Устройство для возведения в куб

Своз СовекеаСоЧналстичесеаРеспублк ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВЮРО(ОМУ СВИДЮУВВЬСИУ(Т) Заявител ТЮЙСТВО ДЛЯ ПЕНИЯ В КУВ н к одному нз входов второго сум ко входам пороговых элементовторой г одключе маторв 21,Однако названное устройство характернзуется низкой точностью преобразования иузким динамическм диапазоном входногосгналаЫелью предлагаемого изобретения является увеличение точности н расширениединамического диапазона,Это постгвется тем, что в устройствовведены ключи, сумматоры и уэкоднвпвзонный квадратор, подключенный к выходувторого сумматора, соединенного черезпервую группу ключей, управляющие входыкоторых подключены к выходам пороговыхэлементов второй группы, с первымн входамитретьего сумматора, другие входы которогосвязаны с выходом уэколиапаэонного квадратора н третьими выходами пороговых элементовгруппы, выход уэнодиапазонногора соединен с первым входомого сумматора, другие входы ковторойкуба точетверт Изобретение относится к измерительно под кл и вычислительноВ технике, матораИзвестны устройства для возведения вв степень, использукяцие естественную не- и линейность элементов и принцип кусочноолинейной аппроксимацик 1,Однако известные сложные и точные преобразователи не могут обеспечить достаточно широкой полосы пропусквния, в силу чего значительно сужается класс преобраэу- ш емых сигналов, С другой стороны, простые и относительно более аирокополоснь 1 е устройства (например использующие естест. веную нелинейность элементов) не обладают достаточной точностью преобразовании И в том же динамическом диапазоне.Из известных цреобраэователей наиболее близким является устройство для возведения в куб, содержащее узкоднапаэонный кубатор, подключенный к выходу первого йе сумматора, один вход которого соединен с источником входного сигнала, а другие с выходами пороговых элементов первой группы, входами подсоединенных к источнику вхцЬного сигнала, выход первого сумматора 2 ы, первые выходы которь другим входам второго сумторого соединены со вторыми выходамипороговых элементов первой группы и через вторую группу ключей, связанных управляющими входами с третьими выходамипороговых элементов первой группы, подключены к выходам первого и третьего сумматоров,На чертеже приведена функциональнаяэлектрическая схема устройства,Устройство состоит из пороговых эле- Юментов первой группы 1, 2, 3, ко входамкоторых подключен источник входного сигнала 4, Пороговые элементы связань междусобойВыход каждого порогового элемента1, 2, 3 связан с управляющими входами 15двух ключей данного канала 5, 6, 7 и 8,9, 10, с входами первого и четвертогосумматоров 11 и 12 соответственно, Выход сумматора 11, связанного с входомустройства, соединен с входом второго сум-,20. матора 13, с входами ключей 5, 6, 7, свходами пороговых элементов 2-ой группы14, 15, 16, связанных между собой, атакже с входом узкодиапазонного кубатора1 7, возводящего в куб входную величину,В качестве него может быть выбран любой известный "кубатор", в том числе ина естественной нелинейности, Выход каждого порогового элемента второй группысвязан с управляющим входом ключа 18, ЗО19 20 соответствующего канала, с входомсумматора 13, с входом третьего сумматора 21, Выход сумматора 13 соединен сключами 18, 19, 20, с входом уэкодиапаэонного квадратора 22, в качестве которо-го может быть выбран любой из известных,Выход квадратора 22 соединен с входомсумматора 21, Выход сумматора 21 соединен с входами ключей 8, 9, 10, выходыасоторых соединены с входами сумматора 12 УВходь 1 сумматора 12 соединены также свыходом узкодиапазонного "кубатора" 17 ис выходами ключей 5, 6, 7, Выход сумматора 12 является выходом устройства(вывод - 23),45ФВходное напряжение поступает на пороговые элементы первой группы 1, 2, 3.При этом выходной сигнал появляется лищьна одном из них ( 3 -ом), порог срабатыва ния которого наиболее близок к уровнювходного напряжения, Сигнал со сработавшего порогового элемента блокирует остальные пороговые элементы, уровень срабатывания которых ниже уровня входного 55напряжений, Пороговые элементы формируютсигналы (Оп 1 ), которые поступают насумматоры 11 и 12, где вычитаются (алгебраически складывактся) из входногонапряжения, а так же открывают два ключа 60 соответствующего 1 -ого канала (клк- чи 5 - 7 и 8 - 10), На выходе сумматора 11 будет действовать напряжение, определяемое равенствомЦ=К(О -О.)Это напряжение подается на входы пороговых элементов второй группы 14, 15, 16, При этом выходной сигнал появляется лишь на одном из них (-ом), порог срабаты.