключается от выхода элемента 9, он пере- 25 ходит в режим памяти и сохраняет неизменным свое выходное напряжение и тем самым постоянное значение соответствующих коэффициентов переда.чи блоков 3, 17 и смещения в блоке 3()

4, T.е, в устройстве осуществляется коррекция трех составляющих погрешностей — аддитивной, мультипликативной и нелинейной. После того, как в результате ряда переключений ключа З5

10 эти составляющие скорректированы, выходной сигнал с элемента 9 сравнения, поступающий на входы интеграторов, равен нулю и, следовательно, выходные напряжения интеграторов сохраняются неизменными, Это означает, 40 что составляющие погрешности блока

2 скорректированы и все устройство ности) можно в качестве блока ) 6 использовать квадратор.

Таким образом, все возможные составляющие погрешности блока 2 полностью скомпенсированны и все устройство в целом работает как безынерцио -: ное и точное.

При изменении внешних условий изменятся величины составляющих погрешности. Но они в результате ряда переключений ключа 10 будут вновь скомпенсированными.

Следовательно, при изменившихся внешних условиях устройство опять будет работать как быстродействующее . и точное, Изменение внешних условий происходит гораздо медленнее, чем время отработки составляющих .погрешности, поэтому можно считать, что и в процессе изменения внешних -условий устройство работает как точное и безынерционное.

Реальное быстродействие предлагаемого устройства может быть в 100 и более раз выше, чем у известного.

Формула изобретения

Устройство для возведения в сте пень, содержащее источник ° опорного сигнала, блок управления, первый блок возведения в степень, первый сумматор, выход которого является выходом устройства, второй блок возведения в степень, вход которого соединен с выходом источника входного сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство дополнительно введены первый блок выборки и хранения, элемент сравнения, второй блок выборки и хранения, трехпозиционный ключ, первый, второй и третий интеграторы, второй сумматор, первый блок с пере менным коэффициентом, второй блок с переменным коэффициентом передачи, причем вход первого блока выборки и хранения соединен с выходом источника входного сигнала, выход перво ;о блока выборки и хранения подключен к выходу первого блока воэве дения в степень и к первому входу блока управления, первый вход элемен та сравнения подключен к выходу первого блока возведения в степень, вход второго блока выборки и хранения соединен с выходом устройства, а выход подключен ко второму входу элемента сравления, подвижный контакт трехпозиционного ключа соединен с выходом элемента сравнения, первый, второй и третий неподвижные контакты соединены со входами соответственно первоro, второго и третьего ннтергаторов,первый вход второго сумматора соединен с выходом первого интегратора, второй вход второго сумматора под7б3916

Составитель Т. Иванова

Редактор С. Патрушева Техред И. Асталош

Корректор Е,Папи

Заказ 6603/16 Тираж 751 П одпи сн ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР цо делам изобретений и открытий

113035, Иоскна, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 лючен к источнику опорного сигнала, перный вход блока с переменным коэФфициентом соединен . с выходом второго блока ноэведения в степень, второй вход — c выходом второго сумматора, а выход подключен к первому входу первого сумматора, первый вход второго блока с нелинейным коэффициентом передачи соединен с выходом источника входного сигнала, второй вход — c выходом второго интегратора, а выход подключен к ко второму входу перного сумматора, третий вход которого подключен к выходу, третьего интегратора, первый выход блока управления соединен с управляющими нходами первого и второго блоков выборки и хранения, второй выход блока управления соединен с управляющим входом трехпозиционного

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

1. Бонч-Бруевич A.М. и др. Бесконтактные элементы самонастраивающихся систем, К,, с. 152-153, 1968, 2. Авторское свидетельство СССР

9 575658, кл. G 06 G 7/20, 1975 (прототип),