Функциональный преобразователь

 

Изобретение относится к средствам вычислительной и информационноизмерительной техники, средствам передачи информации. Целью изобретения является повьш1ение быстродействия преобразователя . Функциональный преобразователь содержит генератор сигнала полиномиального вида 1, блок функционального преобразования 2, первый усилитель-огра1-1ичитель 3, вход 4, первый блок вычитания 5, второй усилительограничитель 6, второй блок вычитания 7, блок умножения 8, блок усреднения 9 и выход 10. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря тому, что использование безынерцион- 1Ш1Х блоков: двусторонних усилителейограничителей и блоков вычитания дает возможность производить функциональное преобразовах-ше входного сигнала в диапазоне частот от единиц герц до сотен килогерц в реальном времени. Кроме того, это позволяет воспроизводить широкий класс функциональных зависимостей без изменения структуры преобразователя за счет использования различных видов опорного и вспомогательного сигналов. 1 ил. о с/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 6 06 6 7/26

3(Ei"A 1! : (,Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1(21) 4127539/24-24 (22) 23.06.86 (46) 07.02.88. Бкл. М 5 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В,В,Куйбышева (72) И.И.Волков и Е.II.×åðêàññêèé (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)1 497599, кл. G 06 G 7/26, 1975.

Авторское свидетельство ССС1

И 492894, кл. G 06 J 3/00, 1975. (54) ФУНКЦИОНАИЬНЫЙ ПРЕОЬРАЗОВАХЕ 1Ь (57) Изобретение относится к средствам вычислительной и информационноизмерительной техники, средствам передачи информации. Целью изобретения является повьш(ение быстродействия преобразователя. Функциональный преобразователь содержит генератор сигнала полиномиального вида 1, блок функционального преобразования 2, первый усилитель-ограничитель 3, вход 4, первый блок вычитания 5, второй усилительограничитель 6, второй блок вычитания 7, блок умножения 8, блок усреднения 9 и выход 10. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря тому, что использование безынерционных блоков: двусторонних усилителейограничителей и блоков вычитания дает возможность производить функциональное преобразование входного сигнала в диапазоне частот от единиц герц до сотен килогерц в реальном времени, Кроме того, это позволяет воспроиз водить широкий класс функциональных зависимостей без изменения структуры преобразователя за счет использования различных видов опорного и вспомогательного сигналов, 1 ил.

35 (2) 1

13723

Изобретение относится к средствам вычислительной и информационно-измерительной техники, предназначенным для функционального преобразования

5 входного сигнала.

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя.

На чертеже приведена блоксхема функционального преобразователя.

Функциональный преобразователь содержит генератор 1 опорного сигнала полиномиального вида 1, блок 1 функционального преобразования, первый усилитель-ограничитель 3, вход 4,пер- 15 вый блок 5 вычитания, второй усилитель-ограничитель 6, второй блок 7 вычитания, блок 8 умножения, блок 9 усреднения и выход 10.

Функциональный преобразователь ра- 20 ботает следующим образом.

Преобразуемый сигнал X(t) с входа 4 (для краткости далее н тексте

Х) поступает на один из входов первого блока 5 нычитания, на другой вход которого поступает сигнал с генератора 1. Далее полученная разность поступает на вход двустороннего усилителяограничителя 6, сигнал на выходе которого можно представить в виде выраже- З0 ния Sgn(N-Õ), где

1 при U>0 Кп() = 0 при U = О, -1 при U <0.

Одновременно сигнал с выхода генератора 1 усилителем-ограничителем 3 подвергается двустороннему усилениюограничению в соответствии с выражением (1) . Далее происходит вычитание в блоке 7 этих сигналов, представляющих "обой знаковые функции.

Полученная разность в блоке 8 перемножает ся со вспомогательным сигна- 45 лом, который формируется из опорного в блоке 2 функционального преобразования, и далее произведение в блоке

9 усредня ет ся.

Если обозначить через (t) (N) вспомо г ат ел ьный сигнал, через Z (t ) — вьгходной сигнал блока 8 умножения, а

".ереэ 6(t) — выходной сигнал блока

7 вычитания, то выходной сигнал преобразователя 1(Х) на выходе 10 может быть э апи сан в следующем виде:

40 2

По скольку входной Х, опорный N u вспомогательный у (N ) сигналы являются аналоговыми, а все блоки устройства также аналоговые, то укаэанные процессы происходят непрерывно в лю бой произвольно выбранный момент нремени.