вания которого наиболее близок к уровню напряжения О , Сигнал со сработавшего порогового элемента блокирует остальные пороговые элементы второй группы, уровень срабатывания которых ниже уровня напряжения цПороговые элементы 14, 15, 16 формируют сигналы ( О),Гкоторые поступают на сумматоры 13 и 21, где алгебраически складываются с другими напряжениями, поданными на эти сумматоры, а так же открывают соответствующие ключи "" (ключи 18 - 20). На выходе сумматора 13 будет действовать напряжениеВыше обозначены Ки и К 1- коэффициенты передачи сумматоров 11 и 13 соответственно, Напряжение О подаЕ 13ется через ключи 18-20, так же через узкодиапазонный квадратор 22 на входы сумматора 21, На выходе сумматора 21 будет действовать напряженкел"3 23 илЗд ьК,К,Кенты передачи сумматора по соответствующим входам, Если положить эти коэффициенты равными1 Вк к "п т - Р "иЯФ 13то выражение для 02 можно переписатьв вицецп)Напряжение О 2 через соответствующие ключи (8-10) подается на вход сумматора 12, Напряжение.О, кроме того, через узкодиапаэонный кубатор" 17, а такжеможно переписать20 через ключи 5-7 подается на входы сумматора 1 2, В результате этого, на выходесумматора 1 2 будет действовать напряжение К Ъ 32 5Е 12= 12 "И( В)+К "К К К к11 ВХ 01 121 11 1 Э 112ЮЗдесь К 2К 121 ф К 121 ф 1 г эффициенты передачи сумматора 12 по соот О ветствуюшим входам, Если выбрать эти коэффициенты, например, так, чтобыК К121 3. 121 21 1312 11 12 11 15 121 2К К ="Вто выражение для Ов вице О =К.К ОИ 12 12 11 Вх;Применение переменной структуры преобразователя позволило существенно увеличитьточность преобразователя, расширить динаи 1 ический диапазон входного сигнала практически, не снижая при,этом быстродействияпо сравнению с применяемыми узкодиапазонными преобразователями, Как видно изприведенных выше формул, в степень возводится разность между входными напряжением ОВх и некоторым опорным (пороговым) (Овх - Оп 1 )е ВХ -Оп,)- с 1, для кубатора" и квадратора соотвечъ,ственйо, Если выбрать, фИ " опорных точек,.то, очевидно, во столько же раз расширитсядинамический диапазон входного сигнала дляданного узкодиапазонного преобразователя,мС другой стороны, пусть приведенная погрешность узкодиапазонного преобразователя40составляет Я %, Она, очевидно, являетсяопределяющей в обшей погрешности устрой,"тваОбозначим:д - абсолютная погрешность уэкодиаца 45зонного преобразователя)трах О1 т 1 схх(с.1 .-0 )Ь - коэффициент расширения диапазонаВходного сигнала,По определению д ф 0 адах(0 - О ),Тогда, с учетом расширения, будем иметьд 3 всхх(0 -0)ВХ П 1ф -фхтр1 паЩВ и мх(с 1 вх сп 1)1 551Здесь- приведенная погрешностьпреобразования с учетом расширения, Такимобразом, показано уменьшение погрешностидля предлагаемого кубатора, Аналогично60можно показать уменьшение погрешности для квадратора, Опнсанпе составлено дляслучая .О =3, Очевидно, что быстродействие (а следовательно и полоса пропускания)устройства определяется быстродействиемсоставляющих его элементов, Поэтому, есливыбрать полосу пропускания ключей, сумма-торов и пороговых элементов заведомо большей, чем для узкодиапазонных преобразователей, то полоса пропускания устройства вцелом будет в основном определяться быстродействием узкодиапазонных преобразовадтелей,Среди положительных качеств предлагаемого устройства следует отметить точностьпреобразования, широкий динамический ичастотный диапазон входного сигнала, атакже простоту миниатюризации преобразователи,Предлагаемый преобразователь можетнайти применение в информационно-измерительных системах для определения объемов,а также в системах для определения пара-метров случайных процессов и в частностипри определении коэффициента асимметрии,Формула изобретения Устройство для возведения в куб, содержащее узкодиапазонный кубатор, подключенный к выходу первого сумматоре, один вход которого соединен с источником входного сигнала, а другие с выходами пороговых элементов первой группы, входами подсоединенных к источнику входного сигнала, выход первого сумматора подключен к одному из входов второго сумматора и ко входам пороговых элементов второй группы, первые выходы которых подключены к другим входам второго сумматора, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности и расширения динамического диапазона, в него введены ключи сумматоры и узкодиапазонный квадратор, подключенный к выходу второго сумматора, соединенного через первую группу ключей, управляющие входы которых подключены к выходам пороговьпс элементов второй группы, с первыми входами третьего сумматора, другие входы которого связаны с выходом узкодиапазонного квадратора и третьими выходами пороговых элементов второй группы, выход узкодиапазонного кубатора соединен с первым входом четвертого сумматора, другие входы которого соединены со вторыми выходами пороговых элементов первой группы и через вторую группу ключей, связанных управляющими входами с третьими вьосодами пороговых-элементов первой группы,новциочены к выходам первого и третьего сумматоров,Источники инФормации, принятые во вни-. мание при вкспертиэе; е1, Авторское свидетельство 1 285362.М.кл. С 06 6 7/20, 1972,2, Авторское свидетельство Ио 147331,Составитель С, беландактор Л, Бабич Техред И. Кпимко Ко екто Н. ЯпемирскафП Закаэ 1656/8 0 НИИПИдписное лиал ППП фПатент; г,.Ужгород, ул, Проек Тираж 826сударственного комитета Совет по делам изобретений и откр113035, Москва, Ж, Раущс Министров СССРийи наб., д, 4/5