Время-импульсное вычислительное устройство

(5)4 ГОСУД АРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЭОБ МИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 ТИИИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ "Ц П ри т(56) Бардаченко В.Ф. и др. Цифровое множительно-делительное устройство. Измерительная техника, 1973, В 10, с.90.Авторское свидетельство СССР 1 Р 886008, кл. Й Об О 7/161, 1979.Авторское свидетельство СССР В 1034049, кл. б 06 Й 7/16, 1982. (54)(57) 1. ВРЕМЯ-КЯУЛЬСНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый генератор экспоненциального напряжения, вход запуска которого является входом запуска устройства, а выход соединен с сигнальным входом аналогового запоминающего элемента, подключенного выходом к первому входу схемы сравнения, соединенной вторым входом с выходом второго гене ратора экспоненциального напряжения а выходом с первым входом элемента ИПИ, подключенного выходом к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом генератора импульсов, а выходом с входом выходного счетчика, причем вход запуска второго генератора экспоненциального напряжения является управляющим входом устройства и подключен к входу управления записью аналогового запоминающего элемента, а входы регулирования постоянной времени первого и второго генераторов эксЯО 1198544 А поненциального напряжения являются соответственно первым и вторым информационным входами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены источник эталонного напряжения, сумматор, два триггера и нуль орган, а схема сравнения выполнена с гистерезисной характеристикой переключения и соединена выходом с нулевь 1 м установочным входом первого триггера и входами останова и разрешения сброса второго генератора экспо. енциального напряжения, подключенного входом сброса к выходу сумматора, соединенного первым входом с выходом аналогового запоминающего элемента, а вторым входом с вь 1 ходом источника эталонного напряжения и входом сброса первого генератора экспоненциального напряжения, подключенного входом разрещения сброса к выходу второ 1 о триггера, входом останова к управляющему входу устройства н единичным установочным входам первого и второго триггеров, а выходом к входу нуль-органа, выход которого соединенс нулевым установочным входом второго триггера, причем выход первого триггера подключен к второму входу элемента ИЛИ.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что каждый генератор экспоненциального напряжения содержит источник эталонного напряжения, триггер; два ключа и интегрирующую цепь, вход регулирования параметров которой является входом регулирования постоянной вмени генератора экспоненциальногонапряжения, сигнальный вход подключен к выходу первого ключа, а выход - к выходу второго ключа иявляется выходом генератора экспоненциального напряжения, причем первый ключ соединен сигнальным входомс выходом источника эталонного напряжения, а управляющим входом с 1198544выходом триггера, единичный и нулевой установочные входы которого являются входами запуска и останова генератора экспоненциального напряжения, а сигнальный и управляющий входы второго ключа являются входами сброса и разрешения сброса гене,ратора экспоненциального напряжения соответственно.Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и можетбыть использовано в специализированных вычислительных устройствах,в которых в качестве входных величин используются 01,С-параметрыпассивных элементов электрическихцепей,Цель изобретения - повышениеточности устройства.На фиг.1 изображена блок-схемавремя-импульсного вычислительногоустройства; на фиг.2 - функциональная схема генератора экспоненциального напряжения,Время-импульсное вычислительноеустройство (фиг.1) содержит вход 1запуска и управляющий вход 2, первый3 и второй 4 генераторы экспоненциального напряжения, аналоговыйзапоминающий элемент 5, схему 6сравнения с гистереэисной характеристикой переключения, источник 7эталонного напряжения, сумматор 8,первый триггер 9, элемент ИЛИ 10,элемент И 11, генератор 12 импульсов, выходной счетчик 13, первый14 и второй 15 информационные входыустройства, второй триггер 16 инуль-орган 17. Кроме того, на фиг.1изображены таймер 18 и генератор 19тактов, приведенные для поясненияработы устройства.Каждый из генераторов 3 и 4 экспоненциального напряжения (фиг.2)содержит триггер 20, источник 21эталонного напряжения (полярностькоторого противоположна полярностиисточника 7 устройства), первый ивторой кличи 22 и 23, интегрирующуюцепь 24, вход 25 регулированияпостоянной времени и входы запускачерез вход 28 сброса отрицательнымнапряжением с выхода сумматора 8. Вмомент равенства напряжения 04 нулюЗО схема .6 сравнения переключается внулевое состояние и разряд генератора 4 прекращается. ПосколькуЕ (1-е-о 1. ) = Е (1-е"), гдеЕ - величина эталонного напряжения, 352Я и Г - постоянные времени зарядно-разрядных интегрирующих цепейгенераторов 3 и 4, то , ="(-Если С= 1 С, и=0 С, то 1,гСгл " л 1 а40 РС -о ч 11 г Р ф- Если= - -и1 Д 1 1то 1 = --- 1 . Таким образом,1 1 11 о 5 1 О 5 20 25 26, останова 27, сброса 28 и разрешения сброса 29 генератора.Устройство работает следующим образом.