Квадратор

 

Союз Севвтскик

Социалистически к

Респубиик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ВИЛЬСТВУ (ьт) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 07 ° 06 ° 78 (21) 2631327/18-24 ()М. 41 ° с присоединением Заявки Й9— (23)Приоритет—

6 06 6 7/20

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 23.02.81 Ь оллетемь Н9 7 (Щ gÄÊ 681. ..ЗЭ5(088.8) Дата баубликования описания 25. 02. 81

"!

);. 1 Ф (12) Авторы мзобретемия

В.Д. Циделко и Ю.В. Хохлов

Киевский ордена Ленина политехнический иио неуе=------имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (7! ) Заявитель (54) КВАДРАТОР

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь-3 эовано при построении аналоговых, цифровых и гибридных функциональнык 5 вычислительных устройств, а также в измерительных преобразователях и информационно-измерительных системах.

Известно устройство, в котором )Q для получения нелинейной зависимости между входными сигналами используется кусочно-линейная аппрокси-. мация KJ}A.

Устройство содержит линейный аналого-цифровой блок, соединенный с одним из входов сумматора, а также содержит функциональный цифроанало говый ияок,вход которого соединен со входом устройства,а выход подключен ко второму входу сумматора,и цифровой

Ф управляемый резистор, один конец которого соединен с выходом линейного цифроаналогового блока, другойсоединен с шиной нулевого потенцка- 2э ла, и управляющий вход соединен с вы. ходом функционального цифроаналого-вого блока 1) .

Известно также устройство, которое ,содержит два последовательно соедк- З }

2 ненных регистра, выходы которых подключены ко входам цифроаналоговых преобразователей и линию задержки, а также содержит аналоговый интегратор, вход. которого соединен с прямым и инверсным выходами цифроаналоговых преобразователей, а выход интегратора является выходом устройства P)

Недостатками этих устройств является низкая точность преобразования и узкий частотный диапазон.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является квадратичный преобразователь, основанный на использовании кусочно-линейной аппроксимации (КЛА) с коррекцией разности между исходной функцией преобразования и ее,приближенной Я.

Этот преобразователь содержит выходной сумматор, ко входам которого подключены диодные элементы, первый вход каждого иэ которых соединен со входом преобразователя, а второй вход — с ксточииком опорного напряжения, а также содержит управляемый источник опорного напряжения, масшта бный усилитель, квадратор и сумматор,,первый вход которого через управля807333

Квадратор содержит функциональный.преобразователь 1 квадрирующий элемент 2, масштабный блок 3, блок

4 управления, промежуточный сумма. тоф 5, выходной сумматор 6, генератор треугольных функций 7, вход 8 и выход 9 квадратора.

Вход квадратора 8 соединен с входаии функционального преобразователя

1 и блока 4 управления. Выход блока 4 управления подключен ко входам функционального преобразователя 1 и генератора 7 треугольных функций, выход которого последовательно через квадрирующий элемент и масштабный блок 3 подключен к одному из входов

50 бО б5 емый источник опорного напряжения, а второй вход непосредственно соединены со входом преобразователя, выход сумматора соединен со входами масштабного усилителя и квадратора, выходы которых подключены ко входам вы5 ходного сумматора.

К его недостаткам следует отнести ограниченную точность преобразования, .которая определяется на практике инструментальными погрешностями отдельных блоков,.а также низкий коэффициент использования входящей в состав преобразователя аппаратуры..

Цель изобретения — повышение точности и коэффициента использования аппаратуры.

Поставленная цель достигается тем, что квадратор, содержащий функциональный преобразователь, квадрирующий .элемент, масштабный блок, блок управлении, вход которого подключен 20 ко входу устройства, промежуточный сумматор, и выходной сумматор, дополнительно содержит генератор треугольных функций, первый вход которого подключен ко входу устройства и 25 ко входу функционального преобразователя, а выход подключен ко входу квадрирующего элемента и к первому входу выходного сумматора, выход квадрирующего элемента подключен ко входу масштабного .блока, выход которого подключен к первому входу промежуточного сумматора, второй вход промежуточного сумматора подключен к первому входу выходного суммато- 35 ра, а выход промежуточного сумматора подключен ко второму входу выходного сумматора, к третьему входу которого подключен выход функционального преобразователя, выход выходного сумматора подключен к выходу устройства, выход блока управления подключен к управляющим вхо даМ. генератора треугольных функций, .функционального преобразователя и масштабного блока.

На фиг. 1 представлена структурная схема квадратора; на фиг. 2 эпюры, поясняющие работу квадратора, промежуточного сумматора 5, к другому входу которого подключен выход генератора 7 треугольных функций.

Выход сумматора 5 подключен ко второму входу выходного сумматора б, к первому и третьему входам которого подключены выходы функционального преобразователя 1 и генератора 7, треугольных функций соответственно.

Выход блока 4 управления подключен к управляющим входам масштабного блока 3, генератора 7 треугольных функций 7 и функционального преобразователя 1.

Квадратор работает следующим образом.

ЭФ

Входная величина Х поступает на функциональный преобразователь 1, который осуществляет аппроксимацию функции у = x кусочно-линейными отрезками (КЛА) и выдает на третий вход выходного сумматора 6 функцию

yn(х) как одно из слагаемых результата.

При этом функция разности 4 у(х)=

=у„(х) - х, которую в дальнейшем будем называть функцией коррекции первого рода (фиг. 2б). Известно, что при выборе интервалов аппроксимации по аргументу равными между собой, т.е. Н =Н =НЗ=...=H, где Н - некоторая константа, функции коррекции ду (х) для произвольных участков аппроксимации (i 1, 2, 3 ...) абсолютно одинаковы. Максимальные значения 4 у,(х) могут быть определены по формуле

4угоахл Н /4, где i — номер участка, и приходят ся посередине интервала Н„, т.е. симметричны относительно середины.

