Устройство для определения аргумента вектора

 

Союз Советскнк, Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТЬРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()763917 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 03.04. 78 (21) 2600646/18-24 с присоединением заявки ¹ (51)M. Кл3

G 06 6 7/22

Государственным комитет СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 150980. Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 170980 (53) УДК 681 ° 33 (088.8) (72) Автор изобретения

И. II. Рябоконь (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АРГУМЕНТА

ВЕКТОРА

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в устройствах Преобразования координат и измерения сдвигов фазы.

Известно устройство для определения аргумента вектора 1), содержащее логарифмические Функциональные генераторы, элементы суммирования и вычитания напряжений, запоминающий блок, блок нелинейной коррекции, коммутаторы и блок калибровки.

Его работа основана на аппроксимации Функции аргумента логарифмическими функциями ортогональных составляющих.

К недостаткам известного устройства относятся низкая точность вычислений, ограниченный диапазон определяемых углов (в пределах 30 одного квадранта), низкое быстродействие и большая сложность, обусловленные наличием механических переключателей, блоков калибровки и коррекции, Наиболее близким по технической сущности является устройство для определения аргумента вектора, содержащее логарифмические. блоки, подключенные к элементу вычитания, выход которого связан с антилогарифмическим блоком 2

5 Устройство решает в неявном виде соотношение

Прн этом погрешность аппроксимации аргумента не превышает 0,7о .

Недостаток прототипа состоит в ограничении вычислений первым квадрантом и в ограничении динамчческогс диапазона изменения ортогональных составляющих величиной 40 дВ.

Целью изобретения является расширение диапазона определяемых аргументов до четырех квадрантов, а также расширение динамического диапазона изменения входных напряжений.

Цель достигается тем, что уст25 ройство для определения аргумента вектора, содержащее два нслинейных блока, входы которых подключены к входам устройства, соответствующим ортогональным составляющим вектора, . а выходы соединены с соответствую763917 щими входами элемента вычитания, выход которого соединен с входом первого антилогарифмического блока, содержит суммирующий элемент, второй антилогарифмический блок и регистрирующий прибор, выходы нелинейных блоков соединены с соответствующими входами суммирующего элемента, выход которого соединен с входом второго антилогарифмического блока, выходы антилогарифмических блоков подключены к регистрирующему прибору, при этом нелинейные блоки выполнены в виде блоков воспроизведения характеристики обратного гиперболического синуса.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 — одна из возможных реализаций с конкретным выполнением отдельных блоков; фиг.3 иллюстрирует возможность выполнения антилогарифмических блоков как входных цепей операционного усилителя °

Устройство содержит нелинейные блоки 1, 2, суммирующий элемент 3, элемент вычитания 4, антилогарифмические блоки 5, б, регистрирующий прибор 7, позициями 8, 9 обозначены входы ортогональных составляющих век- тора, операционный усилитель 10, полупроводниковые диоды 11, 12, масштабируниций резистор 13, полупроводниковые триоды 14, 15, токозадающие резисторы 16-20, полупроводниковые диоды 21-24, операционный усилитель

25, масштабирукщий резистор 26.

Устройство работает следующим образом.

На входы нелинейных блоков 1,2 поступают входные напряжения X и У, соответствующие ортогональным составляющим вектора в прямоугольной системе координат. Блоки 1, 2 осуществляют сжатие их амплитуды по логарифмическому закону без изменения полярности.

