Функциональный преобразователь (его варианты)

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е 898451

ИЗОБРЕТЕНИЯ

* !

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 22. 04. 80 (21) 2914694/18 "24 с присоединением заявки Ле(23) Приоритет

Опубликовано 15.01 ° 82. Бюллетень Рй 2

Дата опубликования описания 1 .01. 82 (5 E ) NL. Кл.

G 06 С 7/26

Государственный комитет (53) УДК 681.33 (088.8) II0 делам язооретеиий н открытий

И.M.Áëþìåíàó и lO.Я.Кокт (72) Авторы изобретения

Институт электроники и вычислител ной техники

AH Латвийской ССР (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к вычислительной технике и служит для воспроизведения функции интеграла вероятности (функции ошибок) или обратной к ней функции.

Известен функциональный преобразователь, содержащий множительно-делительный блок и операционный усилитель.

Преобразование осуществляется путем аппроксимации требуемой зависимости

l0 другой, более простой функциеи j13.

Недостатком данного устройства является низкая точность преобразования (порядка 24) и наличие специализированной интегральной схемы мно15 жител ь но-делитель ного уст рой ст ва, обеспечивающей возведение в степень.

Кроме того, невозможно определить значение ар.гумента по известному значению функции ошибок.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является функциональный преобразователь, который содержит тактовый генератор, блок

2 управляемой задержки, блок компенса" ции и компаратор мгновенных значений (2) .

Однако устройство характеризуется недостаточной точностью преобразования (среднеквадратическая погрешность составляет не менее 23).

Цель изобретения - повышение точности.и расширение функциональных возможностей путем формирования.обратной функциональной зависимости.

Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий задающий генератор, выход которого связан с информационным входом блока управляемой задержки, и управляемый компаратор, выход которого соединен с входом блока компенсации, выход которого соединен с первым входом управляемого компаратора, содержит формирователь пилообразного напряжения и блок постоянной задержки, через который выход задающего генератора соединен с вто3 89845 рым входом управляемого компаратора, выход блока управляемой задержки через формирователь пилообразного напр яже ни я с вяз ан с управляющим входом управляемого компаратора, управляющий вход блока управляемой задержки является входом преобразователя, а выход блока компенсации - выходом преобразователя, Кроме того, цель достигается также тем, что функциональный преобразователь, содержащий задающий генератор, выход которого связан с информационным входом блока управляемой задерж ки, и управляемый компаратор, выход которого соединен с входом блока компенсации, содержит формирователь пилообразного напряжения и блок постоян" ной задержки, через который выход задающего генератора соединен с первым входом управляемого компаратора, второй вход которого является входом преобразователя, выход блока компенсации, являющийся выходом преобразователя, соединен с управляющим входом блока управляемой задержки, выход которого через формирователь пилообразного напряжения связан с управляющим входом управляемого компаратора.

При этом управляемый компаратор выполнен на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с управляющим входом управляемого компаратора, коллекторы транзисторов соответственно через первый и второй резисторы связаны с шиной питания, а через третий и четвертый резисторы — с базой другого транзистора, базы транзисторов через соответсвующие конденсаторы соединены с шиной нулевого потенциала, а через пятый и шестой резисторы соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, коллектор одного из транзисторов является выходом компаратора.

На фиг. 1 и 2 представлены варианты функционального преобразователя, на фиг. 3 - схема управляемого компаратора.

Функциональный преобразователь содержит задающий генератор 1, блок 2 управляемой задержки, блок 3 постоянной задержки, формирователь 4 пилообразного напряжения, управляемый компаратор 5, блок компенсации 6. Управляемый компаратор 5 содержит два

М транзистора 7 и 8, конденсаторы 9 и 10, резисторы 11-16. Позициями 1719 обозначены соответственно первый, 1 4 второй и управляющий входы компаратора 5, 20 - шина питания компаратора 5. Номиналы всех резисторов и конденсаторов попарно равны, что обеспечивает симметрию схемы и требуемый вид ее передаточной характеристики.

Блок управляемой задержки 2 может быть выполнен, например, в виде формирователя пилообразного напряжения с компаратором, на который поступает аналоговый входной сигнал, либо в виде делителя частоты с переменным коэффициентом деления, который определяется цифровым входным сигналом. Блок компенсации 6 может быть выполнен, например, в виде интегратора аналоговых сигналов, либо

Ьодержать последовательно включенные реверсивный счетчик с цифроаналоговым преобразователем, что обеспечивает цифровой выход устройства.

В отличие от известных устройств, указанная функция преобразования реализуется непосредственно (a виде динамической характеристики), а не путем аппроксимации. При этом возможно как аналоговое, так и цифровое представление входной и выходной величин.

Обратная функция преобразования

erf (х) реализуется в виде временной задержки, соответствующей заданному значению переходной характеристики системы, имеющей вид H(t) erf(t)

Преобразователь по первому варианту работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает прямоугольные импульсы, которые через блок постоянной задержки 3 величиной

2дТ поступают на вход управляемого компаратора 5. На управляющий вход последнего поступают пилообразные импульсы длительностью 2дТ с выхода формирователя 4, начало которых задержано относительно переднего фронта импульсов задающего генератора 1 на время t = eLx, где x — входной сигнал устройства, cL - коэффициент пропорциональности. Это время определяется блоком управляемой задержки 2.

Компаратор 5 переходит в неустойчивое состояние и к окончанию переднего фронта пилообразного импульса тока оказывается в одном из двух состояний. Направление его переключения определяется как параметрами самого компаратора 5, так и соотношением напряжений на его сигнальных входах, соответствующих заданной фазе управ5 89845 ляющих импульсов тока. Соответствен-, но этому направлению на некоторую величину изменяется также и напряжение на выходе блока компенсации 6..

