Вычислительное устройство

Ьт( (Р 11+лье мбвблмтЕНа МЬА ОПИСАИЗОБРЕТЕНИЯ Сюз СоветскихСоциалистическихРеспублик(53)М. КЛ,2 с присоединением заявки йо С Об С 7/12 ГосударстееаяыЯ комитет СССР оо дедам кзобретекнЯ к открытнЯОнубликоваио 0510,79. бюллетень ЙУ 37 Дата опубликования описания 081079 Ф(71) Заявитель ленинградский ордена ленина электротехнический институтим, В.И. Ульянова (Ленина)(54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО выл, 10 Изобретение отн 9 сится к области ан алогов ой и к омбиниров анной вычислительной техники и может найти широкое применение в информационно-вычислительных и управляющих системах, об 5 рабатьвающих широтно-импульсную информацию, а также в ряде других сис.тем,Предлагаемое устройство позволяет вырабатывать широтно-модулированный сигнал (ШИМ-сигнал) с относительной длительностью 9 эыРавной где 6, 92 - относительные длительности входных ШИМ-снгна-лов,Известны вычислительные устройства (1), содержащие последовательносоединенные через инвертор первый ивторой импульсные делители напряжени я и преобразователь1 на пр яжениепостоянного тока - ШИМ-сигнал,вход которого соединен с выходом второго импульсного делителя напряжения,а выход является выходом устройства. З 0 В состав преобразователя входят схема сравнения напряжений постоянного тока, третий импульсный делитель напряжения и цепь подбора интервала. Первый вход схемы сравнения напряжений постоянного тока соединен с выходом второго импульсного делителя напряжения, а второй - с выходом третьего импульсного делителя напряжения, потенциальный вкод которого подклю,чен к выходу источника опорного напряжения постоянного тока. Вынод схе-. мы сравнения напряжений постоянного тока соединен через цепь;подбора интервала с импульсным входом третьего импульсного делителя напряжения. Потенциальный вход первого импульсного делителя напряжения подключен к выходу источника опорного напряжения постоянного тока. Импульсные входы первого и второго импульсных делителей напряжения являются входами устройства.Наиболее блиэким техническим решением к изобретению является вычислительное устройство 2), содержащее уравновешенный мост, в первое, второе, третье и четвертое плечи которого включены импульсно-управляемые резисторы, управляющие входы импульс" йо-управляемых резисторов второго итретьего плеч уравновешенного мостаявляются входами устройства, перваявершина уравновешенного моста подключена к источнику напряжения по стоянного тока. Вторая и четвертаявершины уравновешенного моста черезсглаживающие конденсаторы, а третьявершина непосредственно подключенык шине нулевого потенциала, Втораяи четвертая вершины уравновешенногомоста подключены также ко входамдйфференциального усилителя, выходкоторого через широтно-импульсныймодулятор соединен с выходом устройства и управляющим входом импульсноуправляемого резистора четвертогоплеча уравновешенного моста.Недостатком этого устройства является невысокая точность работы.Целью изобретения является повышение точности работы устройства.Поставленная цель достигается тем,что предложенное устройство дополнительно содержит первый и второй масштабные резисторы, импульсно-управляемый резистор, сглаживающий конденсатор, иннертор. Дополнительные импульсно-управляемый резистор и второймасштабный резистор соединены параллельно. Первый дополнительный,масштабный резистор одним выводом соединен с четвертой вершиной уравновешенного моста, а другим выводом - с одним выводом дополнительного импульсно-управляемого резистора и.через дополнительный сглаживающий 35конденсатор - с шиной нулевого потенциала, Другой вывод дополнительногоимпульсно-управляемого резисторасоединен с третьей вершиной уравновешенного моста. Выход устройствасоединен с управляющим входом дополнительного импульсно-управляемого резистора первого плеча уравновешенного моста.На чертеже дана Функциональнаясхема устройства.Устройство состоит из уравновешенного моста, в плечи котороговключены импульсно-управляемые резисторы 1-4, дополнительного импульсно-управляемого резистора 5,первого б и второго 7 масштабныхреэисторовр сглаживающих конденсато-,ров 8 10, источника постоянного напряжения 11, дифференциального усилителя 12, широтно-импульсного моду- Зрлятора 13 и инвертора 14.Можно показать, что для функцииу = -8 ях(2)справедливо приближение с приведенной погрешностью ОрО 3 вида 600,87 Х 0,6 ЭХ,187Х +(37 Х+О, )где хб Ор 1 1 рОФ Исходную а п прок сими рующую Формулу (3) представим в ниде, удобном для ее реализации с помощью мостовой схемы(9,04 хф О,78) 1,16Х+9,04 Х+ 1,94.Если положить х= Овьх (брвьк - относительная длительность выходного ШИМ-сигнала, а у=8 /6)р то с учетом линейной зависимости средних значений проводимостей импульсно- управляемых резисторов второго и третьего плеч моста нетрудно записать статическую функциональную характеристику уранновешенного моста в виде,где 61 р 62 - ОтносительныЕ ДЛИтЕлЬ- ности входных ШИМ-сигналовр поступающих на управляющие входы импульсно-управляемых резисторов второго и третьего плеч моста.