Устройство для возведения в степень

Союз Советских СоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 1 7639 (6(22) Заявлено, 070778 (21) 2638764/18-24с присоединением заявки Йо -ф(23) Приоритет 070778 Кпа С 06 Ь 7/20 Госуларствениый комитет СССР ио ледам изобретений и открытийДата опубликования описания 1509,80(72) Авторы изобретения Ю, И. Пучков и А.М.Ковалев Смоленский филиал Московского ордена Ленина энергетического института(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В СТЕПЕНЬ Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в информационно-измерительных преобразователях.5Из вест но устрой ст во для воз ведения в степень, основанное на использовании элементов с нелинейными характеристиками 1 .Однако это устройство обладает узким диапазоном работы.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для возведения в степень, содержащее генератор тактовых импульсов, генератор экспоненциального напряжения, источники входного и опорного напряжений, блок запоминания сумма-, тор, быстродействующее устройство средней точности для возведения в степень, точное медленнодействующее устройство для возведения в степень (21.Недостатком этого устройства является зависимость быстродействия от времени переходного процесса в точном медленнодействующем устройстве. Это особенно проявляется при нарушении условия настройки, когда окончательная обработка скачкообразного изменения входного сигнала происходит с участием медленнодейстяующеготочного устройства,Цель изобретения - повышение быст -родействия работы устройстваЭта цель достигается тем, что вустройство для возведения в степень,содержащее источник опорного сигналаблок управления, первый блок воз ведения в степень, первый сумматор, выход которого является выходом устройства, второй блок возведения в степень, вход которого соединен с выходом источника входного сигнала, до,полнительно введены первый блок выборки и хранения, элемент сравнения,второй блок выборки и хранения, трехпозиционный ключ, первый, второй итретий интеграторы, второй сумматор,первый блок с переменным коэффициентом, второй блок с переменным коэффициентом передачи, причем вход первого блока выборки и хранения соединенс выходом источника входного сигнала, выход первого блока выборки ихранения подключен к выходу первогоблока возведения в степень и к первому входу блока управления, первыйвход элемента сравнения подключенк выходу первого блока воэ веденияв степень, вход второго блока выборки и хранения соединен с выходомустройства, а выход подключен ковторому входу элемента сраннения,подвижный контакт трехпоэиционного ключа соединен с выходом эле.мента сравнения, первый, второйи третий неподвижные контактысоединены со входами соответственнопервого, второго и третьего интегратора, первый вход второго сумматорасоединен с выходом первого интегратора, второй вход второго сумматораподключен к источнику опорного сигнала, первый вход блока с переменным коэффициентом соединен с выходомвторого блока возведения в степень,второй вход - с выходом второго сумматора, а выход подключен к первомувходу первого сумматора, первый входвторого блока с нелинейным коэффициентом передачи соединен с выходомисточника входного силнала, нторойвход - с выходом второго интегратора, а выход подключен ко второмувходу первого сумматора, третий входкоторого подключен к выходу третьего интергатора, первый выход блокауправления соединен с управляющимивходами первого и второго блоков выборки и хранения, второй выход блока управления соединен с управляющимвходом трехпоэиционного ключа,На чертеже представлена структурная схема устройства для возведения в степень.Устройство содержит источник 1 входного сигнала, перный блок 2 возведения в степень, первый блок 3 спеременным коэффициентом, первый сумматор 4, блок 5 управления, первый и второй блоки 6-7 выборки и хранения, второй блок 8 возведения в степень, элемент 9 сравнения,трехпоэиционный ключ 10, первый, второй, третий интеграторы соответственно 11, 12, 13, второй сумматор 14 источник 15 опорного сигнала, квадратор16, второй блок 17 с пемеренным коэффициентом передачи,Первый блок возведения в степеньвыполнен быстродействующим среднейточности, Второй блок возведения встепень является медленнодействую"щим, но обеспечивает точность работы,Устройство работает следующим образом.