Функциональный преобразователь

Союз Советскив Социалистический Республик(22) Заявлено 070180 (21) 2865777/18-24с присоединением заявки Но(51)М. КлС 06 6 7/26 Государственный комитет СССР но деяам изобретений и открытий(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к аналого- " вой вычислительной технике.Известен функциональный преобразователь, содержащий операционные усилители, диодные ячейки, переключатели и масштабные резисторы, который осуществляет кусочно-линейную аппроксимацию функций 1.Недостатком устройства является невозможность воспроизведения отрезков функций, которые после масштабного преобразования всей нелинейной зависимости получаются в максимуме более 5-7 В (для АВМ со стовольтовой шкалой), т.е. для функциональных зависимостей с большим динамическим диапазоном изменения функции. Примером таких функциональных зависимостей может служить функция центрированного синуса и функция спектральной плотности для некоторых случай-. ных процессов.Наиболее близким к изобретению является функциональный преобразователь, содержащий сумматор, выход которого является выходом преобразователя, первый, и второй блоки срав- нения, первые входы которых соединены и являются входом преобразователя, а вторые входы соединены с соответствующими шинами опорного напряжения, нелинейный блок, операционныйусилитель, резистор обратной свяэи,включенный между входом и выходомоперационного усилителя выход которого соединен со входом нелинейногоблока, масштабные резисторы, замыкающие и размыкающие ключи, первые выходы масштабных резисторов первой группы соединенысо входом преобразователя, а первые выводы масштабных резисторов второй Группы - с шиной опорного напряжения, вторые выводы соответствующих масштабных резисторов первойи второй групп объединены и через последовательно соединенные размыкающийи замыкающий ключи подключены ко входу операционного усилителя, масштабные резисторы третьей группы соединены одними выводами с выходом нелинейного блока, а другими - через последовательно соединенные размыкающие изамыкающие ключи с подвижными контактами переключателей, первые неподвижные.контакты каждого иэ переключателей, кроме первого переключателя,соединены со вторым входом сумматора,вторые неподвижные контакты переключателей.соединены через инвертор стретьим входом сумматора, управляющиевходы раэмыкающих и заьнкающих ключейсоединены с выходами соответствующихблоков сравнения Г 23Однако в этом устройстве ограничены функциональные воэможности, по"скольку оно предназначено для формирования нелинейной составляющей,суммирование которой с кусочно"линей"ной составляющей позволяет осущест".нить кусочно-квадратичную аппроксимацию заданной функции, и не обеспечивает воспроизведение функций ти- Опа центрированного синуса.Цель изобретения " расширениефункциональных воэможностей преобразователя за счет воспроизведенияфункций типа центрированного синуса, 15это достигается тем, что функцио"нальный преобразователь, содержащийсумматор, выход которого является выходом преобразователя, первый и вто"рой блоки сравнения, первые входы Щкоторых соединены и являются входомпреобразователя, а вторые входы соединены с соответствующими шинамиопорного напряжения, нелинейный блок,операционный усилитель, резистор обратной связи, включенный между входом и выходом операционного усилителя, выход которого соединен со входом нелинейного блока, масштабныерезисторы, замыкающие и размыкающиеключи, содержит дополнительный нелинейный блок, вход которого соединенс выходом операционного усилителя,а выход через первый размыкающийключ с первым входом сумматора,выход нелинейного блока соединен с Ззинформационным входом первого замы"кающего ключа, выход которого черезвторой размыкающий и второй замыкающий ключи соединен соответственносо вторым и третьим входами сумматора, масштабные резисторы соединеныодним выводом ао входом операционного усилителя, другой вывод первогомасштабного резистора соединен совходом преобразователя, другие выводы второго и третьего масштабных резисторов соответственно через третийи четвертый замыкающие ключи соединены с шиной опорного напряжения, выхорпервого блока сравнения соединен суправляющими входами размыкающего,первого.и третьего замыкающего ключейвыход второго блока сравнения соединен с управляющими входами, второгораэмыкающего, второго и четвертогозамыкающих ключей.На фиг. 1 приведена блок-схемапреобразователя; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу.Преобразователь содержит первый ивторой блоки сравнения 1 и 2, опера- фОционный усилитель 3, нелинейный блок4, дополнительный нелинейный блок 5,сравнения 1 и 2, операционный усили"тель 3, сумматор б, резистор обратной связи 7, первый, второй и третий 45 масштабные резисторы 8-10, первый, второй раэмыкающие ключи 11 и 12,первый, второй, третий и четвертый эамыкающие ключи 13-16.