По сигналу с генератора 19 тактов запускаются таймер 18 и генератор 3, Таймер 18 отсчитьвает интервал времени 1 и запускает генератор 4. В этот момент запоминающим элементом 5 фиксируется мгновенное значение экспоненциального напряжения 1 с выхода генератора 3 и подается на схему 6 сравнения, устанавливается триггер 9, а также сбрасывается генератор 3, разряжаясь через вход 28 сброса на источник 7 (отрицательного) напряжения. Разряд прекращается при 0 = О. Схема 6 сравнения сравнивает экспоненциаль - ное напряжение 04, с выхода генератора 4 с пороговым напряжением, поступающим с запоминающего элемента 5, и в момент их равенства 1 = 1 + 1 переключается в единичное состояние сбрасьвая генератор 4 и триггер 9.При этом генератор 4 разряжается1198544 положительный импульс длительностью1 = 1 - 1 п на выходе триггера 9 является результатом множительно-делительных операций на регулируемыми 01,Спараметрами, а значит, и над входными величинами.Разряд генераторов 3 и 4 экспоненциального напряжения не нулевымиа отрицательными потенциалами создает условия для быстрого и точногопадения напряжений 0 и 1 до нулявместо их асимптотического приближения к нулевому напряжению. Разряд генераторов прекращается приО = 0 и О = О. Начало нового цикла вычислений при нулевых напряжениях 0 и 1 исключает погрешностьот неполного разряда 81 С"цепейгенераторов, повьппая тем самым точность устройства,Генератор 3 экспоненциальногонапряжения работает следующимобразом, Интегрирующая цель 24 содержит регулируемыеС- или . -параметры. По импульсу от генератора19 тактов устанавливается триггер20, замыкая тем самым ключ 22, иположительное эталонное напряжениеЕ от источника 21 поступает на интегрирующую цель 24, на выходе которойформируется экспоненциально нарастающее напряжение 0 = Е(1-е 0"1/При этом триггер 16 находится внулевом состоянии, ключ 23 в разомкнутом. С приходом импульса от таймера 8 триггер 20 сбрасывается,размыкая ключ 22, а триггер 6 устанавливается, замыкая ключ 23. Интегрирующая цель начинает разряжатьсяна источник 7 отрицательного эталонного напряжения через ключ 23 домомента срабатывания нудь-органа 17сигнал с которого сбрасывает триггер 16, размыкая тем самым ключ 23.Генератор 3 готов к новому циклу 4работы.Генератор 4 экспоненциальногонапряжения работает аналогичноописанному, однако ключ 23 находится в разомкнутом положении, пока со 5схемы 6 сравнения не поступит положительное напряжение, сбрасывающеетриггер 20 и замыкающее ключ 23.В результате ключ 22 размыкается,а через ключ 23 начинается разрядинтегрирующей цели 24 на сумматор8 напряжений, с которого поступаетотрицательное напряжение= -Е + 4где 1 - выходное напряжение запо-минающего элемента 5 Разряд прекращается при 04 = О, когда схемаб сравнения переключается в нулевое5 состояниеп размыкая ключ 23. Послеэтого генератор 4 готов к новомуциклу работы.Дополнительное повьппение точности достигается использованиемдвойного вычисления интервала времени 1 - при разряде и зарядегенератора 4, так как время зарядаего интегрирующей цепи положительнымэталонным напряжением Е от нулевого по 5 тенциала до ф равно времеци ее разряда напряжением -Е + Ц от ц д1донуля. Соответственно, заряд прекращается в момент 1 = 1 +когдаи 1 эЕ( - е" = О, разряд заканчи 20 вается в момент+, когда2 ф-Е(1 - ег( + д 5 = О, откудаИмпульс длительностью 1 + 11 Яформируется на выходе элемента ЮИ25 1 О0 из поступающих на его входы импульса длительностью , с триггера9 и импульса длительностью 1 с вы 2хода схемы 6 сравнения. Усредниврезультат двухтактного вычисления,З 0 можно уменьшить погрешность от временной нестабильности постояннойвремени н скомпенсировать погрешностьсрабатывания схемы 6 сравнения отподхода экспоненциально нарастающер 5 го напРяжения 0 к поРогу 0 снизу,а к нулевому порогу сверху, что повьппает точность конечного результата. Усреднение может быть легко выполнено преобразованием длительнос 40 ти импульса в цифровую форму. Квантующйе импульсы с генератора 12импульсов через элемент И 11 прохо -дят на вход счетчика 13, пока навыходе элемента ИЛИ 1 О присутствуетединичный потенциал. После окончания счета счетчик 13 содержит в циф ровом виде величину двойного временного интервала. Усреднение производится отбрасыванием младшего разряда0 содержимого счетчика,При необходимости подключенияк выходу устройства входа другогоаналогичного вычислительного устройства цифровой результат можно перевести во временной интервал, Дляэтого в качестве счетчика 13 используется реверсивный счетчик со счетным триггером перед суммирующим1198544 2 фиа,2ВИ)ПЗПИ Заказ 7723/49Тираж 709 Подписное ья 1 и,и ИПП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,входом. Этот триггер служит младшимотбрасываемым разрядом. После окончания счета импульсы подаются навычитающий вход реверсивного счетчика. Начало счета сигнализирует оначале временного интервала, асигнал обнуления счетчика свидетельствует .об окончании формированиявременного интервала, который является интерваломдля последующего вычислйтельного устройства. Таким образом, повышение точности вычислений в предлагаемом устройстве достигается путем устраненияпогрешности от неполного сброса 5 выходных напряжений генераторов экспоненциального напряжения, устранения влияния порога срабатываниясхемы сравнения и уменьшения погрешности от временной неста бильности регулируемых 0 С-параметров,