Дробно-рациональный аппроксиматор

Сефз Сфеетааа Сфциааисти чек ив Ресаубанк(61) Дополмительмое к авт. свид-ву -с присоедимемием заявки Йо(23) Приоритет -6 06 6 7/26 ГосуаарствеиимЯ комитет СССР ио яойви изооРстоииЯ и открытиЯ(72) Авторами изобретем Л.Е,Головина и А.Х.Мурс нннградский ордена Ленина электротехнич институт им.В.И.Ульянова(Ленина)авви 4) ДРОБНО-РАЦИОНАЛЬНЫЙ АППРОКСИМАТОР 1Изобретение относится к вычисли-тельной и информационно-измерительной технике и может быть использовано в качестве нелинейного блока специализированных аналоговых вычислительных машин или.систем управления различными .объектами, в качестве устройства для линеаризации датчиков, устройства предварительной обработки измерительной информации.В последнее время широкое распространение получили дробно-рациональные аппроксиматоры, которые позволяют осуществить воспроизведение многих нелинейных функций с небольшой методи ческой погрешностью. Большинство известных дробно-рациональных аппроксиматоров используют схемы с нелинейными импульсно-управляеьыми проводимостями и имеют невысокое быстродействие 11 .Другой путь построения дробно"Рациональных аппроксиматоров - использование множительных устройств, замкнутых цепью обратной связи 21 и 3, 2Недостаткем этих устройств является невысокая точность, обусловленная погрешностью множительных звеньев,.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст 3 ройство, содержащее два сумматора игруппу последовательно соединенныхумножителей, число которых равно степени воспроизводимой рациональной дроби, Первые входы сумматоров объединены и соединены с входом опорногосигнала устройства. Выход первого сумматора соединен с входом первого умножителя и входом второго сумматора,О выход которого является выходом аппроксиматора, Остальные входы сумматоров соединены с выходами соответствующих умножителей ).4,Недостатком этого аппроксиматора5 является невысокая точность преобразования, обусловленная погрешностьюумножителей, входящих в состав преобразователя.Цель предлагаемого изобретения20 повышение точности аппроксимации.Для достижения цели в дробно-рациональный аппроксиматор, содержащийпоследовательно .соединенные умножнтели, число которых равно степени вос 5 производимой дроби, два сумматора,первые входы, которых соединены с,входом опорного сигнала аппроксиматора, выход первого сумматора соединен с первым входом первого умножиО теля и со вторым входом второго сум(22) Заявлено 250679 (21) 2789822/17-24 (51)М, КЛ.где 0, 0 -входные напряжения;д 0,ь 0 -смещение входных напряжений;К ,дК -коэффициент передачиножителя и его погреш ностьь 0 еы -смещение выходного напряжения (не зависящее от д 0. и д 0 д);У (О, Щ -нелинейная составляющаяпогрешности умножителя.Составляющие погрешностИ умножите я, обусловленные ь 0, д 0 ь 0 аь,г Е могут быть легко скомпенсированы. С учетом этого функциональная характеристика укножитейя примет вид= КОЩ 1 + ф(01 г(Д 1Для умножителей, как правило, нелинейная составляющая погрешности находятся в более сильной функцио" нальной зависимости от одного из умнос- я л Ь матора, выход которого соединен с выходом аппроксиматора, остальные входы обоих сумматоров подключены к выходам соответствующих умножителей,введены операционный усилитель, масштабный резистор и дополнительный умножитель, первый вход которого соединен с входом опорного сигнала аппроксиматора, выход - с входом операционного усилителя, подключенным черезмасштабный резистор к входу аппрокси-матора, а выход операционного усилителя соединен со вторыми входами умножителей.На чертеже изображен дробно-рациональный аппроксиматор, схема. В;состав аппроксиматора входят умйожи: 5тели 1, число которых равно степенивоспроизводимой рациональной дроби,дополнительный умножитель 2, два сумматора 3 и 4 , операционный усилитель5. Умножители 1 соединены последовательно, причем их первые входы объединены и соединены с выходом операционного усилителя 5, в цепь обратнойсвязи которого включен дополнительныйумножитель 2, на вход которого поступает опорный сигнал, а на вход операционного усилителя через масштабныйрезистор б подается входной сигнал.