При этом предполагается, что со- противления резисторов 2 и 3 равны между собой.Числитель дроби в правой части выражения (5) реализуется с помощью резистора 1, на управляющий вход которого поступает Фазоинверсная выходной широтно-импульсная величина Вша 1 - Вых. Дробь в знаменателе этого выражения реализуется с помощью цепи иэ постоянно соединенных резистора 6 и резистора 5, эашунтированного резистором 7,Устройство работает следующим образом.На управляющие входы резисторов 2, 3 поступают входные ШИМ-величины с относительными длительностями 61 и 6 соответственно, Выходной ШИМ- сигнал управляет резисторами 4, 5 непосредственно относительной длительностьювыр а резистором 1 через инвертор 14, т,е, относительной длительностью 1 - Ввщ. ПРи Достаточно большой еьеости сглаживающих кбнден саторов 8, 9 и 10 обеспечивается развязка постоянных и импульсно- управляемых резисторов между собой по переменному току, что позволяет считать среднее значение проводимости двухполюсника рключ-резистор пропорциональным относительной длительности управляющего ШИМ-сигнала. Тогда изменение длительностей управляющих ШИМ-сигналов приводит к пропорциональнбму изменению проводимостей первого, второго и третьего плеч моста и к дробно-рациональному по Ввьвк изменению проводимости четвертого плеча моста, Это вызывает изменение/ потенциалов в точках подключения сглажинающих конденсаторон, в частности конденсаторов 8 и 9. Дифференциальный операционный усилитель постоянного тока 12 выделяет и усиливает разность потенциалов на этих кон 5 денсаторах . Выходное напряжение усилителя с помощью Модулятора 1 3 преобразуется в ШИМ-сигнал с относительной длительностью 6 н который поступает непосредственно на упранляющие входы Резисторов 4, 5 и через цнФровой иннертор 14 на управляющий вход резистора 1, обеспечивая автоматическое сведение баланса моста, т.е. выравнивание постоянных составляющих потенциалов на входах усилителя 12. Таким образом, в установившемся состоянии. схемы имеет место ураннение баланса мостаСт Сй =Сц Сч ф (6) где С С (1-6 ц,) - среднее значениепронодимости первого плеча моста,С = С 6 - среднее значениепроводимости второго плеча моста;С = С 6 - среднее значениеЙпроводимоститретьего плечамоста;О3( йВеьк+едесевовО фЪ фееыс сРедмеезесеееиепроводимости четвертого плеча мос-З 5та;С - С - проводимости ре 7зисторов мостовойсх емы.Сравнивая между собой уравнения 40 (5) и (6), устанавливаем соотноше- . ния между проводимостями резисторов мостоной схемы устройства01 , ебЯ е еЯ -6; - -Ое 872 -(, 6;з +о4567- :904; - : о,7Эти соотношения обеспечивают реализацию уравнения (5), или равнозначного ему уравнения (4) при условииу =е,/В, х =ВвьхС учетом выражений (3) и (2) получаем- :-6 й2нылчто, Очевидно, эквивалентно зависимости (1) . Изобретение пОзвОЛЯет пОвысить точность вычисления при возможности получения показательной Функции.Формула изобретенияВычислительное устройство, содержащее уравновешенный мост, в первое, второе, третье и четвертое плечи которого включены импульсно-управляемые резисторы, управлсяющие входы импульсно-управляемьщ резисторов второго н третьего плеч уравновешенного моста являются входами устройства, первая вершина уравновешенного моста подключена к источнику напряжения постоянного тока, вторая и четвертая зершины уравновешенного моста через сглаживающие конденсаторы, а третья вершина непосредственно подключены к шине нулевого потенциала, вторая и четвертая нершины уравновешенного моста подключены ко входам диФФеренциального усилителя выход которого через широтно-импульсный модулятор соединен с входом устройства и управ - ляющим входом импульсно-управляемого резистора четвертого плеча уравновешенного моста, о т л и ч а ю щ е ес я . тем, что, с целью повышения точности работы, оно дополнительно содержит первый и второй масштабные резисторы, импульсно-управляемые резистор, сглаживающий конденсатор, инвертор, причем дополнительные импульсно-управляемый резистор и второй масштабный резистор соединены параллельно, первый дополнительный масштабный резистор одним выводом. соединен с четвертой вершиной уравновешенного моста, а другим выводом - с одним выводом дополнительного импульсно-управляемого резистора и через дополнительный сглаживающий кон-. денсатор с шиной нулевого потенциала, другой вывод дополнительного импульсно-управляемого резистора соединен с, третьей вершиной уравновешенного моста, выход устройства соединен с управляющим входом дополнительного импульсно-улранляемого резистора и через инвертор с управляющим входом импульсно-управляемого резистора первого плеча уравновешенного моста. Источник и информации,принятые во внимание при экспертизе1. Смолов В.Бугрюмов Е.П. Время-импульсные вычислительные устройства. Л., Энергияф, 1968.2, Авторское свидетельствоМ 260290, кл. С 06 С 7/16, 1968,690501 оставитель Л. Сехред С.Мигай Л. Утехи Ред а 968/471130 ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектн ил Тираж 780 ИПИ Государственного . по делам изобретениМосква, Ж, Рауш икова Корректор В Синицк Подписиомитета СССРи открытийая наб ю д 4/5