На блоки 5 и 6 поступают напряжения, соответствующие сумме и разности логариФмов, т.е. лоrарифмам произведения и отношения ортогональных составляющих вектора; при этом роли суммирующего элемента Э и элемента вычитания 4 меняются в зависимости от номера квадранта: в "IepBoM и третьем квадрантах информация об отношении появляется на выходе элемента вычитания 4, во втором и яетвертом— на выходе элемента суммирования 3. коэффициенты передачи элементов

3 и 4 устанавливаются близкими к 1,22

Выходные напряжения схем суммирования и вычитания, соответствующие логарифмам отношения Х и У (In tgФ )

s явном виде, но нелинейно связаны с искомой величиной arctg Х/Y Р . В результате их прохождения через блок

5,6 с противоположным (относительно

Rn фФ ) характером нелинейности, вырабатывается выходное напряжение, приближающееся к линейному закону

U iq Ъ. > et/ Х/М: в первом и третьем квадрантах за счет линейного изменения выходного тока антилогарифмического блока (дифференциального усилителя) 6, а во втором и четвертомблока 5 (см. фиг. 2). Попеременная работа дифференциальных усилителей блоков 5 и б (с их насыщением и запиранием выходными напряЖениями большой величины, соответствующими логарифму произведения ортогональных составляющих 5n)(, Y >) Ь Х/Y 1 обеспечивает непрерывность вычислений в пределах от 0 до 360О.

Наличие инверсных выходов элемен15 тов 3 и 4 способствует лучшей стабилизации средних токов усилителей блоков 5 и б.

Математически работа предлагаемого устройства может быть пояснена

20 также следующим образом.

При входных воздействиях Х и У выходные напряжения нелинейных блоков1и2

U,==ч дгshV. t U =Р a shY (2)

25 где (— тепловой потенциал (26 МВ при 300 K) .

Напряжения на выходах элементов

3 и 4

0ь=(,22 (агбар X+ a sbY); )4= 1,22+ (a S1X -arShy), (3) где 1,22 - их коэффициент передачи, 35 Нелинейные блоки 5 и б, составленные из встречно включенных выпрямляющих элементов — биполярных транзисторов или диодов, имеют проходную вольт-амперную характеристику вида

40 1+ " О,/; г я. ®

ly To ц4

Т = — — — Ъ 1 ь ь г

45 где 1Π— суммарный ток, протекающий через диОды или эмиттерные цепи транзисторов и определяемый резисторами ,16, 19, 20, При параллельном включении выходных цепей дифФеренциальных усилителей, как показано на фиг. 2,на зажимах регистрирующего прибора 7 развивается напряжение

55 0ььа=1(1о sl о f s ь1=

= k (th0,b1(ars1 X aveky) ЬОЬ (аЬЬХ-ar AY))

Аналогично определяется и выходbP ное напряжение усилителя 25 (см.фиг.3)

Таким образом, применение предложенного устройства, обладающего хорошей точностью вычислений в пределах

0-360, способствует созданию быстродействующих широкодиапаэонных, ма763917 логабаритных измерителей угловых координат н фазовых сдвигов.

Формула изобретения

Устройство для определения аргумен5 та вектора, содержащее два нелинейных блока, входы которых подключены к входам устройства, соответствующим ортогональным составлякщим вектора,а выходы соединены с соответствующими входами элемента вычитания, выход которого соединен с входом первого антилогарифмического блока, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, то, с целью расширения диапазона определяемых аргументов до четырех квадрантов, а также расширения динамического диапазона иэменения входных напряжений, устройство содержит суммирующий элемент, второй антилогарифмический блок и регистрирующий прибор, выходы нелинейных блоков соединены с соответствующими входами суммирующего элемента, выход которого соединен с входом второго антилогарифмического блока, выходы антилогарифмических блоков подключены к регистрирующему прибору, при этом нелинейные блоки выполнены в виде. блоков воспроизведения характеристики обратного гиперболического синуса °

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Патент США 9 3792246, кл. 235-186, опубл. 1974.

2. Справочник по нелинейным схемам. Под ред. ц. Шейнголда. М., "Мир", 1977, с. 380 (прототип), 763917 Ъ

Э ди cxenai суииродаюиу Я м cserr чита

Составитель Г. Осипов

Ре акто Н. Каменская Тех е T.Ìàòo÷êà Ко кто В. Синицкая аказ 6

Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

113035 Москва %-35 Ра ская .иаб. д. 4 5

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