Устройство для вычисления модуля разности квадратов

ОписАНИЕ 1678ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СРИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт, сеид-ву.- (22) Заявлено 06.12.78 (21) 2694320/18-24 (51)М. Кл. С 06 С 7/12 с присоединением заявки НоГосударствеиннй комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ МОДУЛЯ РАЗНОСТИКВАДРАТОВ Изобретение предназначено для вычисления абсолютного значения разности квадратов двух величин, заданных напряжениями постоянного тока,и может найти применение в аналоговой вычислительной технике и различных радио-и электроизмерительных приборах.Известны преобразователи разности квадратов, построенные на экспоненциальных квадраторах 11 . Однако эти устройства имеют большую погрешность, особенно в диапазоне температур.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство, состоящее из трех блоков, используемых по прямому назначению - двух время-импульсных квадраторов и вычитающего устройства построенного, например, на основе дифференциального усилителя постоянного тока (23Недостатками такого устройства являются его сложность (необходимо применение двух квадраторов и вычитателя) и большая погрешность вычисления, обусловленная неидеально- стью вычитателя и неидентичностью квадраторов. Указанные составляющие имеют вес, обратно пропорциональныйпреобразуемой разности и при малыхее значениях могут привести к недопустимому грубому результату вычисления.Целью изобретения является упрощение схемы устройства и повышениеточности,Цель достигается тем, что в устройство для вычисления модуля разности квадратов, содержащее генератор пилообразного напряжения, соединенный с первым входом элементасравнения и установочным входом пер вого триггера, выход которого.подключен к первому входу блока усреднения, введены второй и третий триггеры, первый и второй двухпозиционные ключи, причем первый вход уст ройства соединен с первыми неподвижными контактами первого и второго двухпоэиционных ключей, второйвход устройства соединен со вторыминеподвижными контактами, первого ивторого двухпозиционных ключей, подвижный контакт перэого двухпозиционного ключа соединен со вторым входом элемента срайнения, подвижныйконтакт второго двухпозиционногоключа соединен со вторым входом блока усреднения, управляющие входыдвухпозиционных ключей соединены соответственно с выходами второго итретьего триггеров, счетные входыпервого и второго триггеров подключены к выходам элемента сравнения,а с.зтный вход третьего триггера -к выходу генератора пилообразногонапряжения, выход блока усредненияявляется выходом устройства,На фиг. 1 изображена функциональная схема предложенного устройства;на фиг. 2 - временные диаграммы,. Нафиг. 1 приняты следующие обозначения:входы устройства 1,2, схема сравнения 3; генератор пилообразного напряжения 4, первый и второй двухпозиционные ключи 5, 6; первый, второйи третий триггеры 7,8,9; блок усреднения 10; выходная клемма устройства11.Работа устройства, поясняемая временными диаграммами фиг. 2, происходит следующим образом: входные напряжения О и О, подаваемые на входыустройства 1 и 2, сравниваются элементом сравнения 3 с пилообразнымнапряжением генератора 4, причем вначале через ключ 5 подается меньшее иэО, О 2, а затем за счет переброса подвижного контакта 9 - большее. Приэтом интервал времени дс между двумясрабатываниями элемента сравнения1 в предположении,что 01 л О оказыва-ется равнымО,-д 1=):здесь 1 - крутизна нарастания напряжения генератора 4, Этот интервал выделяется триггером 7, поскольку в начале каждого периода генератора 4 онпо установочному входу приводится висходное состояние, а импульсы элемента сравнения 3 действуют на егосчетный вход. Триггер 9,своим счетным входом объединенный с выходомгенератора 4, делит вдвое частотуследования его импульсов, и, поэтому,потенциальная шина блока усреднения10 подключается попеременно то к О,то к О. Устройство 10 выделяет напряжение постоянной составляющей потока импульсов длительностьюО с амплитудой О 4, О и периодом следования т 2 тгйн (тгвн - период напряжения генератора 4). Выделенное напряжение является одновременно выход-.ным сигналом всего устройства. Оноопределяется соотношением2О дую+О,д О-О,Ц евьк Т кТ= - =к(О,-О )1и пропорционально разности квадратоввходных напряжений.Триггер 8, входящий в состав вычислителя, управляемый по счетномувходу от элемента сравнения, производит. автоматический .поиск порядкаподключения входных напряжений. Самонастройка устройства происходит втечение двух периодов пилообразногонапряжения, отсчитанных либо от момента включения, либо от момента смены знака разности О и О 1 и поясняется временными диаграммами фиг. 2.При "неудачном" включении порядка сле.дования ко входу схемы сравнения 3через триггер 9 подключается большееиз напряжений, поэтому после срабатывания элемента сравнения триггер 8переключает ключ 5 к меньшему из напряжений и повторного срабатываниясхемы сраЪнения 3 в данном такте непроисходит. Триггер 8, а соответственно и ключ 5 при этом сохраняют 15 свое состояние и в следующем тактепроисходит восстановление нормального порядка следования напряжений. Таким образом, независимо от соотношения Ои О 2 на выходе триггера 7 20 формируется длительность,пропорциональная абсолютной величине их разности, а следовательно на выходе всего устройства образуется .сигнал, пропорциональный вычисляемому модулю 25 Разности квадратов.Предложенное устройство оказывается при этом значительно проще прототипа, поскольку содержит один, а недва квадратора, из него исключено такЗ 0 же устройство вычитания, введены дватриггера и два двухпозиционных. ключа,Такое упрощение схемы сопровождаетсясущественным повышением точности вычисления, как за счет составляющихпогрешностей исключенных квадратораи вычитателя, так и за счет структурной компенсации ряда составляющихединственного квадратора - в схемеисключаются действие аддйтивной составляющей погрешности генератора пи лообразного напряжения и влияния наличия конечного. порога срабатыванияэлемента сравнения, а также его временного и температурного дрейфа. Сле"довательно, предлагаемая структураобеспечивает достижение поставленной цели изобретения. Формула изобретения50Устройство для вычисления модуляразности квадратов, содержащее гейератор пилообразного напряжения, .соединенный с первык входом элемента сравнения и установочным входом первого триггера, выход которого подключен к первому входу блока усреднения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности вычисления, оно б 0 содержит второй и третий триггеры,первый и второй двухпозиционные ключи причем первый вход устройства соединен с первыми неподвижными контактами первого и второго двухпозиционных ключей, второй вход устройства771678 Фиг. ( ик и фиг акто Тираж 5 ИИПИ Госуд по делам 3035 МосЗаказ 6700 62 Подписное о комитета ССС й и открытий Ра ская наб. рственн эобрете а Ж5 нлиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул, Проектная,соединен со вторыми неподвижными контактами первого и второго двухпозиционных ключей, подвижный контактпервого двухпозиционного ключа соединен со вторым входом элемента сравнения, подвижный контакт второгодвухпозиционного ключа соединен совторым входом блока усреднения, управляющие входы двухпозиционных ключей соединены соответственно с выходами второго и третьего триггеров,счетные входы первого и второго триггеров подключены к выходам элементасравнения, а счетный вход третьего Составитель Т, ИКаменская Тех А.Щепан триггера - .к выходу генератора пилообразного напряжения, выход блокаусреднения является выходом устройства,Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Смолов В. Б. Аналоговые вычиспительные машины. М., "Высшая школа", 1972, с. 3022. Смолов В.Б., Угрюмов Е. П.Время-импульсные: вычислительные устройства, Л., "Энергияф, 1963, с.64-65, рис. 36 прототип). ановаая Ко екто В. Синицкая