Аналоговое вычислительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 741160 А 1 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ КОМУ С К ТЕЛЬСТВУ Яь ( ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1084819, кл, 6 Об 0 7/12, 05,12,81,Авторское свидетельство СССР(57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, предназначено для логарифмирования и возведения впроизвольную степень постоянного напряжения и может быть использовано в геофизической аппаратуре для поиска и разведки газовых месторождении, а также для определения концентрации газа в шахтах и иныхвзрывоопасных технических сооружений.Цель изобретения - увеличение функциональных возможностей за счет расширениякласса решаемых задач. Устройство состоитиз первого 1 и второго 2 одновибраторов,генератора 3 тактовых импульсов, первого 4и второго 5 резисторов, коммутатора, схемы7 сравнения, конденсатора 8. первого 9 ивторого 10 триггеров, устройства 11 выборки и хранения, генератора 12 счетных импульсов. первого 13 и второго 14 элементовИ и реверсивного счетчика 15. Устройствонаряду с формированием импульсов длихтельностью т= К 11 п - , где Ь 1 = сопи; х и у -Увходные напряжения, обеспечивает реализацию функции г-.= к 2 ( - ), где к 2 = сопят; и) -х п 1Упоказатель степени.2 ил,т= Ип - ; :М 2( - ) .х х У У Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, предназначено для логарифмирования и возведения в произвольную степень постоянного напряжения и может быть использовано в геофизической аппаратуре для поиска и разведки газовых месторождений, а также для определения концентрации газа в различных технических средах и сооружениях,Цель изобретения - увеличение функциональных возможностей за счет расширения класса решаемых задач,На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - . эпюры импульсов напряжения, поясняющие его работу.Устройство состоит из первого 1 и второго 2 одновибраторов, генератора 3 тактовых импульсов, первого 4 и второго 5 токозадающих резисторов, коммутатора б, схемы 7 сравнения, интегрирующего конденсатора 8, первого 9 и второго 10 триггеров, устройства 11 выборки-хранения, генератора 12 счетных импульсов, первого 13 и второго 14 элементов И, реверсивного счетчика 15, а также содержит шину 16 опорного напряжения, первый 17 и второй 18 информационные входы и выходы 19 и 20 логарифмической и показательной функций.Вход первого одновибратора 1 соединен с инверсным выходом первого триггера 9 и третьим входом управления коммутатора б, второй вход управления которого подключен к выходу одновибратора 1 и тактовому входу второго триггера 9, К выходу генератора тактовых импульсов 3 подсоединены объединенные первый вход управления коммутатора б и тактовый вход первого триггера 9, прямой выход которого является выходом логарифмической функции устройства (клемма 19) и соединен с первым входом первого элемента И 13, Прямой выход триггера 10 объединен с первым входом второго элемента И 14, а инверсный выход триггера 10 соединен с объединенн ыми четвертым входом управления коммутатора 6 и входом одновибратора 2, к выходу которого подключен вход управления устройства 11 выборки-хранения. Первый и второй входы коммутатора б являются первым 17 и вторым 18 информационными входами устройства соответственно. Третий информационный вход коммутатора б подключен в точку соединения незаземленного вывода первого токозадающего резистора 4 с первым входом схемы 7 сравнения, второй вход которой соединен с шиной 16 опорного напряжения устройства. Незаземленный вывод второго токозадающего резистора 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 подсоединен к четвертому информационному входу коммутатора б. Объединенные первый - четвертый выходы коммутатора б подключены к незаземленной обкладке интегрирующего конденсатора 8, куда также подсоединен информационный вход устройства 11 выборки-хранения. Выход схемы 7 сравнения соединен с входом установки в "0" триггера 9, Выход устройства 11 выборки-хранения является выходом показательной функции устройства. Вторые входы первого 13 и второго 14 элементов И объединены и подсоединены к выходу генератора 12 счетных импульсов, Выходы первого и второго элементов И подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 15. а к выходу переноса последнего подсоединен вход установки в "0" второго триггера 10,Устройство реализует функции типа где г - длительность импульсов на первом выходе устройства;к 1, к 2 - масштабные коэффициенты преобразования;х и у - входные напряжения;л - напряжение на втором выходе устройства;гл - показатель степени.Устройство рабо 1 ает следующим образом.Пусть на клеммы 16-18 подаются постоянные напряжения значениями Ео 1, Овх, Ео 2 соответственно, а генератор тактовых импульсов 3 вырабатывает на своем выходе импульсную последовательность, представленную на диаграмме 1 на фиг, 2,Под действием короткого отрицательного импульса (потенциал логического нуля) с выхода генератора 3 тактовых импульсов открывается первый канал коммутатора б и интегрирующий конденсатор 8 заряжается до напряжения Овх (диаграмма 2 на фиг. 2). В момент окончания действия отрицательного импульса первый канал коммутатора б закрывается. Одновременно положительным фронтом импульса с выхода генератора 3 тактовых импульсов триггер 9 переводится в состояние логической единицы и формируется передний фронт импульса т (диаграмма 3 на фиг. 2). Образовавшийся при этом на инверсном выходе триггера 9 потенциал логического нуля открывает третий канал коммутатора б, и интегрирующий конденсатор 8 разряжается через резистор .4. В момент, когда напряжение О(1) на интегт=й 1 СиОвх Ео 1 20 Этот импульс подается на первый вход элемента И 13, и через последний на протяжении интервала времени т поступают на 25 суммирующий вход счетчика 15 импульсы частотой 10 с выхода генератора 12 счетных импульсов, т.