Устройство для моделирования разрывных функций

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистицескихУеспубпик(11)525125 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свид-ву22) Заявлено 06.03.75 (21) 2111663 Д 51) М. К 906 6 7/ осударстееииый комит Совета Мииистроа ССС по делам изабретеиий и открытий(43) Опубликовано 15 08 76 Бюллетень 30 (45) Дата опубликования описания 11,04,77) Заявитель рьковскии институт радиоэлектрони 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗРЫВНЫХ ФУНКЦИЙс присоединением заявки Изобретение относится к электрическому моделированию.Известно устройство для моделирования разрывных функций, содержащее сумматоры, выходпервого из которых соединен со входом преобразователя аналог-код, подключенного выходом ковходу дешифратора, выходы которого соединены суправляющими входами первой группы ключей,последовательно с которыми подключена перваягруппа регулируемых резисторов. Однако известноеустройство не обеспечивает необходимой точностимоделирования,Предложенное устройство отличается тем, что, сцелью увеличения точности моделирования, оносодержит коммутаторы, инвертор, вторые, третьи и 15четвертые группы ключей и регулируемых резисторов, причем вход инвертора соединен со входомустройства и с первыми входами первого и второгокоммутаторов, вторые входы которых соединены свыходом инвертора, третьи входы коммутаторов рподключены к нулевой шине, первые и вторыевходы третьего и четвертого коммутаторов соединены с разнополярными источниками напряжений,выходы первого и третьего коммутаторов черезвторую и четвертую группы регулируемых резисто- р ров и соединенных последовательно с ними вторую и четвертую группы ключей соединены со входами первого сумматора, выходы второго коммутатора через последовательно соединеннье третьи группы ключей и регулируемых резисторов соединены с первыми входами второго сумматора, выходы четвертого коммутатора соединены со входами первой группы регулируемых резисторов, причем выходы первой группы ключей подключены ко вторым входам второго сумматора, а выходы дешифратора соединены с управляющими входами второй третьей и четвертой групп ключей.На фиг, 1 приведена блок-схема предложенного устройства;на фиг. 2 - график работы схемы, На чертежах обозначены: 1-4 - коммутаторы; 5 инвертор; 6-9 - группы регулируемых резисторов;10-13 - группы ключей; 14 и 15 - сумматоры; 16- преобразователь аналог-код; 17 - дешифратор.На шины "+" и " - " коммутаторов 2 и 4 подаются соответственно положительное и отрицательное постоянное напряжение от разнополярных источников напряжения 18 и 19. Преобразователь аналог-код 16 является линейным и имеет всего три-пять двоичных разрядов; дешифратор 17 имеет потенциальный выход.Рассмотрим работу схемы при моделированиифункции, лежащей целиком в первом квадранте; востальных квадрантах работа схемы аналогична,Пусть подлежащая моделированию функцияу = Р(х), 0 ххи, имеет вид, показанный нафиг, 2 а сплошной линией. Будем считать функциюР (х) непрерывной слева и обозначим Х- х.-О х- х+ОВ случае если Е(х) в точке Х 1 непрерьвна, т.е.У = У обозначим Рк;) У, . Практическиничего не изменится, если предположить, что Е(х)непрерьвна справа; говорить же о реальном моделировании функций, не являющихся непрерывнымини слева, ни справа, просто не имеет смысла. Это жеотносится к функциям с разрьвами второго рода ик функциям с бесконечным числом скачков. Предположим, что К - число разрядов преобразователяаналог.код 16 и и = 2 - число выходных шинЬдешифратора 17. Произведем кусочно-линейнуюаппроксимацию функции Е (х), включив в числоузлов аппроксимации хточки ее разрыва, причемчисло участков возьмем равным и - числу выходныхшин дешифратора 17 (естественно, это возможнолишь в случае, если число разрывов Р(х) не превосходит числа и - 1; при К = 3,4,5 имеем соответственно и = 8, 16, 32; практически этого всегда.достаточно),Преобразователь аналог-код 16 изменяет выходной код в моменты, когда сигнал на его входедостигает величин Ь,= 1, 2, и - 1, Ь=х 1 висходном состоянии (при х 0) на его выходеприсутствует нулевая кодовая комбинация, приэтом возбуждена соответствующая (назовем ее пер.вой) выходная шина дешифратора 17, благодарячему открыты по одному ключу в каждой группеключей 10, 11, 12 и 13. Допустим, однако, что преобразователь аналог-код 16 срабатывает в точках х;,=1, 2 и - 1 (ниже описывается как это достигается с помощью коммутаторов 1 и 3, группключей 10 и 12, групп резисторов 6 и 8), Ясно, чтопри этом -й участок аппроксимации воспроизводится при -й возбужденной шине дешифратора 17.Резистор .й группы (1 = 1 - 4, т.