Устройство для возведения в степень

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ссиез Советскими

Социейистичесних

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное н авт. свид-ву(22) Заявлено 19.01. 81 (21) 3238863/18-24 f51} М. Кд.з

6 06 G Z/20 с присоединением заявки 11о— (23) Приоритет -

Государственный комитет

СССР о делам изобретений н открытий

Опубликовано 150233. Бюллетень Hо 6 (5З) УДК 681 335 (088.8) Дата опубликования описания 150283

A.Ï.Абрамов, Т.С.Андреева, Л.-К.Е.БондареЕ

В.A .Жуков и К.И.Курсанова

- М

"т т Ц . „ .„:, .;1

Ленинградский институт авиационного при росщеения т" (72) Авторь изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В СТЕПЕН

Устройство относится к аналоговой вычислительной технике и автоматике.

Известны устройства для возведения в степень, в которых входным сигналом осуществляется модуляция импульсов по длительности или частоте(1 ).

Их недостатками являются малая точность выполнения операции возведения в степень при больших показа- 1.0 телях степени и сложность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для возведения в степень, содержащее преобразователь входного сигнала в частоту прямоугольных импульсов, выход которого соединен с формирователем пилообразных импульсов и. через управляемый тиристорный ключ с фильтром нижних частот .(ФНЧ), выход которого является выходом устройства. Выход ФНЧ соединен также с источником входного сигнала через делитель. Напряжение на выходе ФНЧ пропорционально кубу входного сигнала (2)

Недостатком такого. устройства яв- ляется малая точность возведения в степень из-за влияния выбросов переднего фронта прямоугольных импульсов, нелинейности пилообразного напряжения и нестабальности времени включения и выключения ключевых эле ментов °

Целью изобретения является повышение точности возведения в степень.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для возведения в степень, содержащее преобразователь входного сигнала в частоту, вход которого является входом устройства, фильтр нижних частот, выход которого является выходом устройства, введены дополнительно весовой фильтр, линия задержки и блок умножения, причем выход преобразователя входного сигнала в частоту соединен со входами весового фильтра и ликии задержки, выходы которых соединены соответственно со входами блока умножения, выход которого соединен со входом фильтра нижних частот.

На фиг.1.представлена функциональная схема устройства, на фиг.2 схематично весовой фильтр, выполненный в виде устройства на поверхностных акустических волнах (IIAB).

Устройство возведения в степень (фиг,1) содержит преобразователь 1 входного сигнала в частоту, весовой фильтр 2, линию задержки 3, блок умножения 4, фильтр нижних частот 5.

997048

Весовой фильтр 2 (фиг.2) выполнен в виде пластины из пьезоэлектрического материала б, на которую нанесено звукопоглощающее покрытие 7, и системы электродов входного многоэлектродного неэквидистантного пре- 5 образователя ПАВ 8 и выходного многоэлектродного,неэквидистантного преобразователя IIAB 9.

Устройство работает следующим образом. l0

Входной сигнал поступает на. вход преобразователя 1 входного сигнала в частоту, в качестве которого можно использовать обычный ЧМ-генератор.

Колебания на выходе преобразователя 1 5 представляют собой радиосигнал с постоянной амплитудой Ао, мгновенное значение частоты ШМкоторого пропорционально мгновенному значению

О х(;)входного сигнала ()вх () B мо- 20 менты времени 1 . Размер и крутизна линейного участка модуляционной характеристикиХЩ®)определяет ширину полосы частот хсе, в которой может перестраиваться по частоте преобразователь 1, а также динамический диапазон входного сигнала И (О, в котором уровень входного сигнала находится в пределах линейного участка модуляционной характеристики преобразователя 1. При отсутствии сиг30 нала на .входе (или при нулевом значении сигнала ()бхай) преобразователь 1 производит гармоническое колебание частоты И0 . Для обеспечения нормальной работы преобразователя 1 необхо- 35 димо, чтобы его средняя частота Шр отличалась по крайне мере на порядок от верхней граничнбй частоты (4фВ входного сигнала() Щ т.е. uUо7/,10(.

Частотно-модулированное колебание 40 со средней частотой Шо и постоянной амплитудой A> . с выхода преобразователя 1 поступает на входы весового фильтра 2 и линии задержки 3. Весовой фильтр 2 и линия задержки 3 об- 45 ладают одинаковой величиной задержки выходного ЧМ колебания преобразователя 1, равной

Весовой фильтр 2 имеет полосу пропускания O) co средней частотой

Що, а его передаточная функция определяется видом требуемой степенной функции. При этом амплитудно-частотная характеристика (АЧХ ) весового фильтра 2 симметрична относительно средней частоты,Юо его полосы пропускания ЙЖ и представляет собой параболу соответствующей степени с вершиной на средней частоте и нулевым значением на этой частоте, а фазово-частотная характеристика (ФЧХ)60 весового фильтра 2 является линейной для случая четных степенных функций и линейно-ломаной со скачком фазы на величину и в точке, соответствующей (Щ для случая нечетных степенных функций ° Так как, передаточная функция весового фильтра 2 определяется видом требуемой степенной функции, то каждая частотная составляющая ЧМ колебаний с постоянной амплитудой А р, поступающая на его вход, окажется взвешенной в соответствии с требуемой степенной зависимостью, что приводит к возникновению амплитудной модуляции в выходном ЧМ колебании весового фильтра 2.