Входная величина Х поступает также на блок 4 управления, который содержит информацию о границах участ ков аппроксимации и выдает управляющие сигналы переключения при переходе с одного участка на другой в функциональный преобразователь 1 и на генератор треугольных функций .

7, который вырабатывает функцию треугольной формы.

Амплитуда каждого треугольника устанавливается равной максимальному значению функции коррекции первого рода ду(х). При этом получаем вписанные в сегменты функции коррекции равнобедренные треугольники. Треугольная функция g (x) поступает на первый вход выходного сумматора б и является вторым слагаемым ре- . зультата. Если ограничиться этими двумя слагаемыми, то остается неустраненной погрешность аппроксимации, численно равная функции коррекции второго рода 44 у(х) ду(1() - ф (х) (см. Фиг. 2в). При этом максимальные значения функции дду(х) определяются по формуле дду(х) пО(хл = Н„/16.

807333

Для устранения этой погрешности от аппроксимации треугольную функцию (() (x) подают на квадрирующий элемент, работающий в узком диапазоне изменения аргумента, равным половине линейного отрезка аппроксимации, после чего его масштабируют с целью выравнивания амплитудных значений функции у (х) и полученной функции 9 (x ) =K(g(x )j (cM. Фиг. 2г) а затем суммируют обе функции на промежуточном сумматоре 5 с целью выделения их разности Я (х)=у(х)-8(х) (см. Фиг. 2д). Оказывается, что в результате таких преобразований на выходе промежуточного сумматора 5 образуется функция Б (х), которая полностью совпадает по своим параметрам и в виду с функцией66у(х) (Фиг. 2е). Действительно, для треугольной функции для одного иэ участков аппроксимации можно записать н — х, при О» х»вЂ”

Ч и м н (Х1 = — - — x,ПрИ -4х6 Р

4 2 2 где Н вЂ” длина одного интервала аппроксимации.

В силу симметричности 4,у(х) относительно Н/2 достаточно рассмотреть подннтервал 0»х»Н/2. Функция коррекции второго рода запишется так

i )(Kj-6q() l-y(xj-H-x-х --x=-х-х .

2 Н ) (2

Й 2

С другой стороны для функции 6 (к) можно записать

6 (к) - 4) (к) - &(х) - 4 Ь)- к ((«)) ° - и - и (— к

2Ц rH l

2 4

Принимая .коэффициент Му К=4/Н, по-. лучим /

Я (х) = - х-х (),((ó (х) что подтверждает сделанные выше выводы. .Таким образом, на выходе промежуточного сумматора 5 образуется Функция ф, (x), которая является функцией коррекции второго рода. Она поступает на выходной сумматор 6, где суммируется с y„(x) и у (х). На выходе выходного сумматора 6 полу.чаем откорректированный результат

:Преобразования вида ух с отсутствуют ей методической погрешностью преобразования.

Предлагаемый квадратор имеет высокую точность преобразования при сравнительной простоте устройства и при высоком коэффициенте использования входящей в его состав аппаратуры.:Более высокая по сравнению с известным точность достигается благодаря использованию генератора треугольных функцяй, что дает возможность испольэовать уэкодиапаэонный квадратирующий элемент на вдвое меньшем интервале аппроксимации.

При этом требования по точности для квадратирующего элемента снижаются в смысле инструментальной погрешности в 4 раза, что следует иэ вышеприведенных выражениЯ для Ау,„с,„„ и дду „;. Коэффициент использования аппаратуры в предлагаемом квадраторе выше, чем в известных, так как генератор треугольных функций служит основой формирования функций коррекции первого и второго рода у(х) и 0 (х), а также вспомогательной Функции 6 (x). В то же время в известных устройствах для каждого слагаемого требуется свой воспроизводящий блок. С помощью предлагаемого квадратора можно воспроизводить квадратичную Функцию для произвольного закона расположения узлов аппро20 ксимации, который заносится в блок управления.

Формула изобретения д Квадратор,.содержащий функциональный преобразователь, квадрирующий элемент, масштабный блок, блок управления, вход которого подключен ,ко входу устройства, промежуточный сумматор и выходной сумматор, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и коэффициента использования аппаратуры, квадратор дополнительно содержит генератор треугольных функций, первый вход которого подключен ко входу устройства и ко входу Функционального преобразователя, а выход подключен ко входу квадрирующвго элемента и к первому входу выходного сумма4О тора, выход квадрирующего элемента подключен ко входу масштабного блока, выход которого подключен к первому входу промежуточного. сумматора, второй вход промежуточного

4$ сумматора подключен к первому входу выходного сумматора, а выход промежуточного сумматора подключен ко второму входу выходного сумматора, к третьему входу которого подключен

$Q выход функционального преобразоватвля, выход выходного сумматора подключвн к выходу устройства, выход блока управления подключен к управляющим входам генератора трвVr hH функций Функционально|о преобразователя и масштабного бло-. ка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

4)6 Р 377806, кл. G 06 G 7/26, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

404097, кл. С 06 G 7/28, 1973 °

3. Авторское свидетельство СССР

М 550650, кл. G 06 G 7/20, 1977

Я (прототип,) .

807333

+ (x)

Фиг.1

6 ио(х) (х)- (к)

6 (в).<(å (а

Ф (к)

SHHHGH Эакаэ 295/76 Тираж 756 Подписное

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