е, за время х в счетчике 15 будет зарегистрировано Ь, г импульсов. Задним положительным фронтом импульса с инверсного выхода триггера 9 (диаграмма 4 на фиг, 2) запускается одновибратор 1, на выходе которого формируется короткий отрицательный импульс, представленный диаграммой 5 на фиг, 2, 35Под действием, этого импульса открывается второй канал коммутатора б, и интегрирующий конденсатор 8 заряжается до напряжения Ео 2. В момент окончания отри- цательного импульса на выходе одновибра тора 1 второй канал коммутатора б закрывается, а триггер 10 переводится в состояние логической единицы, формируя при этом на своем прямом выходе передний фронт положительного импульса т(диаграме 45 ма 7 на фиг, 2), В результате под действием потенциала логического нуля (диаграмма 8 на фиг. 2) с инверсного выхода триггера 10 открывается четвертый канал коммутатора б и конденсатор 8 разряжается через второй резистор 5. Одновременно под действием положительного потенциала с прямого выхода триггера 10 элемент И 14 начинает пропускать на вычитающий вход счетчика 15 импульсы с выхода генератора 12 счетных импульсов. В момент перехода содержимого счетчика через нулевое значение на его выходе переноса появляется потенциал логической единицы (диаграмма б на фиг. 2),где В 1 и С - сопротивление резистора 4 иемкость интегрирующего конденсатора 8соответственно,станет равным ЕО 1, срабатывает схема 7 10сравнения,Возникшим на выходе схемы сравнениякоротким импульсом напряжения триггер 9возвращается в исходное состояние, и третий канал коммутатора 6 закрывается, а на 15прямом выходе триггера 9 формируется положительный импульс (диаграмма 3 на фиг,2) длительностью триггер 10 устанавливается в исходное состояние и закрывается четвертый канал коммутатора 6, На конденсаторе 8 устанавливается напряжениеО (е) = Еог ехр ( - ) =Овх=Еогехр ( е )где В 2 - сопротивление резистора 5.Поскольку е = Ав, тоНапряжение О ( г ) под действием отрицательного импульса (диаграмма 9 на фиг. 2) с выхода одновибратора 2 записывается в память устройства 11 выборки-хранения,При появлении последующих отрицательных импульсов на выходе генератора 3 описанный процесс многократно повторяется.Таким образом на выходе логарифмирующей фун кции устройства (клемма 19) будет формироваться импульсная последовательность(тф гдей В = О, 1, 2, 3 , а на выходе показательной функции (клемма 20) образуется постоянное напряжение О(т),Следовательно, предлагаемое устройство по сравнению с известным типом обладает более широкими функциональными возможностями, так как наряду с формированием импульсовг= В 1 Си -ОвхЕо 1обеспечивает реализацию функции типа2=к 2 ( - )Учто дает возможность использовать его в портативной геофизической аппаратуре для выявления газовых месторождений и определения концентрации газа в шахтах, скважинах и т.п., так как последняя при использовании в качестве первичного датчика полупроводниковых элементов определяется из соотношения у =( - ), где КоГхО Е Вх- сопротивление датчика при отсутствии газа в воздухе: Йх - сопротивление датчика при наличии газа в воздухе; е - показатель степени, лежащий в пределах 1,5-3,5.Формула изобретения Аналоговое вычислительное устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первый одновибратор, интегрирующий конденсатор, схему сравнения, первый вход которой соединен с шиной опорного напряжения, второй вход соединен с первым выводом первого токозадающего резистора, а выход схемы сравнения подключен к входу обнуления первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход переноса реверсивного счетчика подключен к входу обнуления второго триггера, второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора счетных импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения функциональных возможностей за счет расширения класса решаемых задач, оно содержит коммутатор, второй одновибратор, второй токозадающий резистор и устройство выборки-хранения, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом первого триггера и с первым управляющим входом коммутатора, второй управляющий вход которого подключен к тактовому входу второго триггера и к выходу первого одновибратора, вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера и с третьим управляющим входом коммутатора, четвер тый управляющий вход которого подключенк инверсному выходу второто триггера и через второй одновибратор соединен с управляющим входом устройства выборки-хранения, первый и второй инфор мационные входы коммутатора являютсясоответственно первым и вторым входами устройства, третий и четвертый информационные входы коммутатора подключены к первым выводам соответственно первого и 15 второго токозадающих резисторов, вторыевыводы которых объединены и соединены с общей шиной устройства, первый, второй, третий и четвертый выходы коммутатора объединены и соединены с информацион ным входом устройства выборки-хранения,а также через интегрирующий конденсатор подключены к общей шине устройства, выход генератора счетных импульсов соединен с первым входом второго элемента И.25 второй вход которого подключен к прямомувыходу второго триггера, прямой выход первого триггера и выход устройства выборки- хранения являются соответственно выходами логарифмической и показатель ной функций устройства.