входной сигнал с выхода источникавходного. сигнала поступает на входпервого блока возведения в степень,на выходе которого образуется сигналсредней точности, пропорциональный,степени входного сигнала. Выходнойсигнал первого блока возведения встепень через блок 3 с переменнымкоэффициентом поступает на вход пер"60 65 от нуля при нулевом сигнале с выхода интегратора 11 и определяется в этом случае величиной сигнала источника 15.В момент Т - Ч величина выходного сигнала элемента 9 сравнения оканого сумматора 4, выход которото является выходом всего устройства.Сигналом с первого выхода блока5 управления подаваемым одновременно на управляющие входы первого б ивторого 7 устройств выборки я хранения, производится одновременная выборка нходного и выходного сигналов,которые затем хранятся н устройствахби 7,Выходной сигнал блока б выборкии хранения является входным сигналомвторого блока возведения н степень,После окончания времени переходногопроцесса во втором блоке возведенияв степень на выходе последнего устанавливается точное значение требуемого выходного сигнала, соответствующее значению входного сигнала н момент выборки, Этот,выходной сигналпоступает на один вход элемента 920 сравнения, на второй вход которогоподан сигнал с выхода схемы выборкии хранения,Выходной сигнал элемента 9 сравнения поступает на вход трехпозицион 25 ного ключа 10, переключаемого сигналами с выхода блока 5 управления,Блок 5 управления работает таким образом, что на первом его выходе, соединенном с управляющими входамиблоков 6-7 выборки и хранения образуется периодическая последовательность(с периодом Т) коротких импульсов, ана втором его выходе, соединенномс управляющим входом трехпозициокно 35 го ключа 10, образуются импульсы длительностью Т - То, отстоящие от начала импульсов выборки на время То,где Тд - фиксированный интервал времени, по длительности больший, чем40 время переходного процесса н ТМУ 8.В зависимости от величины сигналана выходе блока б выборки и храненияключ 10 подключает на время Т - Тодин из интеграторов 11, 12, 13 к ны 45 ходу элемента 9 сравнения.Если максимальный по величине выходной сигнал блока б выборки и хранения разбить на три уровня, то напервом снизу уровне сигнала оказына 50 ется подключенным интегратор 13, навтором - интегратор 11 и на последнем (третьем) - интегратор 12,. Выходной сигнал интегратора 11поступает на один иэ входов второгосумматора 14, на второй вход которого подается сигнал с выхода источника15 опорного сигнала. Таким образом,величина коэффициента передачи блока3, определяемая неличиной управляющего сигнала, оказывается отличнойв целом работает как точное и быстродействующее. Причем точность егоопределяется в основном блоком 8, абыстродействие - блоком 2 и не зависит от времени переходного процесса в блоке 845 Выходной сигнал источника 1 имеет широкий спектр ограниченный неР которой частотой Гм,7 т, и поэтому можно считать, что в среднем все интеграторы одинаково часто подключаются к выходу блока 9.50 55 Но погрешность блока 2 может быть представлена рядом Тейлера. Ограничиваясь только первыми тремя составляющими ряда., а именно постоянной.; (адцитивная составляющая погрешности), пропорциональной 1:ходному сигналу (мультиппикативная составляю 60 щая погрешности), пропор"иональной кквадрату входного сигна а (основнаячасть нелинейной составляющей погреш эывается пропорциональной Разности щходного "игнала устройства и точного значения сигнала, получаемого на выходе второго блока возведения в с 1 епень.Этот разностный сигнал элемента 9 сравнения через ключ 10 в зависимости от величины выходного сигнала блока 6 поступает на вход какого-либо одного из трех интеграторов 11, 12, 13При этом выходное напряжение интегратора 11 через сумматор 14 изме О няет коэффициент передачи блока 3, выходное напряжение интегратора 12 изменяет коэффициент передачи второго блока 17 с переменным коэффициентом передачи, Выходное напряжение интегратора 13 в сумматоре 4 добавляется к сигналам, поступающим на его другие входы, и в результате осуществляет смещение выходного сигнала. Выходные сигналы интеграторов, воздействуя на соответствующие блоки, стремятся свести к нулю разностный сигнал элемента 9 сравнения, Причем после того, как интегратор отключается от выхода элемента 9, он пере ходит в режим памяти и сохраняет неизменным свое выходное напряжение и тем самым постоянное значение соответствующих коэффициентов переда; чи блоков 3, 17 и смещения в блоке 3 О 4, Т.