Поскольку мгновенная частота щ®) ЧМ колебания на входе весового фильтра 2 в каждый момент времени „ одно.начно связана с мгновенным значением входного сигнала U8 ($), то комплексная огибающая ЧМ колебания на выходе весового фильтра 2 пропорциональна возведенному в требуемую и-ю степень входному сигналу 0 Х ®.

Для выделения комплексной огибающей ЧИ колебания выходной сигнал весового фильтра 2 со средней частотой (ба поступает на вход блока умножения 4, на другой вход которого в это же время и с той же частотой (синфазно) поступает ЧМ колебание с постоянной амплитудой с линии задержки 3. Линия задержки 3 должна обладать прямоугольной АЧХ со средней частотой 0 и полосой пропускания ЬФ, а ее ФЧХ должна быть линейной. На выходе блока умножения 4 образуются сигналы со средними частотами, равными суммарной и разностной частоте входных сигнало-:. Сигнал разностной частоты с td =0 выделяется фильтром нижних частот 5.

Этот сигнал представляет собой комплексную огибающую выходного ЧИ сигнала весового фильтра 2 и пропорционален возведенному в соответствующую степень входному сигналу 0 (g).

Таким образом, блок умножения 4 и

ФНЧ 5 выполняют роль синхронного детектора.

Весовой фильтр 2 с требуемыми

АЧХ и ФЧХ может быть реализован на основе известных решений,. например в виде набора параллельно включенных резонаторов и сумматора. Однако наиболее простая реализация весового фильтра 2 может быть получена, если

его выполнить в виде устройства на поверхностных акустических волнах.

Вариант исполнения весового фильтра 2, выполненного в виде устройства на ПАВ, показан на фиг.2. В этом исполнении весовой фильтр 2 содержит пластину б из пьезоэлектрического материала со звукопоглощающим покрытием 7 на торцах, на полированную поверхность которой нанесены одинаковые многоэлектродные неэквидистантные входной 8 и выходной 9 преобразователи для возбуждения и приема поверхностных акустических волн.

Входной 8 и выходной 9 преобразова997048 тели расположены вдоль направления ,распространения IlAB и имеют равное число электродов, расстояния между

;которыми изменяются по линейному закону в одном направлении в обоих преобразователях.При этом .длина электро- 5 дов одного из преобразователей, например выходного 9, изменяется по параболе требуемой степени и вдоль длины преобразователя с вершиной параболы в точке преобразователя, со- !О ответствующей,средней частоте щ полосы пропускания blO преобразователя и c íóëåâûè значением длины электродов выходного 9 преобразователя в этой. точке. 15

Линия задержки 3 может быть выполнена на GAB таким же образом, как и весовой фильтр 2,.только без аподиза-. ции длины электродов выходного преобразователя. 20

Данное устройство для возведения в степень проще и технологичнее прототипа, так как не содержит в своем составе трансформатора и ключевых элементов. Выполнение весового фильт-25 ра в виде устройства на ПАВ позволит повысить точность воспроизведения высоких (выше третьей), степеней входного сигнала до 0,5% и выше, уменьшить

его габариты. Кроме того, при условии замены весового фильтра 2, устройство может воспроизводить другие функциональные зависимости.

Таким образом, технико-экономический эффект изобретения заключает ся в упрощении, повыаении технологичности и точности устройства.

Формула изобретения

Устройство для возведения в степень, содержащее преобразователь входного сигнала в частоту, вход которого является входом устройства, фильтр нижних частот, выход которогО является выходом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью пО- выщения точности возведения в степень, в него введены дополнительно весовой фильтр, линия задержки и блок умножения, причем выход преобразователя входного сигнала в частоту соединен с входами весового фильтра н линии задержки, выходы которых соединены,соответственно с входами блока умножения, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смолов В.Б. Аналоговые вычислительные машины. N., "Высшая школа", 1972, с. 215-219.

2. Авторское свидетельство СССР

М 570067, кл. G 06 G 7/20, 1977 (прототип) .

997048

Составитель Ю.Петренко

Редактор A.Äîëèíè÷ Техред К.Ищьо Корректор И.Шулла

Эаказ 935/б7 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. У кгород, ул. Проектная, 4