е, соответственногруппы резисторов 6, 7, 8, 9), соединенный соткрытым при этом ключом, обозначим Я 1,Для воспроизведения величины у 0) 0 достаточно, очевидно, с помощью коммутатора 4 подключить первый резистор 9-й группы к шине " - " иустановить соответствующее его значение, Крутизнапервого участка аппроксимации 8, устанавливаетсяс помощью первого резистора 7-й группы, подключаемого с помощью коммутатора 2 к выходу инвертора 5 (поскольку на фиг. 2 а 8) 0), При х== х, срабатывает преобразователь аналог. код 16, возбуждается втораявыходнаяшина дешифратора 17,первые ключи всех групп закрьваются, открытытеперь только вторые. Крутизна второго участка Яустанавливается аналогично Ъ, с помощью второго резистора 7-й группы, подключаемого через коммутатор 2 к выходу инвертора 5 (так как на фиг. 2 а82) 0) . Регулируя сопротивление второго резистора 9-й группы, добиваются выполнения равенстваЬ у = у при х=х, =0 (т.е. "сразу же" послесрабатьвания преобразователя аналог-код 16) .Совершенно аналогично устанавливаются начальное значение У,и крутизна Я; произвольного -го участка, ПриЯ= 0 (участок четвертый на1 О фиг. 2 а) соответствующий резистор через коммутатор 2 заземляют.Ясно, что, поскольку при воспроизведении -гоучастка аппроксимации фактически работают только два резистора, сумматор 15 находится в "легком" режиме суммирования двух напряжений; приэтом погрешности, обусловленные дрейфом, невелики; кроме того, исключается влияние неточностинастройки остальных резисторов.Существенно также, что значительно упрощает 3 ся перестройка схемы на воспроизведение другойфункции, оличающейся от воспроизводимой лишьна некоторых интервалах аргумента. Действительно, перестройка одного участка аппроксимации(двух резисторов) никак не сказывается на воспро 2 б изведении остальных.Рассмотрим теперь, как достигается срабатьвание преобразователя аналог-код 16 при входномнапряжении, равном х;, т.е. на границах участковаппроксимации, Для этого, очевидно, необходимоЗ 0 обеспечить такую зависимость х = Ф(х) сигнала х навходе преобразователя аналог-код 16 от входногосигнала устройства х, чтобы выполнялось условиех = Й при х = х,= 1,2 и - 1, Однако невсякая зависимость Ф(х), удовлетворяющая этому36 условию, пригодна для работы (необходимо также,чтобы условие Й Ь выполнялось только при х = х;,а среди пригодных не все равноценны),Простейшей, пожалуй, является функция Ф (х),.показанная на фиг. 2 б сплошной линией. Эта функция40 однако, пересекает различные уровни Ф с различной крутизной, что может вызвать некоторую нестабильность в работе схемы, Используя разрывнуюфункцию ф(х) со скачками в точках х; (легковидеть, что ввиду указанного выше необходимого4 Ь условия скачки могут быть только положительными) можно обеспечить одинаковую крутизну пересечения ф (х) с уровнями Ъ при всех 1, Еслиимеется некоторая оптимальная крутизна, использование разрьвной функции Ф (х) позволяет в тойф или иной мере приблизиться к ней (например, еслиоптимальная крутизна - 45, на фиг.2 б ее можнообеспечить на четвертом, пятом и шестом участках(пунктирная линия) .Функция ф (х) воспроизводится совершенноаналогично Е(х) с помощью коммутаторов 1, 3,Ьбгрупп ключей 10 и 12, групп резисторов 6 и 8; приэтом используются те же элементы - инвертор 5,преобразователь аналог-код 16 и дешифратор 17.Наличие в схеме коммутаторов позволяет вос 60производить функции во всех квадрантах.Очевидно, частным случаем работы устройства является моделирование широкого класса непрерывных функций, при этом узлы интерполяции могут быть расположены произвольно.Формула изобретенияУстройство для моделирования разрывных функций, содержащее сумматоры, выход первого из ф которых соединен со входом преобразователя, аналогкод, подключенного выходом ко входу дешифратора, выходы которого соединены с управляющими входами первой гр уппы ключей, последовательно с которы. миподключенапервая группарегулируемых резисторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности моделирования, оно содержит коммутаторы, инвертор, вторые, третьи и четвертые группы ключей и регулируемых резисторов, причем вход инвертора соединен со входом устройства и с первыми входами первого и второго коммутаторов, вторые входы которых соединены с выходом инвертора, третьи входы коммутаторов подключе. ны к нулевой шине, первые и вторые входы третьего и четвертого коммутаторов соединены с разнополярными источниками напряжений, выходы первого и третьего коммутаторов через вторую и четвертую группы регулируемых резисторов и со. единенных последовательно с ними вторую и четвертую группы ключей соединены со входами первого сумматора, выходы второго коммутатора через последовательно соединенные третьи группы ключей и регулируемых резисторов соединены с первыми входами второго сумматора выходы четвертого коммутатора соединены со входами первой группы регулируемых резисторов, причем выходы первой группы ключей подключены ко вторым входам второго сумматора, а выходы дешифратора соединены с управляющими входами второй, третьей и четвертой групп ключей.525125 7/г Составитель Е. Тимохинактор Л, Топорика ТехРед О. Луговая Корректор Н, Бугакова 864 рственного комн 3035, М ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Зту уф тиУЗЪУ Я верфе Я 5091/591ЦНИИПН 1 ос по делам изобретени а, Ж - 35, Раушская н ПодписноеСовета Министров ССоткрытийд, 4/5