В результате через некоторое число периодов колебаний задающего генератора 1 напряжения на выходе блока компенсации 6 станет квазиопостоянным, зависящим от значения аргумента х, а срабатывания компарато- te ра 5 в обоих направлениях станут вероятностными. В случае линейной зависимости положения полюса передаточной характеристики компаратора 5 от величины управляющего тока и симмет- н ричном расположении положительного и отрицательного полюсов переходная характеристика схемы, т.е. ее реакция на прямоугольный входной сигнал единичной амплитуды, описывается вы- ро ражением

Н(ь„) = —" hiегоs " „- ат) где р - значение полюса передаточ1 ной характеристики компаратара $ до у5 начала переключения, причем р„дТ 12, а t задержка начального участка пилообразного тока относительно сигналов задающего генератора 1. При этом Н(0) = О, а Н(2ьТ) = 1 с точностью не хуже 2.10-< Таким образом, сигнал на выходе блока компенсации 6 равен д,д д — (д, и д»)

Ц Р т где Ug - амплитуда сигнала на выходе блока 3, и связан с аргументом х требуемой функциональной зависимостью.

Увеличение длительности пилообразного участка управляющего тока приводит к дальнейшему повышению точности.

При этом к нелинейности пилообразного тока не предъявляется жестких требований.

Работа второго варианта преобразователя отличается от рассмотренного выше тем, что блок компенсации 6 в установившемся режиме вырабатывает такой выходной сигнал y, что соот" ветствующая ему временная задержка, создаваемая блоком управляемой задержки 2, связана с входным сигналом х

1 6 тонного характера функции у=erf (x), обратная к ней функция является од" нозначной, и устройство оказывается абсолютно устойчивым при любом значении аргумента.

Компаратор 5 работает следующим образом.

В исходном состоянии токи эмиттеров транзисторов 7 и 8 равны нулю, а напряжения на их коллекторах равны напряжению питания. Напряженная на базах транзисторов при этом соответствуют входным сигналам компаратора, прошедшим через фильтры нижних частот. Последние образованы конденсатором 9(10), и резисторами схемы.

При включении эмиттерного тока он перераспределяется между транзисторами 13 и 14 в соответствии с их базовыми напряжениями, причем начиная с некоторой величины этого тока начнет действовать положительная обратная связь через резисторы 15 и16, вызывающая запирание одного из транзисторов и опрокидывание компаратора в одно из двух устойчивых соСтояний.

Hanpaanewe этого опрокидывания определяется величиной входных напряже" ний компаратора и их фазой относительно фронта управляющего тока. Расчеты показывают, что в неустойчивом состоянии схема имеет полюс передаточной характеристики в положительной полуплоскости, величина которого линейно зависит от управляющего тока компаратора, что и позволяет реализовать требуемый закон изменения полюса во.времени и функциональные зависимости выходного сигнала устройства от входного сигнала.

Таким образом., функциональный пре". образователь и варианты его исполнения обеспечивают с высокой точностью функциональное преобразование, соответствующее функции ошибок при минимальных аппаратурных затратах. Преобразователь обладает высокой техноло" гичностью в изготовлении и не требует специализированных микросхем, что и обеспечивает технико-экономический эффект от использования изобретения °

5S устройства равенством

/"; - »1) т.е. реализуется обратное функциональное преобразование. Из-за моноФормула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий задающий генератор, выход которого связан с инфомарционным вхо8984 дом блока управляемой задержки, и управляемый компаратор, выход которого соединен с входом блока компенсации, выход которого соединен с первым входом управляемого компарато" 5 ра, отличающийся тем, что,с целью повышения точности, преобразователь содержит формйрователь пилообразного напряжения и блок постоянной задержки, через который вы- 1@ ход задающего генератора соединен с вторым входом управляемого компара" тора, выход блока управляемой задерж" ки через формирователь пилообразного напряжения связан с управляющим входом управляемого компаратора, управляющий вход блока управляемой задержки является входом преобразователя, а выход блока компенсации - выходом преобразователя.

2. Преобразователь, содержащий задающий генератор, выход которого связан с информационным входом блока управляемой задержки, и управляемый компаратор, выход которого сое- 1д ! динен с входом блока компенсации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей путем формирования обратной функциональной завиоимости преобразователь содержит формирователь пилообразного напряжения и блок постоянной задержки, через который выход задающего генератора соединен с первым входом управляемо51 8 го компаратора, второй вход которого является входом преобразователя, вы-.: ход блока компенсации, являющийся выходом преобразователя, соединен с управляющим входом блока управляемой. задержки, выход которого через форми-, рователь пилообразного напряжения свя". зан с управляющим входом управляемого компаратора.

Преобразователь по пп. 1 и 2 „ о т л и ч а ю щ и " с я тем, что управляемый компаратор выполнен на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с управляющим входом управляемого компаратора, коллекторы тран." зисторов соответственно через первый и второй резисторы связаны с шиной питания, а через третий и четвертый резисторы - с базой другого транзистора, базы транзисторов через соответствующие конденсаторы соединены с шиной нулевого потенциала, а через пятый и шестой резисторы соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, коллетор одного из транзисторов является выходом компаратора.

Источники информации, принятые во вни ание при экспертизе

1. Electroniс Реыдп, 1977, fl 6, р. 10 .

2. Херманис Э.Х., Карклиньш В.Г..

Дискретные стробоскопические преобразователи. Рига, "Зинатке", 1977, 3.8 (прототип).

898451 ф «Хю

Фиг.з

Составитель Г.Осипов

Техред Н. Йадь Корректор Л.Шеньо

Редактор В.Бобков

Заказ 11952/67 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Носква, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4