Время-импульсное вычислительное устройство

СООЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК з(59 06 7/22 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ СТВ АВТОРСКОМУ ДЕТ(71) Ленинградский ордена Ленинаэлектротехнический институтим. В,И. Ульянова (Ленина) и Всесоный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов(56) 1; Авторское свидетельство ССУ 657605, кл. Н 03 К 13/02, 1976.2, Авторское свидетельство СССРВ 608171, кл. Ц 06 6 7/161, 1976.(54) (57) ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее преобразователь напряжения в длительностьимпульсов, первый вход которого яется входом устройства, а второй всоединен с выходом источника опорнго напряжения отрицательной полярнсти, сглаживающий фильтр, выход котброго является выходом устройстваисточник опорного напряжения положительной полярности, первый импулно-управляемый делитель напрясодержащий первый масштабирзистор, первый сглаживающий ксатор, первый и второй ключи,выход источника опорного напряжениположительной полярности соединенвходом первого ключа, а выход второго ключа соединен с входом сглаживающего фильтра, и второй импульсно-управляемый делитель напряжения,содержащий цепь из последовательно т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цевля- . лью повышения точности воспроизведе- ход ния Функции гиперболического синуса, о- оно содержит пятый и шестой масштао- бирующие резисторы, при этом входустройства соединен .сб свободным выводом второго масштабирующего резистора, выход источника опорного напряьс. жения отрицательной полярности черезпятый масштабирующий резистор соединен с входом сглаживающего Фильтра,а в первом импульсно-управляемом делителе напряжения выход первого клюя ча через последовательно соединенные с первый и шестой масштабирующие резижения,ующий реонденпричемы одом второг ом первого лю оединен с общим вывсштабирующих с м резисторов инциала включен го левог глажи шинойпер выи конденса ющи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 801123038 А соединенных второго масштабирующрезистора, второго сглаживающег нденсатора и третьего масштабирующегорезистора, четвертый масштабирурезистор, подключенный к свободнымвыводам второго и третьего масштабирующих резисторов, третий и четвертый ключи, через которые соответствующие обкладки второго сглаживающего конденсатора соединены с шинойнулевого потенциала, причем свобод-ный вывод третьего масштабирующегорезистора соединен с входом сглажива"ющего Фильтра, прямой выход преобразователя напряжения в длительностьимпульса соединен с управляющими вхо.10 11230Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти также применение в информационно- измерительной технике,Зависимость выходного напряжения О предлагаемого устройства от входного Оимеет вид О, = к 56 - -0,5 (1) где к - коэффициент пропорциональности;00 - опорное напряжение постоян- .. ного тока, причем 00 6 Оо,Известно устройство, в котором релизована зависимость выходного напряжения постоянного тока от двоичного кода преобразуемой величины по закону гиперболического косинуса, Это устройство содержит операционный усилитель постоянного тока, элемент с управляемой проводимостью, источник опорного напряжения постоянного тока, Т-образный КС-фильтр, фиксатор уровня напряжения, аналоговый сумматор, двоичный счетчик и схему сравнения двоичных кодов. В основу работы устройства положено полиномиальное приближение гиперболического косинуса 11 .Недостатками этого устройства являются сложность технической реализации, а также отличие формы представления входной величины от заданной, невысокая точность функционирования вследствие значительной методической погрешности из-за применения полиномиального приближения для гиперболического косинуса.Наиболее близким по технической сущности .к изобретению является устройство реализующее множительно-делительную зависимость, которая является частным случаем дробно-рациональной функции второго порядка (по- ф следняя может быть использована для аппроксимации заданной зависимости с меньшей методической погрешностью, чем в 1), В состав устройства входят сглаживающий фильтр на основе 50 операционного усилителя постоянного тока, выход которого является выходом устройства, два импульсно-управляемых делителя напряжения, выходы которых подключены к входу сглаживающего фильтра, источник опорного напряжения положительной полярности, выход которого подключен к сигналь 38 2ным входам импульсно-управляемыхделителей напряжения, преобразовательнапряжения в длительность импульса,первый вход которого подключен квыходу источника первого входного сигнала, .второй - к выходу источника второго входного сигнала, третий - к выходу источника опорного напряженияотрицательной полярности, а выходысоответственно подключены к упрвляющим входам импульсно-управляемых делителей напряжения, которые выполненына пассивных элементах с ключами 12.