Устройство для воспроизведения степенных функций

Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл. 6 06 С 7/24 Государственный комнтет СССР по делам нзобретеннй н отврытнй(71) Заявитель 54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯСТЕПЕННЫХ ФУНКБИЙ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых и аналого-цифровых вычислительных блоках,Известно устройство для. воспроизведения степенных функций, содержащее управляемые делителя напряжения и операционные усилители 1 .Однако это устройство иМеет ограниченный динамический диапазон преобразования,Наиболее близким к данному изобретению является устройство, которое, как и данное устройство, содержит функциональный преобразователь, П пороговых элементов и йпоследовательно включенных управляемях делителей напряжения, информационный вход первого из которых соединен со входами пороговых элементов и является входом устройства, выход )1 -го управляемого дели- теля напряжения подключен.ко входу функционального преобразователя, а управляющие входы управляеьюх делителей напряжения подсоединены к вы ходам соответствующих пороговых элементов 2 . Однако указанное устройство позволяет получить лишь прерывистуюпериодическую) функциональную характеристику, соответствующую заданной зависимости только внутрикаждого периода изменения входнойпеременной, что ограничивает применение устройства,Бель изобретения - повышение точности работы устройства за счет получения непрерывной функциональнойзависимости во всем динамическомциапазоне ее воспроизведения.Указанная цель достигается тем,чтоустройство содержит П последовательно включенных масштабных усилителей, инвертор, П. -1 элементовзапрета и 0+1 ключей, информационный вход первого иэ которых подключен к выходу функционального преобразователя, аинформационные входый остальных ключей подсоединены квыходам соответствующих мааштабныхусилителей, управляющий вход первого ключа соединен с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу первого порогового элемента,ауправляющие входы П -1 последующихключей подсоединены к выходам соот-го элемента запрета подключенысоответственно к выходам 1 -го и(+ 1) -го пороговых элементов, управляющий вход ( О + 1) -го ключасоединен с выходом О-го пороговогоэлемента, выходы всех ключей объединены и являются выходом устройства,вход первого масштабного усилителяподключен к выходу функциональногопреобраз оват ел я.На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства,Устройство содержит функциональный преобразователь 1, управляемыеделители напряжения 2-4, пороговыеэлементы 5-7, масштабные усилители8-10, ключи 11-15, инвертор 16 иэлементы запрета 17-19,Устройство работает следующимобразом.При изменении входного. напряжения от начального значения 1)вк =БАдо значения (1 вк= Ор = 11,(бх гдей - динамический диапазон входногосигнала функционального преобразователя 1, последний работает в своем динамическом диапазоне, Приэтом все пороговые элементы 5-7 находятся в исходном состоянии, коэфФициент передачи всей цепи унравляемых делителей 2-4 напряжения имеетмаксимальную величину Ь, ключ 11открыт, остальные ключи 12-15 заперты, так что выходное напряжение устройства изменяется по зависимости п ОвхО -ЬЬьд. Ц "о.,где Б - постоянная величина, определяемая коэффициентомпередачи Функциональногопреобразователя 1;щ - показатель степени задан -ной функции,При достижении входным напряжением устройства величины ц , соответствующей верхней границе динамического диапазона функциональногопреобразователя 1, срабатывает первый пороговый элемент 5, выходнойсигнал которого уменьшает коэффициент передачи управляемого делителя 2 в Д раз, в результате чегосигнал на входе функциональногопреобразователя 1 уменьшается дозначения, соответствующего нижней .границе его динамического диапазона, и при дальнейшем росте входногонапряжения устоойства от вк = 1)до ПВх = (13 = ПС 1 функциональный2преобразователь 1 повторно работаетв своем динамическом диапазоне, Одновременно выходной сигнал порогового элемеата 5 через инвертор 16запирает ключ 11 и через элементзапрета 17 (сигнал запрета с выхода 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 65 порогового элемента б при этом отсутствует) открывает ключ 12, такчто между выходом Функциональногопреобразователя 1 и выходом всего.устройства включается усилитель 8,и поэтому на указанном второмучастке изменения входного напряжения выходное напряжение устройства изменяется в соответствии с законом где К - коэффициент усиления усилителя 8.Если К = О, то эта зависимостьюсовпадает с предыдущей, т.е. на втором участке продолжается прежняянепрерывная зависимость вида степенной Функции с повторным использованием характеристики функционального преобразователя 1, При этом,в частности, сохраняется величинавыходного напряжения вблизи граничного значения Оь =О 2,При равенстве входного напряжения устройства следующему граничному значению О, соответствующемуповторному достижению верхней границы динамического диапазона. Функционального преобразователя 1, срабатывает второй .