Устройство для определения аргумента вектора

(51)М. Кл,3 6 06 6 7/22 Государственным комитетСССР ио делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АРГУМЕНТА ВЕКТОРАИзобретение относится к областианалоговой вычислительной техники иможет быть использовано в устройствах Преобразования координат и измерения сдвигов фазы.Известно устройство для определения аргумента вектора 1,1) , содержащее логарифмические Функциональные генераторы, элементы суммирования и вычитания напряжений, запоминающий блок, блок нелинейной коррекции, коммутаторы и блок калибровки,Его работа основана на аппроксимации Функции аргумента логарифмическими функциями ортогональных составляющих.К недостаткам известного устройства относятся низкая точность вычислений, ограниченный диапазон определяемых углов (в пределах 30 одного квадранта), низкое быстродействие и большая сложность, обусловленные наличием механических переключателей, блоков калибровки и коррекции,Наиболее близким по техническойсущности является устройство для определения аргумента вектора, содержащее логарифмические. блоки, подключенные к элементу вычитания, выход которого связан с антилогарифмическим блоком 2)5 Устройство решает в неявном виде соотношение 1,2 т 16к)1 О "як 7 ррах =ситФх (1).1Прн этом погрешность аппроксима"ции аргумента не превышает 0,7 о,Недостаток прототипа состоит вограничении вычислений первым квадрантом и в ограничении динамчческогсдиапазона изменения ортогональныхсоставляющих величиной 40 дВ.Целью изобретения является рас шнрение диапазона определяемых аргументов до четырех квадрантов, атакже расширение динамического диапазона изменения входных напряжений.Цель достигается тем, что уст ройство для определения аргументавектора, содержащее два нслинейныхблока, входы которых подключены квходам устройства, соответствующимортогональным составляющим вектора,щими входами элемента вычитания, выход которого соединен с входом первого антилогарифмического блока, содержит суммирующий элемент, второй антилогарифмический блок и регистрирующий прибор, выходы нелинейных блоков соединены с соответствующими входами суммирующего элемента, выход которого соединен с входом второго антилогарифмического блока, выходы антилогарифмических блоков подключены к регистрирующему прибору, при этом нелинейные блоки выполнены в виде блоков воспроизведения характеристики обратного гиперболического синуса.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - одна из возможных реализаций с конкретным выполнением отдельных блоков; фиг.3 иллюстрирует возможность выполнения антилогарифмических блоков как входных цепей операционного усилителяУстройство содержит нелинейные блоки 1, 2, суммирующий элемент 3, элемент вычитания 4, антилогарифмические блоки 5, б, регистрирующий прибор 7, позициями 8, 9 обозначены входы ортогональных составляющих век- тора, операционный усилитель 10, полупроводниковые диоды 11, 12, масштабируниций резистор 13, полупроводниковые триоды 14, 15, токозадающие резисторы 16-20, полупроводниковые диоды 21-24, операционный усилитель 25, масштабирукщий резистор 26.Устройство работает следующим образом.На входы нелинейных блоков 1,2 поступают входные напряжения Х и У, соответствующие ортогональным сос" тавляющим вектора в прямоугольной системе координат, Блоки 1, 2 осуществляют сжатие их амплитуды по логарифмическому закону без изменения полярности.На блоки 5 и 6 поступают напряже" ния, соответствующие сумме и разности логариФмов, т.е. логарифмам произведения и отношения ортогональных составляющих вектора; при этом роли суммирующего элемента Э и элемента вычитания 4 меняются в зависимости от номера квадранта: в первом и третьем квадрантах информация об отношении появляется на выходе элемента вычитания 4, во втором и яетвертом - на выходе элемента суммирования 3.