Недостатком известного устройстваявляется невысокая точность воспроизведения функции. гиперболического синуса.Цель изобретения - повышение точности воспроизведения функции гиперболического синуса,Цель достигается тем, что времяимпульсное вычислительное устройство,содержащее преобразователь напряженияв длительность импульсов, первый входкоторого явЛяется входом устройства,а второй вход соединен с выходом источника опорного напряжения отрицательной полярности, сглаживающийфильтр, выход которого является выходом устройства, источник опорногонапряжения положительной полярности,первый импульсно-управляемый делительнапряжения, содержащий первый масштабирующий резистор, первый сглаживающий конденсатор, первый и второй ключи, причем выход источника опорного.напряжения положительной полярностисоединен с входом первого ключа, авыход второго ключа соединен с входом сглаживающего фильтра, и второй импульсно-управляемый делительнапряжения, содержащий цепь из последовательно соединенных второго масштабирующего резистора, второго сглаживающего конденсатора и третьегомасштабирующего резистора, четвертыймасштабирующий резистор, подключенный к свободным выводам второго и третьего масштабирующих резисторов, третий и четвертый ключи, через которыесоответствующие обкладки второго сгла"живающего конденсатора соединены с шиной нулевого потенциала, причем свободный вывод третьего масштабирую"щего резистора соединен с входомсглаживающего фильтра, прямой выход преобразователя напряжения в длительность импульса соединен с управляющими входами первого и четвертого3 11230ключей, а инверсный выход - с управляющими входами второго и третьего ключа, содержит пятый и шестой масштабирующйе.резисторы, при этом входустройства соединен со свободнымвыводом второго масштабиующего резистора, вь 1 ход источника опЬрного напряжения отрицательной полярности черезпятый масштабирующий резистор соединен с входом сглаживающего фильтра,а в первом импульсно-управляемом делителе напряжения выход первого ключачерез последовательно соединенныепервый и шестой масштабирующие резисторы соединен с входом второго клю. -ча, а между обуй выводом первого ишестого масштабирующих резисторови шиной. нулевого потенциала включенпервый сглаживающий конденсатор.В устройстве воспроизводится дробно-рациональная функция третьего порядка, которая с погрешностью не выше 0,01 аппроксимирует требуемуюфункциональную зависимость.На чертеже изображена схема устройства,Устройство содержит сглаживающийфильтр 1, импульсно-управляемые делители 2 и 3 напряжения, масштабирующий резистор 4, источник 5 опорногонапряжения отрицательной полярности,источник 6 опорного напряжения положительной полярности, преобразователь 7 напряжения в длительность импульса, вход 8, ключ 9, масштабирую-,щие резисторы 10 и 11, ключ 12, зарядные конденсаторы 13 и 14, масшта,бирующие резисторы 15-17, ключи 1 и 19,Устройство работает следующим образом.Входное напряжение постоянного тока О, с помощью преобразователя 7преобразуется в периодическую последовательность прямоугольных импульсовс относительной длительностью45 о н ССМ(3) где, С - проводимости масштабныкрезисторов 10 и 11,Среднее значение тока, поступающего на вход сглаживающего Фильтра 1 с выхода импульсно-управляемого делителя 3 напряжения, составит величину:,где - проводимость масштабного ре; зистора 17,Принимая во внимание выражения (3), (4), (5) и (6), нетрудно найти суммарный ток, поступающий на вход сглаживающего фильтра, и на основа- нии подобия полученного таким образом выражения, и выражения аппроксимирующего функцию 7, =БЬ(х,5),выбрать значения проводимостей масЪштабных резисторов устройства,Предлагаемое устройство по сравнению с известным обладает более высокой точностью воспроизведения зависимости выходного напряжения от:входного по закону гиперболическогосинуса вследствие использования в качестве приближения дробно-рациональной функции третьего порядка. Относительная погрешность аппроксимирующей Функции не выше 0,01 , 01 х 41.Это определяет технико-экономическийэффект от использования изобретения.50 9 - относительная длительностьимпульсов.На инверсном выходе преобразовате". ля 7 формируется 1 ЧИИ-сигнал с относительной длительностью О = 1- 8, Эти ШИМ-сигналы управляют средними значе 33 4ыиями проводимостей импульсно-упранляемых резисторов, представляющих собою последовательно соединенные ключи резистор. Сглаживающие конденсаторы13 и 14 обеспечивают развязку по переменному току соответствующих импульсно-управляемых резисторов. Среднеезначение тока, поступающего на входсглажинакнцего фильтра 1 с выхода импульсно-управляемого делителя 2 напряжения, составит величину,1=1 д, + 1 7 (4) СФФЙ(6( ) ц (6)22 ф (6 С 16)8 46 Й(х) -0,52106 ф 1,04215 х+О 80,76 к (4-х). Данкул Корректор И. Муск Тирак 698 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и,открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 141/4 одписно ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4