Функциональный преобразователь
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскив
Социалистический
Республик («>881772 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 070190 (21) 2865777/18-24 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет
Опубликовано 15.1181 Бюллетень Н9 42
Дата опубликования описания 151181 (53)М. Клз С 06 G 7/26
Государственный комитет
СССР но деяам изобретений и открытий (53) УДК 681. 335 (088. 8) (72) Авторы изобретения
Е.И. Баду,, Ю.В.Марков и Б.С.-. Смирнов (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Изобретение относится к аналого- ". ной нычислительной технике.
Известен функциональный преобразователь, содержащий операционные усилители, диодные ячейки, переключатели и масштабные резисторы, который осуществляет кусочно-линейную аппроксимацию функций (1).
Недостатком устройства является невозможность воспроизведения отрезков функций, которые после масштабного преобразования всей нелинейной зависимости получаются в максимуме более 5-7 В (для АВМ со стовольтовой шкалой), т.е. для функциональных зависимостей с большим динамическим диапазоном изменения функции. Примером таких функциональных зависимостей может служить функция центрированного синуса и функция спектральной плотности для некоторых случай-. ных процессов.
Наиболее близким к изобретению является функциональный преобразователь, содержащий сумматор, выход которого является выходом преобразователя, первый, и второй блоки сравнения, первые входы которых соединены и являются входом преобразователя, а вторые входы соединены с соответствующими шинами опорного напряжения, нелинейный блок, операционный усилитель, резистор обратной связи, включенный между входом и выходом операционного усилителя выход которого соединен со входом нелинейного блока, масштабные резисторы, замыкающие и размыкающие ключи, первые выходы масштабных резисторов первой группы соединены со входом преобразователя, а первые выноды масштабных резисторов второй Группы - с шиной опорного напряжения, вторые выводы соответствующих масштабных резисторов перной и нторой групп объединены и через последовательно соединенные размыкающий и замыкающий ключи подключены ко входу операционного усилителя, масштабные реэисторы третьей группы соединены одними выводами с выходом нелинейного блока, а другими — через последовательно соединенные размыкающие и замыкающие ключи с подвижными контактами переключателей, первые неподвижные.контакты каждого иэ переключателей, кроме первого переключателя, соединены со вторым входом сумматора, вторые неподвижные контакты переключателей.соединены через инвертор с третьим входом сумматора, управляющие
881772 входы раэмыкающих и завлекающих ключей соединены с выходами соответствующих блоков сравнения Г23«
Однако в этом устройстве ограничены функциональные воэможности, по» скольку оно предназначено для формирования нелинейной составляющей, суммирование которой с кусочно-линейной составляющей позволяет осущест". нить кусочно-квадратичную аппроксимацию заданной функции, и не обеспечивает воспроизведение функций типа центрированного синуса. цель изобретения - расширение функциональных воэможностей преобразователя за счет воспроизведения функций типа центрированного синуса. 15 это достигается тем, что функцио" нальный преобразователь, содержащий сумматор, выход которого является выходом преобразователя, первый и второй блоки сравнения, первые входы Щ которых соединены и являются входом преобразователя, а вторые входы соединены с соответствующими шинами опорного напряжения, нелинейный блок, операционный усилитель, резистор обратной связи, включенный между входом и выходом операционного усилителя, выход которого соединен со входом нелинейного блока, масштабные резисторы, замыкающие и размыкающие ключи, содержит дополнительный нелинейный блок, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а выход через первый размыкающий ключ с первым входом сумматора,выход нелинейного блока соединен с информационным входом первого замы" кающего ключа, выход которого через второй размыкающий и второй замыкающий ключи соединен соответственно со вторым и третьим входами суммато- 4g ра, масштабные резисторы соединены одним выводом со входом операционного усилителя, другой вывод первого масштабного резистора соединен со входом преобразователя, другие выво- 4 ды второго и третьего масштабных резисторов соответственно через третий и четвертый замыкающие ключи соединены с шиной опорного напряжения, выход первого блока сравнения соединен с управляющими входами размыкающего, первого.и третьего замыкающего ключей выход второго блока сравнения соединен с управляющими входами .второго раэмыкающего, второго и четвертого замыкающих ключей.
На фиг. 1 приведена блок-схема преобразователя; на фиг. 2: — диаграммы, поясняющие его работу.
