Устройство для воспроизведения степенных функций

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ (щ732909

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕПЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 21,1177 (21) 2544750/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано() 5п58() Бюллетень М 17

Дата опубликования описания 05О58О (51)M. Кл.2

G Q6 G 7/24

Государственный комитет

СССР по делам нзобретеннй н отврытнй (53) УДК 68I.ÇÇ5 (088.8) (72) Автор изобретения

В.М. Пустыльников (71) Заявитель

{54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ I CTEIIEHHHX

WHKIIHA

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых и аналого-цифровых вычислительных блоках.

Известно устройство для. воспроизведения степенных функций, содержащее управляемые делителя напряжения и операционные усилители {1) .

Однако это устройство иМеет ограниченный динамический диапазон преобразования.

Наиболее близким к данному изобретению является устройство, которое, как и данное устройство, содержит функциональный преобразователь, П пороговых элементов и Гтцоследовательно включенных управляемых делителей напряжения, информационный вход первого из которых соединен со входами пороговых элементов и является входом устройства, выход )1 -го управляемого дели- теля напряжения подключен.ко входу функционального преобразователя, а управляющие входы управляемих делителей напряжения подсоединены к вы« ходам соответствующих пороговых элементов (2) .

Однако указанное устройство позволяет получить лишь прерывистую (периодическую) функциональную характеристику, соответствующую saданной зависимости только внутри каждого периода изменения входной переменной, что ограничивает применение устройства, Бель изобретения — повышение точности работы устройства за счет попучения непрерывной функциональной зависимости во всем динамическом циапазоне ее воспроизведения.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит П последовательно включенных масштабных усилителей, инвертор, (1 -1 элементов запрета и II+1 ключей, информационный вход первого из которых подключен к выходу функционального преобразователя, àlинформационные входы

П остальных ключей подсоединены к выходам соответствующих мааштабных усилителей, управляющий вход первого ключа соединен с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу первого порогового элемента,а управляющие входы Q -1 последующих ключей подсоединены к выходам соот732909 (0 у Щ (Я Usx выход) u о ветствующих элементов запрета, информационный вход и вход запрета -го элемента запрета подключены соответственно к выходам t -го и (i + 1) -го пороговых элементов, управляющий вход (A + 1) -го ключа сое ди н ен с выходом 0 -го порогового элемента, выходы всех ключей объединены и являются выходом устройства, вход первого масштабного усилителя подключен к выходу фун кци он аль ног о преобраз оват ел я.

На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства, Устройство содержит функциональный преобразователь 1, управляемые делители напряжени я 2-4, пороговые элементы 5-7, масштабные усилители

8-10, ключи 11-15, инвертор 16 и элементы запрета 17-19.

Устройство работает следующим образом.

При изменении входного напряжения от начального значения Uq Б до значения U x=- U2 = U d, где

d - динамический диапазон входного сигнала функционального преобразователя 1, последний работает в своем динамическом диапазоне, При этом все пороговые элементы 5-7 находятся в исходном состоянии, коэффициент передачи всей цепи унравляемых делителей 2-4 напряжения имеет максимальную величину b ключ 11 открыт, остальные ключи 12-15 заперты, так что выходное напряжение устройства изменяется по зависимости гп Овх

u -b ььп. 0" 4 о. где U - постоянная величина, определяемая коэффициентом передачи функциональнoro преобразователя 1;

m - показатель степени заданной функции, При достижении входным напряжением устройства величины U соответствующей верхней границе динамического диапазона функционального преобразователя 1, срабатывает первый пороговый элемент 5, выходной сигнал которого уменьшает коэффициент передачи управляемого делителя 2 в с раз, в результате чего сигнал на входе функционального преобразователя 1 уменьшается до значения, соответствующего нижней . границе его динамического диапазона, и при дальнейшем росте входного напряжения устоойства от Ugx — — U y до Uax= Ug = П Й функциональный

2 преобразователь 1 повторно работает в своем динамическом диапазоне. Одновременно выходной сигнал порогового элемеата 5 через инвертор 16 запирает ключ 11 и через элемент запрета 17 (сигнал запрета с выхода

65 порогового элемента 6 при этом отсутствует) открывает ключ 12, так что между выходом функционального преобразователя 1 и выходом всего. устройства включается усилитель 8, и поэтому на указанном втором участке изменения входного напряжения выходное напряжение устройства изменяется в соответствии с законом где К вЂ” коэффициент усиления усилителя 8.

