Устройство для воспроизведения функций

-ял 1 .эс; ОП ИСА Союз Советсиин Социалистйцеских Республик(22) Заявлено 25.04.77 121) 2481966/18 -г51) М. Кл.6 06 6 7/2 присоединением за23) Приоритет -1ах)ЭР стееннь 1 й СССР лам нзобре н еткрити, В, Мартынюк, Н. А. Квитка и С, А. Кириленко инницкий политехнический инстит витель ТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ФУНК Изо лительнк аналоговои вычиснайти применение в дения переменных кусочно. постоянной ретение относитс й технике и мож е для воспроизентов по метод втоматикоэффици авлени нно мации приа,про ум Известны блоки переменных коэффициен.тов, используемые в аналоговой технике длявоспроизведения функций и содержащие гене 0ратор линейно растущего напряжения, десятичный счетчик импульсов, операционный усилитель,ключевые элементы, блок запоминания, регистри источники опорного напряжения 111, Указанные устройства отличаются сложностью структур.15ной схемы и значительными аппаратурными затратами,Иэ известных устройств для воспроизведенияфункций наиболее близким по техническому ре.шению является устройство, содержащее генератор импульсов, операционный усилитель, последовательно включенные счетчик импульсов и дешифратор, выходы которого соединены с управляющими входами аналоговых ключей 2,2) Авторы изобретения К. Г. Само Известное устройство позволяет воспроизводить ограниченный класс функций, так как оноимеет источник опорного напряжения и генератор линейно-изменяющегося напряжения однойполярности, С помощью таких устройств невозможно моделирование неоднозначных функцийпеременных коэффициентов.В известном устройстве структура характеризуется обязательным наличием электромеханических элементов, что снижает его быстродействие, увеличивает габариты устройства и энергопотребление,Целью данного изобретения является расширение класса воспроизводимых функций и уве.личение быстродействия устройства,Поставленная цель достигается тем, что в.устройство введены дополнительный аналоговыйключ, разделительные конденсаторы, второй гонератор импульсов, триггер цикла, элемент И,элемент задержки, модулятор и широкополосные сегнетопьезотрансформаторы, вход каждо.го из которых через последовательно соединен.ные аналоговый ключ и разделительный кондеисатор соединен с выходом модулятора, вход" каждого 1 нирокополосцого ссгггстоггье нц раггсфо 1 ьматора ггодключен ко входу дополнительногоаналогового ключа, управляюгций вход кгпорого и управляющий вход модулятора подключены к выходу второго генератора импульсов,причем выход дополнительного аналогового"Ключа подсоедигген ко входу операционного .усилителя, выход которого является выходом устройства, установочный вход счетчика импульсови единичный вход триггера цикла связаны с уп.равляющим входом устройства, единичный вы, ход триггера цикла через элемент задержки под.ключен к первому входу элемента И, ко второму входу которого подсоединен выход первогогенератора импульсов напряжения, а нулевойвход триггера цикла соединен с выходом счетчика импульсов.На чертеже представлена функциональнаясхема устройства дпя воспроизведения функций.Устройство дпя воспроизведения функций содержит и идентичных широкополосных сегнетопьезотрансформаторов 1, каждый из которых состоит из разделительного электрода 2, секции воз.буждения 3 с входным электродом 4 и генера. 25торной секции 5 с выходным электродом 6, Вы.ходные электроды 6 сбедййены"и"через дополнительный аналоговый ключ 7 подсоединены ковходу операционного усилителя 8, Входные эле.ктроды 4 сегнетопьезотрансформаторов 1 подклю 30чеиы к клеммам установки 9 и через разделительные конденсаторы 10, аналоговые ключи 11.и модулятор 12 связаны с выходом генератораимпульсов 13 и выходами дешифратора 14, входы" которого соединены со счетчггком импульсов 15,к счетному входу которого подсоединены после.довательно соединенные элемент И 16 и генера.тор импульсов 17, Единичньгй выход триггерацикла 18 подключен к элементу задержки.19,а к единичному входу триггера 18 подключена 4 г 1клемма 20, являюгцаяся"упршляюйймвходомустройства, и установочный вход счетчика импульсов 15. Клемма 21 является выходом устиройства, а клемма 22 - входом устроиства.Клеммы установки 9 служат для электрической 45настройки широкополосных сегиетопьезотрансформаторов 1, спомощью каждого из которых воспройзводйтся отдельнагг ордииата ступенчато-ап.проксимированиой функции переменного во времени коэффициента, В основу электрической настройки положена зависимость коэффициентапередачи о напряжению К широкополосныхсегнетоньезотрансформаторов 1 от напряжения;прилагаемого к секции возбуждения 3 при генераторной секции 5, поляризованной до насыщеиия. Коэффиатент передачи К может быль какположительным, так и отрицательным. Положительным К будет в случае согласнЬго направлю"нйя векторов поляризации секций возбуждения 43 и геггерироваггия 5, а отрицательным - цри ихвстречном направлении,В пспь обратной связи операционного усилителя 8 для сглаживания импульсного напряжения включецы параллельно соединенные резистор и коцдецсатор (на чертеже не доказаны),Воспроизведение функции переменного коэффициента начинается с подачи на управляющийвход 20. запускающего импульса, устанавливающего триггер цикла 18 в единичное состояние, асчетчик импульсов 15 - в нулевое, В этот мо.мент на первом выходе дешифратора 14 появляется управляющий сигнал, благодаря которомупромодулированное модулятором 12 в соответ.ствии с импульсами генератора импульсов 13входное напряжение устройства в виде импульсов через аналоговый ключ 11 и разделительныйконденсатор 10 поступает на вход первого широкополосного сегнетопьезотрансформатора 1,На его выходе в соответствии с уровнем поляризованкости секции возбуждения 3 будут транс.