пороговый элемент б,уменьшая:в с 1 раз коэффициент передачи управляемого делителя 3, Кроме того, выходной сигнал порогового элемента б через элемент запрета 17 запрещает открывание ключа12, т,е, закрывает ключ 12 и черезэлемент запрета 18 (ввиду отсутствия соответствующего запрещающегосигнала) открывает ключ 13, В результате на третьем участке изменения входного напряжения от в=) доОВх 0-.0 д функциональный,преобразователь 1 по-прежнему рабфтаетв своем динамическом диапазоне, благодаря включению на выходе устройства двух последовательно соединенных усилителей 8 и 9 с коэффициентами усиления равными К, причемК 2 = ( Д 2)д", выходное напряжение устройства на этом участке продолжаетизменяться по той же непрерывнойзависимости,Каждый раз, когда входное напряжение устройства достигает значений О;.,=Од, при которых 1 -ыйраз достигается верхняя граница динамического диапазона Функционального преобразователя 1, срабатывает-ый пороговый элемент, уменьшая в д раз коэффициент передачисоответствующего управляемого делителя и подключая на выходе устройства дополнительный усилитель скоэфФициентом усиления К= С 1 . В результате в эти моменты на входе50 55 60 функционального преобразователя 1уменьшается до нижней границы егодинамического диапазона, чем обеспечивается постоянная работа функционального преобразователя 1 в егодинамическом диапазоне, а благодаря усилению выходного напряженияфункционального преобразователя 1в К раз выходное напряжение устройства на (1 + 1) -ом участке продолжает изменяться с ростомОвпотой же заданной непрерывной зависимости вида степенной функции,В процессе уменьшения напряженияОь при достижении им тех же гранических значений описанные переключения и вызываемые ими изменениясигналов реализуются в обратном порядке,Если в устройстве включенып соответствующих групп пороговый элемент - управляемый делитель напряжения - элемент запрета - ключусилитель, то функциональный преобразователь 1 используется ь раз,и динамический диапазон всего устройства по входному сигналу равенР = Й"+", т.е, динамический диапазон предложенного устройства поего входному сигналу в логарифмических единицах при сохранении непрерывной зависимости вида степеннойфункции расширяется по сравнениюс динамическим диапазоном Функционального преобразователя 1 в о+4раз.Предложенное устройство наиболеецелесообразно применять для воспроизведения степенных функций с дробными показателями при Осп 4 2, а также для степенных Функций с отрицательными показателями, причем в последнем случае вместо усилителей8, 9, 10 должны быть использованыделители напряжения, так, как тогда1, а коэффициентыпередачи элементов, включаемых последовательнона выходе устройства, должны бытьравны величине 6,В указанных случаях с помощьюпредложенного устройства на основеиспользования Функционального преобразователя 1, имеюшего требуемуюхарактеристику вида степенной функции в ограниченном динамическом диапазоне, соответствующем, например,одному порядку, можно реализоватьвоспроизведение этой степенной Функции в значительно более широкомдинамическом диапазоне, равном,например, трем-четырем порядкам, присохранении точности воспроизведения, свойственной Функциональномупреобразователю,5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 Формула изобретения Устройство для. воспроизведения степенных Функций, содержащее Функциональный преобразователь, и пороговых элементов и о последовательно включенных управляемых делителей напряжения, информационный вход первого из которых соединен со входами пороговых элементов и является входом устройства, выход и-го управляемого делителя напряжения подключен ко входу функционального преобразователя, а управляющие входы управляемых делителей напряжения подсоединены к выходам соответствующих пороговых элементов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства за счет получения непрерывчой функциональной зависимости во всем динамическом диапазоне ее воспроизведения, оно содержит о последовательно включенныхмасштабных утгилителей, инвертор, й -1 элементов запрета и и + 1 ключей, информационный вход первого иэ которых подключен к выходу функционального преобразователя, а информационные входы о остальных ключей подсоединены к выходам соответствующих масштабных усилителей, управлжощий, вход первого ключа соединен с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу первого порогового элемента, а управляющие входы1 последующих ключей подсоединены к выходам соответствующих элементов запрета, информационный вход и вход запрета-го элемента запрета подключены соответственно к выходам-го и+ 1) -го пороговых элементов, управляющий вход (й + 1) -го ключа соединен с выходом э-го порогового элемента, выходы всех ключей объединены и являются выходом устройства, вход первого масштабного усилителя подключен к выходу функционального преобразоател яИсточники инФормации,принятые во внимание при экспертизе732909 едакто Заказ 155 б/12 Тираж 751ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб одписн Филиал ПППфПатент, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 Составитель Г. СорокинФКолесникова Техред М.Петко Корректор М, Шароши