Если К = 0 то эта зависимость

- ю совпадает с предыдущей, т.е. на втором участке продолжается прежняя непрерывная зависимость вида степенной функции с повторным использованием характеристики функционального преобразователя 1, При этом, в частности, сохраняется величина выходного напряжения вблизи граничного значения Оь„ =U>

При равенстве входного напряжения устройства следующему граничному значению U>, соответствующему повторному достижению верхней границы динамического диапазона. функционального преобразователя 1, срабатывает второй .пороговый элемент 6, уменьшая: в 3 раз коэффициент перепачи управляемого делителя 3. Кроме того, выходной сигнал порогового элемента 6 через элемент запрета 17 запрещает открывание ключа

12, т,е, закрывает ключ 12 и через элемент запрета 18 (ввиду отсутствия соответствующего запрещающего сигнала) открывает ключ 13. В результате на третьем участке изменения входного напряжения от ()в„= ) до

Upx= 0 = Ц, 8 функциональный,преобразователь 1 по- прежнему рабфтает в своем динамическом диапазоне, благодаря включению на выходе устройства двух последовательно соединенных усилителей 8 и 9 с коэффициентами усиления равными К, причем

K = (Ф), выходное напряжение устройства на этом участке продолжает изменяться по той же непрерывной зависимости, Каждый раз, когда входное напря жение устройства достигает значений IJ „ =u cil при которых l -ый раз достигается верхняя граница динамического диапазона функционального преобразователя 1, срабатывает i -ый пороговый элемент, уменьшая в ol раз коэффициент передачи соответствующего управляемого делителя и подключая на выходе устройства дополнительный усилитель с коэффициентом усиления K = с1 . В ре зультате в эти моменты на входе (732909

60 функционального преобразователя 1 уменьшается до нижней границы его динамического диапазона, чем обеспечивается постоянная работа функционального преобразователя 1 в его динамическом диапазоне, .а благодаря усилению выходного напряжения функционального преобразователя 1 в К раз выходное напряжение устройства на (t + 1) -ом участке продолжает измен яться с ростом 0 ех по той же заданной непрерывной зависимости вида степенной функции, В процессе уменьшения напряжения

U» ïðè достижении им тех же гранических значений описанные переключения и вызываемые ими изменения сигналов реализуются в обратном порядке, Если в устройстве включены и соответствующих групп пороговый элемент - управляемый делитель напряжения - элемент запрета - ключ усилитель, то функциональный преобразователь 1 используется ь s раз, и динамический диапазон всего устройства по входному сигналу равен

Р = d""+", т.е, динамический диапазон предложенного устройства по его входному сигналу в логарифмических единицах при сохранении непрерывной зависимости вида степенной функции расширяется по сравнению с динамическим диапазоном функционального преобразователя 1 в о+ раз.

Предложенное устройство наиболее целесообразно применять для воспроизведения степенных функций с дробными показателями при ()<и 4 2, а также для степенных функций с отрицательными показателями, причем в последнем случае вместо усилителей

8, 9, 10 должны быть использованы делители напряжения, так, как тогда ц < 1, а коэффициенты передачи элементов, включаемых последовательно на выходе устройства, должны быть равны величине 6 .

В указанных случаях с помощью предложенного устройства на основе использования функционального преобразователя 1, имеющего требуемую характеристику вида степенной функции в ограниченном динамическом диапазоне, соответствующем, например, одному порядку, можно реализовать воспроизведение этой степенной функции в значительно более широком динамическом диапазоне, равном,например, трем-четырем порядкам, при сохранении точности воспроизведения, свойственной функциональному преобразователю.

Формула из о брет ени я

Устройство для. воспроизведения степенных функций, содержащее функциональный преобразователь, и пороговых элементов и и последовательно включенных управляемых делителей напряжения, информационный вход первого из которых соединен со входами пороговых элементов и является входом устройства, выход и-ro управляемого делителя напряжения подключен ко входу функционального преобразователя, а управляющие входы управляемых делителей напряжения подсоединены к выходам соответствующих пороговых элементов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства за счет получения непрерывчой функциональной зависимости во всем динамическом диапазоне ее воспроизведения, оно содержит и последовательно включенных масштабных - утгилителей, инвертор, и -1 элементов запрета и и + 1 ключей, информационный вход первого иэ которых подключен к выходу функционального преобразователя, а информационные входы и остальных ключей подсоединены к выходам соответствующих масштабных усилителей, управлжощий, вход первого ключа соединен с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу первого порогового элемента, а управляющие входы

1 последующих ключей подсоединены к выходам соответствующих элементов запрета, информационный вход и вход запрета i -го элемента запрета подключены соответственно к выходам i"--го и (i + 1) -го пороговых элементов, управляющий вход (n + 1) -го ключа соединен с выходом ,и-го порогового элемента, выходы всех ключей объединены и являются выходом устройства, вход первого масштабного усилителя подключен к выходу функционального преобразо|ател я °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Микроэлектронные цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации. Под. ред, Смолова В,Б, Л., Энергия, 1976, с, 2 07-20 8, 2. Волков В.М. Функциональные электронные усилители с широким динамическим диапазоном. . Киев, Наукова Думка, 1967, с. 84, рис, 22 в (прототип).

732909

Составитель Г. Сорокин

Ф

Редактор О. Колесникова Техред N.Ïåòêî Корректор М. Шароши

Заказ 1556/12 Тираж 75 1 Подпи сное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .113035, Москва Ж-35g Раушская наб,, д. 4/5

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