Первые входы сумматоров 3 и 4 соединены с входом опорноГо сигнала, Выход сумматора 3 соединен с входом умножителя 1 и с одним иэ входов сумматора 4, Остальные входы сумматоров3 и 4 попарно объединены и соединены с выходами умножителей 1.Работа аппроксиматора осуществля"ется следующим образом,Входной сигнал 0 поступает навход операционногоусилителя 5, вцепь обратной связи которого включенумножитель 2. В общем случае функциональная характеристика умножителяс учетом погрешностей имеет вид:О = КО О+ДК О О +КО ДО+О дО+ДО ДО+ДОМХ 12 12 1 2 2 1 1 Д 8 ЬВА%ООЛ, аргументов. Поэтому Функциональная характеристика дополнительного умножителя 2 можетбыть представлена в виде:Одоп алых = КАоп 0 о 0 (1 + б"Аов (О ) 1При достаточно большом коэффициенте усиления операционного усилителя 5 его выходной сигнал равен:О ножителя групс выхода и сигнал 0 ри этом его выНа выходы ы 1 поступа перационног тора 3,равен с выхода су ходной сигн КОО К О О 1 Ц (ОЦ ООЮ фДО Сигнал на выходе -го умножителягруппы 1 определяется следующимобразом. 1 О)О П К 1+Д(О)При обеспечении иде теристик всех умножите выходе 1-го умножителя ак ичностнй сигналавен О о1вык 00 Так образом, имеет место комнелинейной составляющейво всем диапазоне изменента.ые сигналы умножита вход сумматора 3нии рациональной дмеем пен гре ния елей 1 по При вос роби и-ой:со о ЕО отсюд Сигналпределяе ф Оьк-В. 11 О6.0,", 1116 О"1Таким образом, предлагаемый аппроксиматор осуществляет воспроизведениедробно-рациональной зависимости и-ойстепени, причем при обеспечении идентичности характеристики умножителей,входящих в состав аппроксиматора, нелинейная погрешность умножителей невлияет на функциональную характеристику аппроксиматора,формула изобретения Дробно-рациональный аппроксиматорсодержащий последовательно соединенсация шностиаргумВыходн ступают н произведе степени и 1:1а выходе аппроксиматоя следующим образом809242 Составитель С,БеланРедактор А,Власенко Техред М.Коштура Коррек Рошко ж 756 Подписного комитета СССРний и открытий.5 Раушская наб д. 4 каз 428/62 Ти ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, Же илиал ППП Патент, г. Ужгород ктная,ные умножители, число которых равностепени воспроизводимой дроби, двасумматора, первые входы которых соединены с входом опорного сигнала,аппроксиматора, выход первого сумматора соединен с первым входом первого умножителя и со вторым входомвторого сумматора, выход которогосоединен с выходом аппроксиматора,остальные входы обоих сумматоров подключены к выходам соответствующих ум"ножителей, о т л н ч а ю щ и. й с ятем, что, с целью повышения точностиаппроксимации, в него введены операционный усилитель, масштабный резистор и .дополнительный умножитель, первый вход которого соединен с входомопорного сигнала аппрокснматора, выход - с входом операционного усилителя, подключенным через масштабныйрезистор к входу аппроксиматора, авыход операционного усилителя соединен со вторыми входами умножителей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Байков М.С. Исследование времяимпульсных функциональных преобразователей с усреднением потоков ши 5ротно-модулированных импульсов исквозной аппроксимацией воспроизводимых зависимостей рациональными и цепными дробями. Дис, насоиск. учен.степени канд, техн. наук, Л., 1975,2, Справочник по нелинейным схемамПод ред. Д.Шейнголда. М., 1977,3. Мурсаев, А,Х., Угрюмов Е,П,Функциональные преобразователи и множительно-делительные устройства с уйравляемыми делителями напряжения15 на канальных транзисторах,-Автометрия," 1971, У 5. 4, Ильницкий Л.Я.Применение дробно-рациональных приближений в тео 2 О рии функциональных преобразователей,Наукова Думка, К., 1971 (прототип),