Квадратор

Союз СфввтскикСфциалистическик Респубиик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ВИЛЬСТВУ(23)Приоритет -6 06 6 7/20 Государственный комнтет СССР но делам нзобретеннйн отнрытнй(53) УДК 6813 Э 5(088,8) Дата баубликоваиия описания 25. 02. 81. изобретения В.д. Циделко и Ю.В. Коклов Киевский ордена Ленина политехнический иионзуеимени 50-летия Великой Октябрьской социалистическойреволюции(54)КВАДРАТОР Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь эовано при построении аналоговых,цифровых и гибридных функциональнык 5вычислительных устройств, а такжев измерительных преобразователях иинформационно-измерительных системах.Известно устройство, в котором 10для получения нелинейной зависимости между входными сигналами используется кусочно-линейная аппрокси-.мация КЛА.Устройство содержит линейный аналого-цифровой блок, соединенный содним из входов сумматора, а такжесодержит функциональный цифроаналоговый цяок,вход которого соединен совходом устройства,а .выход подключенко второму входу сумматора,и цифровой1управляемый резистор, один конец которого соединен с выходом линейногоцифроаналогового блока, другойсоединен с шиной нулевого потенцкала, и управляющий вход соединен с выходом функционального цифроаналого- .вого блока 1,Известно также устройство, которое,содержит два последовательно соедк 2ненных регистра, выходы которых подключены ко входам цифроаналоговых преобразователей и линию задержки, а также содержит аналоговый интегратор, вход. которого соединен с прямым и инверсным выходами цифроаналоговых преобразователей, а выход интегратора является выходом устройства 2.Недостатками этих устройств является низкая точность преобразования и узкий частотный диапазон.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является квадратичный преобразователь, основанный на использовании кусочно-линейной аппроксимации (,КЛА) с коррекцией разности между исходной функцией преобразования и ее,приближенной 3),Этот преобразователь содержит выходной сумматор, ко входам которого подключены диодные элементы, первый вход каждого иэ которых соединен со входом преобразователя, а второй вход - с ксточииком опорного напряжения, а также содержит управляемый источник опорного напряжения, масштабный усилитель, квадратор и сумматор, ,первый вход которого через управляКвадратор содержит функциональный.преобразователь 1 квадрирующий элемент 2, масштабный блок 3, блок 4 Управления, промежуточный сумма- тоФ 5, выходной сумматор б, генератор треугольных функций 7, вход 8 и выход 9 квадратора.Вход квадратора 8 соединен с входами функционального преобразователя 1 и блока 4 управления. Выход блока 4 управления подключен ко входам функционального преобразователя 1 и генератора 7 треугольных функций, выход которого последовательно через квадрирующий элемент и масштабный блок 3 подключен к одному из входов 50 60 емый источник опорного напряжения, а второй вход непосредственно соединены со входом преобразователя, выход сумматора соединен со входами масштабного усилителя и квадратора, выходы которых подключены ко входам вы ходного сумматора.К его недостаткам следует отнести ограниченную точность преобразования, которая определяется на практике инструментальными погрешностями отдельных блоков,.а также низкий коэффициент использования входящей в состав преобразователя аппаратурыЦель изобретения - повышение точности и коэффициента использования аппаратуры.Поставленная цель достигается тем, что квадратор, содержащий функциональный преобразователь, квадрирующий,элемент, масштабный блок, блок управлении, вход которого подключен 20 ко входу устройства, промежуточный сумматор, и выходной сумматор, дополнительно содержит генератор треугольных функций, первый вход которого подключен ко входу устройства и 25 ко входу функционального преобразователя, а выход подключен ко входу квадрирующего элемента и к первому входу выходного сумматора, выход квадрирующего элемента подключен ко входу масштабного .блока, выход которого подключен к первому входу промежуточного сумматора, второй вход промежуточного сумматора подключен к первому входу выходного суммато ра, а выход промежуточного сумматора подключен ко второму входу выходного сумматора, к третьему входу которого подключен выход функционального преобразователя, выход выходного сумматора подключен ф к выходу устройства, выход блока управления подключен к управляющим вхо даМ. генератора треугольных функций, ,функционального преобразователя и масштабного блока.45На фиг. 1 представлена структурная схема квадратора; на фиг. 2 эпюры, поясняющие работу квадратора,промежуточного сумматора 5, к другому входу которого подключен выход генератора 7 треугольных функций. Выход сумматора 5 подключен ко второму входу выходного сумматора б, к первому и третьему входам которого подключены выходы функционального преобразователя 1 и генератора 7, треугольных функций соответственно. Выход блока 4 управления подключен к управляющим входам масштабного блока 3, генератора 7 треугольных функций 7 и функционального преобразователя 1.Квадратор работает следующим образом.эВходная величина Х поступает на функциональный преобразователь 1, который осуществляет аппроксимацию функции у = х кусочно-линейными отрезками (КЛА) и выдает на третий вход выходного сумматора б функцию уп(х) как одно из слагаемых результата.При этом функция разности Ь у(х)= =у(х) - х , которую в дальнейшем будем называть функцией коррекции первого рода (фиг. 26). Известно, что при выборе интервалов аппроксимации по аргументу равными между собой, т.