Вид функции преобразования зависит от закона распределения опорного сигнала Г(Б) и от вида N(t), а зависимость эта может быть предстанлена (опуская промежуточные математические выкладки) в виде интегрального ур авнения

N(x) = 219(N)f(N)dN. (3)

О

Выражение (3) позволяет достаточно просто получить вид вспомогательного сигнала, если дана необходимая функция преобразования и выбран вид опорного сигнала. При этом должны быть выполнены дна условия: входной

Х и опорный N сигналы должны быть независимы (что очень легко может быть достигнуто), спектр сигнала N должен эанимать более высокую IIQ сравнению со спектром сигнала Х полосу частот и при этом спектры этих сигналов должны быть значительно разнесены.

Выполнение этих у(.повий позволяет спустя определенное время, необходимое для окончания переходных процессов в блоке 9 усреднения ° получать на выходе преобразователя в любой момент времени сигнал, однозначно связанный функциональной зависимостью

Q(X) с входным сигналом Х, т.е. функциональное преобразование осуществляется непрерывно в темпе эксперимента в реальном масштабе времени.

Процедуру выбора вида нспомога тельного сигнала для реализации необходимой функциональной зависимости при заданном и неизменном виде опорного сигнала иллюстрируют следующие с оо бр аже ния, Пусть необходимо входной сигнал Х возвести в степень m т.е, Я,(Х) = Х . (4)

Выражение (3) будет иметь нид уравнения

2 ((()(1(1)Г(1(1)с111 = Х (5)

О

Решением его будет

y(N)r(N) = И " (6)

Для того, чтобы уелоние (6) выполнялось при любом ниде опорного сиг1372340 (7) ill-l m

y(N) = N

2Г(Я7

m А

q(N) = — ---- N

2 (8) вспомогательный сигнал должен иметь вид

\ (М) = ш - — Cl g» N . (9) и

В случае распределения опорного сигнала по закону арксинуса

f(N)—

1 при -Ad N «< A

Ai l(N/À) вспомогательный сигнал должен выбраться следующего вида: + шнА

P(N) = — — - N

2. (1O) TYI

mlI A . m-I (р(И) = — --- sin tfcosut) 2 шйА . m l

sin cat cos(at ЯВпсоз .

Составитель А.Маслов

Техред N.ä ù ä< Корректор И Муска

Редактор В.Данко

Заказ 485/42 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 нала, необходимо, чтобы вспомогательный сигнал в этом случае выбирался из условия

Если, например, опорный сигнал будет иметь равномерный закон распределения f(N) = 1/А при 0 cNc. А, 10

В этом случае генератор 1 будет представлять собой генератор пилообразного напряжения, а блок функционапьного преобразования 2-(m-1) последовательно соединенных интеграторов. При нормальном законе распределения опорного сигнала 20

1 2б»

f(N) = — - — — е

a„ 2»

Поскольку в данном случае опорный 40 сигнал имеет вид N = Asiruat то

Указанные выкладки показывают, что при взятых трех видах опорного сигнала не возникает взаимосвязи между частотными характеристиками сигнала функциональных блоков и погрешностями преобразователя.

Следовательно, в пределах полосы частот работы блоков преобразователя независимо от вида опорного сигнала и вида функции преобразования функциональный преобразователь работает в реальном времени с быстродействием, определяемым быстродействием входящих в его состав блоков.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий генератор опорного сигнала полиномиального вида, первый блок вычитания и блок усреднения,выход которого является выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит первый и второй усилители-ограничители, второй блок вычитания, блок умножения и блок функционального преобразования, вход которого соединен с выходом генератора опорного сигнала полиномиального вида,. с входом первого усилителя-ограничителя и с первым входом первого блока вычитания, а выход подключен к первому входу блока умножения, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго блока вычитания и с входом блока усреднения, первый и второй входы второго блока вычитания подключены к выходам соответственно первого и второго усилителей-ограничителей, вход второго усилителя-ограничителя соединен с выходом первого блока вычитания, второй вход которого подключен к входу преобразователя.