Коэффициенты передачи элементов 3 и 4 устанавливаются близкими к 1,2Выходные напряжения схем суммирования и вычитания, соответствующие логарифмам отношения Х и У (1 п с 9 Ф ) в явном виде, но нелинейно связаны с искомой величиной агссд Х/У ф , В результате их прохождения через блок 5,6 с противоположным (относительно Ь сфФ ) характером нелинейности, вырабатывается выходное напряжение, приближающееся к линейному законуОьыхъ.огня х/М: в первом и третьемквадрантах за счет линейного изменения выходного тока антилогарифмического блока (дифференциального усилителя) 6, а во втором и четвертомблока 5 (см. Фиг. 2). Попеременнаяработа дифференциальных усилителейблоков 5 и б (с их насыщением и запиранием выходными напряЖениями боль шой величины, соответствующими логарифму произведения ортогональных составляющих спХЧ)ЬХ/1 ) обеспечивает непрерывность вычислений в пределах от 0 до 360 О.Наличие инверсных выходов элемен тов 3 и 4 способствует лучшей стабилизации средних токов усилителейблоков 5 и б.Математически работа предлагаемого устройства может быть пояснена 20 также следующим образом.При входных воздействиях Х и Увыходные напряжения нелинейных блоков 1 и 2 О:Р сугЪЯС Ц: Р сигЬЪ, (2) где Р - тепловой потенциал (26 МВпри 300 сК),Напряжения на выходах элементов3 и 430О,=,2 г,(агЬЪ Х .эЪЧ);04- ,22 Р,(дгЬ)ъХ - афган,(3) бвхО,) 2. г1 о 1 о О 4Т ф --- Ь тЬ 2. г 2 и,45 где 1 - суммарный ток, прочерез диОды или эмиттерныезисторов и определяемый рез,16, 19 е 20 вПри параллельном включенных цепей дифференциальныхлей, как показано на фиг. 2мах регистрирующего приборавается напряжение екающийепи трансторами и выход- силитена важи"7 развиУ)ф 1 ИОЫ(юЬЬ Х-агЬЪЧ). еделяется и выходилителя 25 (см.фиг.применение предло- а, обладающего хоро ислений в пределах ует созданию быстокодиапаэонных, ма- "к сиО,ь 1(сигьъ хаяси а) Аналогично опр ное напряжение ус Таким образом,женного устройств шей точностью выч 0-360 ц, способств родействующих ширгде 1,22 - их коэффициент передачи, 35 Нелинейные блоки 5 и б, составленные из встречно включенных выпрямляющих элементов - биполярных транзисторов или диодов, имеют проходную вольт-амперную характеристику вида 40 1 , Ологабаритных измерителей угловых координат н фазовых сдвигов. Формула изобретенияУстройство для определения аргумен 5 та вектора, содержащее два нелинейных блока, входы которых подключены к входам устройства, соответствующим ортогональным составлякщим вектора,а выходы соединены с соответствующими входами элемента вычитания, выход которого соединен с входом первого анти- логарифмического блока, о т л и ч а - ю щ е е с я тем,то, с целью расширения диапазона определяемых аргумен тов до четырех квадрантов, а также расширения динамического диапазона иэменения входных напряжений, устройство содержит суммирующий элемент, второй антилогарифмическийблок и регистрирующий прибор, выходы нелинейных блоков соединеныс соответствующими входами суммирующего элемента, выход которогосоединен с входом второго антилогарифмического блока, выходы антилогарифмических блоков подключены крегистрирующему прибору, при этомнелинейные блоки выполнены в виде.блоков воспроизведения характеристики обратного гиперболическогосинусаИсточники информации, принятые во внимание при экспертиэе1, Патент США 9 3792246,кл. 235-186, опубл. 1974.2. Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Ц. Шейнголда. М., "Мир", 1977, с, 380 (прототип),763917 ди деи суеюродаюие Я м мелет ЧивЫНСоставитель Г. Осипов Ре акто Н. Каменская Тех е Т.Маточка Ко кто В. Синицкая аказ 6Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и.открытий113035 Москва %-35 Ра ская .иаб. д. 4 5Филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная,