Экспоненциальный функциональный преобразователь

 

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Реслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 18.07.78 (21} 2647844/18-24 (51) М. Кл.. (06 7/24 с присоелнненнем заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет но делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.07.80, Бюллетень ¹28 (53) УД 681.335 (088.8) Дата опубликования описания 01.08.80 (72) Автор изобретения

В. E. Ямный

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В. И. Ленина (7l) Заявитель (54) ЭКСПОНЕНБИАЛЬНЫЙ ФУНКБИОНАЛЬНЪ|Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ поненты.

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники, Известно устройство, которое может быть использовано для получения функции вида ехр (+At/0 ), содержащее ключевой

5 элемент, вход которого соединен с выходом первого интегратора и выходом нульоргана, а выход подключен ко входу второго интегратора, и блок пересчета, через который BbIxoll нуль-органа соединен со входом первого интегратора fl)

Однако время преобразования при при« емлемой точности большое, кроме этого данное устройство не позволяет получить функцию с дробным показателем степени.

Известно также устройство, основанное на разряде конденсатора С через R цепь, в котором исходная функция, например время At, преобразуется в напряжение на конденсаторе (2)

Однако это устройство не позволяет получить функцию вида ехр (+ A4 / t. ) с положительным показателем степени эксНаиболее близким по технической сущности к изобретению является функциональный преобразователь, содержащий блок вычитания, входы которого подключены к источнику и к генератору импульсов, и дополнительный управляемый ключ, через который резистор КС-цепи связан с шиной нулевого потенциала. Причем управляющий вход дополнительного ключа соединен с выходом блока вычитания, а управляющий вход первого ключа — с выходом генератора импульсов (31 .

Недостатками данного устройства являются малый динамический диапазон экспоненциальной функции, невозможность получения экспоненциальной действительными показателями степени.

Бель изобретения — увеличение динамического диапазона и возможность получения экспоненциальной функции с действительными показателями степени.

Эта цель достигается тем, что в экспоненциальный функциональный преобразователь, содержащий интегрирующую R(3 75 цепь, блок формирователя импульса, входы которого подключены к первому и второму источнику сигнала, первый ключ, включенный последовательно с регистром интегрирующей RC-цепи, второй ключ, включенный между конденсатором интегрирующей RC-цепи и источником опорного напряжения, управляющие входы ключей подсоединены к соответствующим выходам блока формирователя импульсов, дополнительно введены логический блок, интегра» тор, элементы сравнения, буферный каскад, элемент ИЛИ, инвертор, генератор тока, причем; входы логического блока подключены к третьему и четвертому выходам блока формирователя импульсов, первый выход логического блока подключен к управляющему входу генератора тока, выход которого подключен к выходу интегрирующей RC-цепи, второй выход логического блока подключен к разрядному входу интегратора, вход которого подключен к первому входу первого элемента сравнения и через буферный каскад — к интегрирующей RC-цепи, выход интегратора подключен к первому входу второго элемента сравнения, второй вход которого подключен через инвертор к источнику опорного напряжения, причем второй вход первого элемента сравнения подключен к шине нулевого потенциала, управляющие входы первого и второго элементов сравнения подключены соответственно к второму и первому выходам логического блока, а выходы элементов сравнения через элемент

ИЛИ подключены к выходу преобразователя, третий вход логического блока и третий вход блока формирователя импульса соединены с шиной "Пуск" преобразователя, Логический блок выполнен на двух триггерах, первые входы триггеров являются первым входом логического блока, вторые входы первого и второго триггеров являются вторым входом логического блока, третьи входы являются третьим входом логического блока, инверсный выход nepeoro и прямой выход второго триггеров являются соответственно первым и вторым выходом логического блока.

На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя.

Преобразователь содержит первый н второй источники сигнала 1 и 2, блок 3 формирователя импульсов, триггеры 4,5, 6 и 7, элемент Исключающее ИЛИ 8, элемент 9 И, соответственно первый и второй ключи 10 и 11, инвертор 12, разрядный ключ интегратора 13, буферный

2373 4 каскад 14, интегрирующую КС-цепь 15, генератор 16 тока, инвертор 17, первый, и втор oN э лемен ты 18 и 1 9 сравнения, элемент ИЛИ 20, логический блок 21.

Работает преобразователь следующим образом.