Преобразователь содержит первый и второй блоки сравнения 1 и 2, опера- 40 ционный усилитель 3, нелинейный блок
4, дополнительный нелинейный блок 5, сравнения 1 и 2, операционный усилитель 3, сумматор б, резистор обратной связи 7, первый, второй и третий б5 масштабные резисторы 8-10, первый, второй раэмыкающие ключи 11 и 12,первый, второй, третий и четвертый эамыкающие ключи 13-16.
Преобразователь работает следующим образом.
Входное напряжение, например растущее по линейному закону, поступает на вход преобразователя и на первые входы блоков сравнения 1 и 2.Ко вторым входам блоков сравнения 1 и 2 подсоединены источники опорного на пряжения Ugq и Ug, соответствую.щего напряжения U è U< машинного графика (фиг. 24). При этом напряжение U< соответствует аргументу конца первой части машинного графика, который содержит максимальное значение всей функции (масштаб воспроизведения функции выбирается из этого иаксимума). На нелинейных блоках
4 и 5 воспроизводятся значения функции в масштабе для каждой ее части из максимума на этой части как для функции, так и для аргумента.Значение напряжения U соответствует аргументу конца второй части функции,аналогично и для напряжения U . В силу периодического характера воспроизводимой зависимости аргументы частей машинного графика равны, поэтому . значения функции второй и третьей частей отличаются только максимумами.
Связь между масштабами воспроиэводимых частей функции на нелинейных блоках 4 и 5 производится на сумматоре б с помощью постоянных коэффициентов передач по выходам, значения которых выбираются нз масштаба первой части графика. При достижении входной переменной Ug .(Фиг. 2б) напряжения равного О Од„ (О„), что соответствует одной машинной единице (для ламповых
ABN — 100 B), блок сравнения 1 выдает сигнал, который отключает выход нелинейного блока 5 от первого входа сумматора б, подключая выход нелинейного блока 4 ко второму входу сумматора б. При этом ко входу операционного усилителя 3 через ключ 15 и резистор
9 подключается источник опорного напряжения Оо, который компенсирует до,нуля напряжения на выходе усилителя 3 (фиг. 21). Поскольку выход усилителя 3 подсоединен ко входу нелинейного блока 4, то íà его выходе образуется напряжение, соответствующее машинному значению функции второй части графика (фиг. 2ъ). Аналогично происходит воспраиэведение третьей части графика, только при этом срабатывает блок сравнения 2, который переключает выходное напряжение нелинейности блока 4 к третьему входу сумматора б; При убывании входного напряжения процесс воспроизведения функции происходит в обратном порядке.. 881772
УМ х
Ь2.2
Для воспроизведения большого числа максимумов необходимо увеличить количество входов сумматора и ввести дополнительные блоки сравнения, ключи и масштабные резисторы.
Таким образом, предложенный преобразователь воспроизводит сложные нелинейные зависимости типа центрированного синуса, что существенно расширяет его функциональные возможности по сравнению с известным.
Формула изобретения
Функциональный преобразователь,содержащий сумматор, выход которого является выходом преобразователя, первый и второй блоки сравнения, первые входы которых соединены и являются входом преобразователя, а вто рые входы соединены с соответствующими шинами опорного напряжения, нелинейный блок, операционный усилитель, резистор обратной связи, включенный между входом и выходом операционного усилителя, выход которого 25 соединен со входом нелинейного блока, масштабные резисторы, замыкающие и раэмыкающие ключи, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей 30 эа счет воспроизведения функций типа центрированного синуса, он содержит дополнительный нелинейный блок, 00 вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а выход через первый размыкающий ключ с первым входом сумматора, выход нелинейного блока соединен с информационным входом первого замыкающего ключа, выход которого через второй размыкающий и второй замыкающий ключи соединены соответственно со вторым и третьим входами сумматора, масштабные резисторы соединены одним выводом со входом операционног х усилителя, другой вывод первого масштабного резистора ссздинен со входом преобразователя, другие выводы второго и третьего масштабных резисторов соответственно через третий и четвертый замыкающие ключи соединены с шиной опорного напряжения, выход первого блока сравнения соединен с управляющими входами первого раэмыкающего, первого и третьего замыкающего клю= чей, выход второго блока сравнения соединен с управляющими входами вто- рого раэмыкающего, второго и четвертого замыкающих ключей.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Смолов В.Б. Аналоговые вычислительные машины. М., "Высшая школа", 1972, с. 274, рис. V l-55.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2830571/24, кл. G Об G 7/26, 1979 (прототип).
BHHHIIH Заказ 9976/75
Тираж 748 Подписное
Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4