е, в устройстве осуществляется коррекция трех составляющих погрешностей - аддитивной, мультипликативной и нелинейной. После того, как в результате ряда переключениЯ ключа З 5 10 эти составляющие скорректированы, выходной сигнал с элемента 9 сравнения, поступающий на входы интеграторов, раван нулю и, следовательно, выходные напряжения интеграторов сохраняются неизменными, Это означает,40 что составляющие погрешности блока 2 скорректированы и все устройство ности) можно в качестве блока )6 использовать квадратор.Таким образом, все возможные составляющие погрешности блока 2 полностью скомпенсированны и все устройство в целом работает как безынерцио,ное и точное,При изменении внешних условий изменятся величины составляющих погрешности. Но они в результате ряда переключений ключа 10 будут вновьскомпенсированными.Следовательно, при изменившихсявнешних условиях устройство опять будет работать как быстродействующееи точное, Изменение внешних условийпроисходит гораздо медленнее, чемвремя отработки составляющих .погрешности, поэтому можно считать, что ив процессе изменения внешних .условийустройство работает как точное ибезынерционное.Реальное быстродействие предлагаемого устройства может быть в 100 иболее раз выше, чем у известного.формула изобретенияУстройство для возведения в сте .пень, содержащее источникопорногосигнала, блок управления, первый блоквозведения в степень, первый сумматор, выход которого является выходомустройства, второй блок возведенияв степень, вход которого соединен свыходом источника входного сигнала,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения быстродействия, вустройство дополнительно введены пер.вый блок выборки и хранения, элементсравнения, второй блок выборки ихранения, трехпозиционный ключ, первый, второй и третий интеграторы,второй сумматор, первый блок с переменным коэффициентом, второй блокс переменным коэффициентом передачи,причем вход первого блока выборкии хранения соединен с выходом источника входного сигнала, выход перво,);о блока выборки и хранения подключен к выходу первого блока воэведения в степень и к первому входублока управления, первый вход элемента сравнения подключен к выходупервого блока возведения в степень,вход второго блока выборки и хранения соединен с выходом устройства, а выход подключен ко второму входу элемента сравления, подвижный контакт трехпозиционного ключасоединен с выходом элемента сравнения, первый, второй и третийнеподвижные контакты соединены совходами соответственно первого,второго и третьего ннтергаторов,первый вход второго сумматора соединенс выходом первого интегратора,второй вход второго сумматора под7 б 3916Т, ИвановаАсталош Со ст а ни тельС, Патрушева Техред И. Корректор Е,Папи е П одпи сн оемнтета СССРоткрытийя наб., д. 4/5 Тираж 75 ВНИИПИ Государств о делам иэобр 3035, Москва, Ж6603/16 а нного к тений и Раушск лиал ППППатентф, г. Ужгород, ул. Проектн ая, 4 лючен к источнику опорного сигнала, перный вход блока с переменным коэФфициентом соединен .с выходом второго блока ноэведенияв степень, второй вход - с выходомвторого сумматора, а выход подключенк первому входу первого сумматора,первый вход второго блока с нелинейным коэффициентом передачи соединен с выходом источника входного сигнала, второй вход - с выходом второго интегратора, а выход подключен кко второму входу перного сумматора,третий вход которого подключен к выходу, третьего интегратора, первый выход блока управления соединен суправляющими нходами первого и второго блоков выборки и хранения, второйвыход блока управления соединен суправляющим входом трехпозиционного 5 Источники информации,принятые но внимание при экспертизе1. Бонч-Бруевич А.М. и др. Бесконтактные элементы самонастраивающихся систем, М с, 152-153, 1968,2. Авторское свидетельство СССРР 575658, кл, 6 06 С 7/20, 1975