По импульсу "Пуск" все триггера блська формирователя импульсов и логического блока устанавливаются в нулевое со10 стояние. При этом первый ключ разомкнут, а второй ключ замкнут и конденсатор интегрирующей RC-цепи будет заряжен до напряжения Е . По первому импульсу от источников сигнала (безразлично от какого) с помощью блока формирователя импульсов размыкается второй ключ и замыкается первый ключ. Напряжение на конденсаторе- после этого изменяется по экспоненциальному закону. (.(=Е ехр(-t/ij

По второму импульсу от источников сигнала с помощью блока формирователя импульсов размыкается первый ключ, при

25 этом напряжение на конденсаторе будет

Ое,= E ехр (-(t>-1,)/".),есхи1е>1, или

Uc =E ехр(-(,-t>)/Х)есхи t<>t.е <е>

Эго напряжение преобразуется в длительность T„следующим образом. Если 2 > 11, то с помощью логического блока размыкаетсе разрядный ключ ин-35 тегратора и напряжение на его выходе изменяется по закону

U-0 tÿñ

Вык инт С 2 2 (4)

Через время „p от начала интегри40 сования сработает второй элемент сравнения

"c, ЕехР(-(,4,,)//".)тпр>zp Eo

Р,с,,С, и ехр((>х-1,)/cl= „ /Бееz

Таким образом, при С > 1 получен экспоненциальный преобразователь с положительным показателем степени.

Если 4 z c Ь, ro c помощью логи,ческого блока включается генератор тока, при этом конденсатор интегрирующей РСцепч перезаряжается по линейному закону, а время перезаряда от U<< до нуля рав "Р И„.C/ Е С, "р Э g ехp((t )М ехр((Х г)/") =" пр / îcà

752373

Можно выбрать ток разряда такой величины, чтобы .) /ЕоС, = 1 2С2 тогда коэффициент пропорциональности при

Тп в выражениях (5) и (6) будет одним и тем же.

Во втором случае мы получили экспоненциальный преобразователь с отрицательным показателем степени. Время преобра- 10 эования (Тпр ) в первом и во втором случае определяется динамическим диапазом и точностью представления функции

exp (ь1/ ).

Так, если принять минимальную длитель- 1S ность, легко измеряемую современными устройствами с точностью 1% за 1 мкс, то при динамическом диапазоне представления функции С"-10 максимальное время преобразования будет равно 10 мс, 20 при этом показатель степени будет изменяться от — 4,6 до +4,6.

Таким образом, в предложенном экспоненциальном функциональном преобразователе удалось расширить динамический диапазон представления функции 6" в десятки раз, кроме этого предложенный преобразователь позволяет получать экспоненциальную функцию при положительном и отрицательном показателе степени без 30 ручного переключения и беэ существенного усложнения схемы, что расширяет функциональные возможности преобразователя. .35

Фор мула изобретения

Ф

1. Экспоненциальный функциональный преобразователь, содержащий интегрирующую 40

RC-цепь, блок формирователя импульсов, входы которого подключены к первому и второму источникам сигнала, первый ключ, включенный последовательно с резистором интегрирующей РС-цепи, второй ключ, 45 включенный между конденсатором интет рирующей RC-цепи и источником опорного напряжения, управляющие входы ключей подсоединены к первому и второму выходам блока формирователя импульсов, 50 отличающийся тем, что, с целью увеличения динамического диапазона и расширения функциональнык возможностей за счет получения экспаненциальной функции с действительными показателями степени, дополнительно введены логический блок, интегратор, элементы сравнения, буферный каскад, элемент ИЛИ, инвертор, генератор тока, причем входы логического блока подключены к третьему и четвертому выходам блока формирователя импульсов, первый выход логического блока подключен к управляющему входу генератора тока, выход которого подключен к выходу интегрирующей ЯС-цепи, второй выход логического блока подключен к разрягяому входу интегратора, вход которы>го подключен к первому входу первого элемента сравнения и через буферный каскад — к интегрирующей RC-цепи, выход интегратора подключен к первому входу второго элемента сравнения, второй вход которого подключен через инвертор к источнику опорного напряжения, причем второй вход первого элемента сравнения подключен к шине нулевого потенциала, управляющие входы первого и второго элементов сравнения подключены соответственно к второму и первому выходам логического блока, а выходы элементов сравнения через элемент ИЛИ подключены к выходу преобразователя, третий вход логического блока и третий вход блока формирователя импульсов соединены с шиной "Пуск преобразователя.

2. Преобразователь йо п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, логический блок выполнен на двух триггерах, первые

BxollbE триггеров являются первым входом логического блока, вторые входы первого и второго триггеров являются вторым, BxolloM логического блока, третьи входы являются третьим входом логического блока, инверсный выход первого и прямой выход второго триггеров являются соответственно первым и вторым выходами логического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N. 393749, кл, G 06 Cj 7/20, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

No. 444207, кл. G 05 Ñ 7/24, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР № 304575, кл. Ct 06 G 7/24, 1970 (прототип).

752373

Составитель Т. Иванова

Редактор И. Нанкииа Техред И. Асталош Корректор Г. Решетник

Заказ 475 1/10 Тираж 751 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР

Во делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4