формироваться электрические импульсы, которые при наличии разрешающего импульса на управляющем входе ключа 7 поступают на входоперациойного усилителя 8, И, тжим образом,на выходе 21 устройства присутствует напряжение, модулирующее первую ординату вЬспроизводимой функции в момент времени, равныйнулю,По истечении времени задержки элемента задержки 19 на входе элемента И 16 установитсяразрешающий потенциал и первый импульс генератора импульсов 17 поступает на счетчик им.пульсов 15. Управляющий потенциал в данномслучае появляется уже иа втором выходе дешиф.ратора 14, а импульсы с модулятора 12 поступают на вход второго широкополосного сегнетопьезотрансформатора 1 и, таким образом, будетвоспроизведена вторая ордината. Последующиеимпульсы генератора 17 приведут к последовательному поступлению импульсов от модулятора 12 на третий, четвертый, и-ный трансформаторы, а в соответствии с этим последовательно во времени будут воспроизводиться ординаты.ступенчато аппроксимированной функции козффи.циента. Поступление импульсов на вход счетчика 15 будет продолжаться до тех пор, пока им.пульс переполнения счетчика не поступит на входтриггера цикла 18 и не установит его в нулевое .состояние, На этом заканчивается цикл воспроизведения функции переменного во времени коэффициента,Длительность цикла определяется частотойимпульсов генератора 17, а также емкостью счет.чика 15, Максимально возможное число ступеней определяется емкостью счетчика 15 и рав.но 2", где и - число разрядов счетчика 15,Этой же величине равно число широкополосныхсегнетопьезотрансформаторов 1,Формула изобретения Источники информации, принятые во внима.ние при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ко 514299,кл. 6 06 6 7/12, 1974, 2, Авторское свидетельство СССР Мф 366475,кл, О 06 6 7/06, 1971,С целью более точного воспроизведения функции необходимо, чтобы частота импульсов второго генератора импульсов 13 в 5 - 10 раз пре.вьппала частоту тактовых импульсов генератора 17.5Настройка устройства на воспроизведениеновой функции осуществляется путем последовательного приложения напряжения настройкик клеммам установки 9 ниже нулевого потенциала устройства, с одновременным приложением импульсов к выбранному широкополосномусегнетопьезотрансформатору.В заключение необходимо отметить, что ис.пользование в предлагаемом устройстве широкополосных сегнетопьезотрансформаторов 1 допол; 15нительного аналогового ключа, второго генератора импульсов, триггера цикла, элемента И,элемента задержки, модулятора выгодно отличает его от известного технического решения, таккак позволяет воспроизводить разнополярные 20функции, функции, содержащие несколько экст-ремумов, а также позволяет воспроизводитьучастки функции с большой крутизной путемварьйрования частоты следования импульсов генератора импульсов, Существенно повышаетсябыстродействие устройства. Устройство воспро-изведения функций отличается от известныханалоговых устройств полным отсутствием ме.ханическнх регулировок и электромеханическихэлементов, позволяет реализовать программную(автоматическую) настройку функции от внеш.них устройств управления, в том числе от ЭВМ,что существенно расширяет области применения,в частности, в АСУ, цри работе ЭВМ и гибрид.ных систем и устройств в режимах управления 35в реальном масштабе времени.Существенным преимуществом предлагаемо.го устройства является электрическая настройкаблока на воспроизведение заданной функции,а также его высокие точностные характеристи40кМ, которые вытекают из большого числа уровней квантования по координатам.Кроме того, элементная база и состав элементов предлагаемого блока переменных коэф.фициентов допускают его исполнение на базе,45интегральной технологии,Таким образом, предлагаемое устройстводля воспроизведения функций позволяет воспроизводить более широкий класс функций, отлича. ется повышенным быстродействием, удовлетво.ряет современным требованиям автоматизацииввода функции переменного коэффициента, атакже допускает исполнение на базе интегральной технологии,Устройство для воспроизведения функций,содержащее генератор импульсов, операционныйусилитель, последовательно включенные счетчикимпульсов и дешифратор, выходы которого соединены с управляющими входами аналоговыхключей, отличающееся тем, что, с целью рас.ширения класса воспроизводимых функций, уве.личення быстродействия, он содержит дополнительный аналоговый ключ, разделительные конденсаторы, второй генератор импульсов, триггер цикла, элемент И, элемент задержки, моду.лятор и широкополосные сегнетопьезотрансформаторы, вход каждого из которых через последовательно соединенные аналоговый ключ и разделительный конденсатор соединен с выходоммодулятора, вход которого является входомустройства, выход каждого широкополосногосегнетопьезотрансформатора подключен ко входу дополнительного аналогового ключа, управляющий вход которого и управляющий входмодулятора подключены к выходу второго генератора импульсов, причем выход дополнитель.ного аналогового ключа подсоединен ко входуоперационного усилителя, выход которого является выходом устройства, установочный входсчетчика импульсов и единичный вход триггерацикла связаны с управляющим входом устрой.ства, единичный выход триггера цикла черезэлемент задержки подключен к первому входуэлемента И, ко второму входу которого подсоединен выход первого генератора импульсов;а нулевой вход триггера цикла соединен с вы.ходом счетчика импульсов,674046 Редактор С. Рав Тираж 779 П ЦНИИПИ Государственного комитетпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб аказ 4081/4 дписное ССР