е. Н=Н 2=НЗ==Н, где Н - некоторая константа, функции коррекции Ьу (х) для произвольных участков аппроксимации (1 1, 2, 3 ) абсолютно одинаковы. Максимальные значения Ь у,(х) могут быть определены по формулеЬугоахл Н /4где 1 - номер участка, и приходят ся посередине интервала Н, т.е. симметричны относительно середины,Входная величина Х поступает также на блок 4 управления, который содержит информацию о границах участ ков аппроксимации и выдает управляющие сигналы переключения при переходе с одного участка на другой в функциональный преобразователь 1 и на генератор треугольных функций 7, который вырабатывает функцию треугольной формы.Амплитуда каждого треугольника устанавливается равной максимальному значению функции коррекции первого рода Ьу(х). При этом получаем вписанные в сегменты функции коррекции равнобедренные треугольники. Треугольная функция 1(/ (х) поступает на первый вход выходного сумматора б и является вторым слагаемым ре-, зультата. Если ограничиться этими двумя слагаемыми, то остается не- устраненной погрешность аппроксимации, численно равная функции коррекции второго рода ЬЬ у(х) Ьу(М) - ф (х) (см. фиг. 2 в). При этом максимальные значения функции Ьду(х) определяются по формулеЬду(х)= Н/16.8 О 7 ЗЗЗ Формула изобретения д Квадратор,.содержащий функциональный преобразователь, квадрирующийэлемент, масштабный блок, блок управления, вход которого подключенсумматор и выходной сумматор, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности и коэффициента использования аппаратуры,квадратор дополнительно содержитгенератор трвугольнюс Функций, первый. вход которого подключен ко входуустройства и ко входу Функционального преобразователя, а выход подключен ко входу квадрирующвго элементаи к первому входу выходного сумма 4 О тора, выход квадрирующего элементаподключен ко входу масштабногоблока, выход которого подключен кпервому входу промежуточного. сумматора, второй вход промежуточногощ сумматора подключен к первому входувыходного суюсатора, а выход промежуточного сумматора подключен ковторому входу выходного сумматора,к третьему входу которого подключенО выход Функционального преобразоватвля, выход выходного сумматора подключвн к выходу устройства, выходблока унравлвния подключен к Управляющим входам генератора трем УГОльных Функцийю Функциональногопреобразователя и масштабного блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР66 У 377806, кл. 6 06 6 7/26, 1973.2. Авторское свидетельство СССР404097, кл. 6 06 6 7/28, 19733. Авторское свидетельство СССРМ 550650, кл, 6 06 6 7/20, 1977в 5 (прототип,где Н - длина одного интервала аппроксимации.В силу симметричности 4,у(х) относительно Н/2 достаточно рассмотреть подинтервал 0 хН/2. Функция коррекции второго рода запишется так дац К 1. Ьух 1- цх 1. Н х-х - - х: - х-х ,2 Н ) 2Й 2 С другой стороны для функции 6 (х) можно записать61 к).цк)к 1-Щк).ц)к)-к(цю)к 1- к-и - к ) .2 42 Принимая коэффициент Му К=4/Н , по-. лучим /(х) =х-х 1)у (х)что подтверждает сделанные выше выводы..Таким образом, на выходе промежуточного сумматора 5 образуется Функция ф (х), которая является Функцией коррекции второго рода. Она поступает на выходной сумматор б, где суммируется с у(х) и у (х), На выходе выходного сумматора 6 ПОЛУ- .чаем откорректированный результат :Преобразования вида ух с отсутствуютей методической погрешностью преобразования.Предлагаемый квадратор имеет высокую точЪость преобразования при сравнительной простоте устройства и при высоком коэффициенте использования входящей в его состав аппаратуры.:Более высокая по сравнению с известным точность достигаетсяблагодаря использованию генератора треугольных функций, что дает возможность испольэовать уэкодиапаэонДля устранения этой погрешности от аппроксимации треугольную функцию )1(х) подают на квадрирующий элемент, работающий в Узком диапазоне изменения аргумента, равным половине линейного отрезка аппроксимации, после чего его масштабируют с целью выравнивания амплитудных значений функции у (х) и полученной функции 9 (х ) =Ку(х )12 (см. Фиг. 2 г) а затем суммируют обе функции на промежуточном сумматоре 5 с целью выделения их разности 6 (х)=)(х)-9(х) (см. Фиг. 2 д). Оказывается, что в результате таких преобразований на выходе промежуточного сумматора 5 образуется функция Б (х), которая полностью совпадает по своим параметрам и в виду с функцией 6 Ьу(х) (Фиг. 2 е). Действительно, для треугольной функции для одного иэ участков аппроксимации можно записать- х, при О х -Н М Нх 1 =- - - х,при -4 хб М4 22 У ный квадратирующий элемент на вдвоеменьшем интервале аппроксимации. При этом требования по точности дляквадратирующего элемента снижаютсяв смысле инструментальной погрешности в 4 раза, что следует иэ вышеприведенных выражениЯ для Ау,О иАЬу,ц,. Коэффициент использования аппаратуры в предлагаемом квадраторе выше, чем в известных, так как генератор треугольных функцийслужит основой Формирования функцийкоррекции первого и второго родаЬу(х) и 5 (х), а также вспомогательной Функции 6 (х). В то же время визвестных устройствах для каждогослагаемого требуется свой воспроизводящий блок. С помощью предлагаемого квадратора можно воспроизводитьквадратичную Функцию для произвольного закона расположения узлов аппро ксимации, который заносится в блокуправления.807333ф (х)Фиг 13 (х ю (х)к) (фжеФ ( ВНИИПИ Эакаэ 295/76 Тираж 756 ПодписноФилиал ППП Патент , г. Ужгород, Ул, Проектная, 4