Преобразователь работает следующим образом. Входное напряжение, например растущее по линейному закону, поступает на вход преобразователя и на первые входы блоков сравнения 1 и 2.Ко вторым входам блоков сравнения 1 и 2 подсоединены источники опорного напряжения 00 и 00 , соответствую.щего напряжения О и О машинного графика (фиг. 24) . При этом напряжение О соответствует аргументу конца первой части машинного графика, который содержит максимальное значение всей функции (масштаб воспроизведения Функции выбирается из этого иаксимума). На нелинейных блоках 4 и 5 воспроизводятся значения функции в масштабе для каждой ее части из максимума на этой части как для Функции, так и для аргумента.Значение напряжения 0 соответствует аргументу конца второй части функции,аналогично и для напряжения ОЭ. В силу периодического характера воспроизводимой зависимости аргументы частей машинного графика равны, поэтому .значения функции второй и третьей частей отличаются только максимумами. Связь между масштабами воспроиэводимых частей функции на нелинейных блоках 4 и 5 производится на сумматоре б с помощью постоянных коэффициентовпередач по выходам, значения которыхвыбираются нз масштаба первой частиграфика. При достижении входной переменной Ор,(фиг. 2 б) напряжения равного О О (0), что соответствует одной машинной единице (для ламповыхАВМ - 100 В), блок сравнения 1 выдает сигнал, который отключает выход нелинейного блока 5 от первого входа сумматора б, подключая выход нелинейногоблока 4 ко второму входу сумматора б. При этом ко входу операционного усилителя 3 через ключ 15 и резистор9 подключается источник опорного напряжения 00, который компенсируетдо,нуля напряжения на выходе усилителя 3 (фиг. 2 ъ). Поскольку выход усилителя 3 подсоединен ко входу нелинейного блока 4, то на его выходе образуется напряжение, соответствующее машинному значению функции второй части граФика (фиг. 2 ъ). Аналогично происходит воспроиэведение третьей части графика, только при этом срабатывает блок сравнения 2, который переключает выходное напряже ние нелинейности блока 4 к третьемувходу сумматора б; При убывании входного напряжения процесс воспроизведения функции происходит в обратном порядке.. 881772 10 2 Для воспроизведения большого числа максимумов необходимо увеличить количество входов сумматора и ввести дополнительные блоки сравнения, ключи и масштабные резисторы.Таким образом, предложенный преобразователь воспроизводит сложные нелинейные зависимости типа центрированного синуса, что существенно расширяет его функциональные возможности по сравнению с известным. формула изобретения функциональный преобразователь,содержащий сумматор, выход которого является выходом преобразователя, первый и второй блоки сравнения, первые входы которых соединены и являются входом преобразователя, а вторые входы соединены с соответствую шими шинами опорного напряжения, нелинейный блок, операционный усилитель, резистор обратной связи, включенный между входом и выходом операционного усилителя, выход которого 25 соединен со входом нелинейного блока, масштабные резисторы, замыкающие и раэмыкающие ключи, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей 30 эа счет воспроизведения функций типа центрированного синуса, он содержит дополнительный нелинейный блок,ОП вход которого соединен с выходомоперационного усилителя, а выход через первый размыкающий ключ с первымвходом сумматора, выход нелинейногоблока соединен с информационным входом первого замыкающего ключа, выход которого через второй размыкающий и второй замыкающий ключи соединены соответственно со вторым итретьим входами сумматора, масштабные резисторы соединены одним выводом со входом операционног усилителя, другой вывод первого масштабногорезистора ссздинен со входом преобразователя, другие выводы второго итретьего масштабных резисторов соответственно через третий и четвертыйзамыкающие ключи соединены с шинойопорного напряжения, выход первогоблока сравнения соединен с управляющими входами первого раэмыкающего,первого и третьего замыкающего клю=чей, выход второго блока сравнениясоединен с управляющими входами вто"рого раэмыкающего, второго и четвертого замыкающих ключей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Смолов В.Б. Аналоговые вычислительные машины. М "Высшая школа",1972, с, 274, рис. У 1-55.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2830571/24, кл. 6 Об С 7/26,1979 (прототип). НИИПИ Заказ 9976/75ираж 748 Подписное илиад ППП "Патент",