Устройство для генерирования функций

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ оо 851424(22) Заявлено 251279 (21) 2858000/18-24с присоединением заявки йо(5)М К 3 С 06 6 7/2 б Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ФУНКЦИЙ Изобретение относится к вычислительной технике, автоматике и может быть использовано в аналоговой и комбинированной вычислительной технике при воспроизведении функций5 методом кусочно-линейной аппроксимации.Известно устройвтво для генерирования функций, содержащее реверсивный счетчик, разрядные выходы которого соединены со входами дешифратора и со входами преобразователя код-напряжение, на выходе которого включен, интегратор, а также реверсивный кольцевой распределитель, генератор так товых импульсов, подключенный к регистру сдвига, и запоминающее.устройство 1 .Однако указанное устройство отличается сложностью схемы и большими 20 аппаратурными затратами.Известно также устройство для генерирования функций, содержащее постоянное запоминающее устройство, три цифроаналоговых преобразователя, выходы первого и второго из которых соединены с аналоговыми выходами третьего, два регистра, вход первого ,иэ которых подключен к первому выходу постоянного запоминающего устройства, 30 а выход - к первому цифроаналоговому преобразователю н входу второго регистра 2 .Несмотря на общую структурную сложность схемы, данное устройство не способно генерировать Функции разной полярности и таким образом, обладает ограниченными Функциональными возможностями.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для генерирования функ" ций, содержащее дешифратор, два операционных усилителя, генератор импульсов возбуждения, счетчик ординат, генератор периодических импульсов и блок ординат, выполненный в виде двух групп параллельно соединенных сегнетопьезоэлектрических трансформаторов 3.Недостаток такого устройства состоит в 1 ом, что;.импульсы на выходах сегнетопьезоэлектрических трансФорматоров содержат помехи типа "эвон", которые способствуют увеликчению погрешности при воспроизведении функции. Кроме того, указанное устройство предполагает только равномерное Квантование аргумента при аппроксимации функций, а зто в рядеслучаев является недостаточным для моделирования Функций с заданной погрешностью аппроксимации.Цель изобретения - повышение точности:и райдирения класса генерируемых Функций.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для генерирования Функций, содержащее группу двухвходовых сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, средний вывод каждого из. которых соединен с шиной нулевого потенциала, а выход подключен ко входу напряжения поляризации устройства и к первой обкладке соответствующего разделительного конденсатора, первый операционный усилитель, выход которого подключен кпервому входу второго операционногоусилителя, и генератор возбуждения,введены триггер возбуждения триггеруправления, .элемент И; интегратор,элемент задержки, делитель частоты,двухвходовой сегнетопьезоэлектричес- кий трансформатор исходного значенияФункции, группа пар элементов И, дополнительный разделительный конденсатор и регистр сдвига, каждый разрядный выход подключен к первым входам соответствующей пары элементов И группы пар элементов И, соединенных вторыми входами соответственно с первым и вторым выходами триггера возбуждения, а выходами - со входами соответствующих двухвходовых сегнетопьезоэлектрических трансформаторов группы вход запуска устройства соединен с первым входом триггера возбуждения и через последовательно включенные элемент задержки, триггер управления, другой вход которого соединен с выходом старшего разряда регистра сдвига, и элемент И, другой вход которого подключен к выходу генератора возбуждения, соединен со вторым входом триггера возбуждения и первым входом делителя частоты, второй вход которого подключен к выходу элемента задержки, третий входко входу управления устройства, а выход соединен со входом регистра сдвига, подключенного установочным входом к выходу элемента задержки, входы двухвходового сегнетопьезо" электрического трансформатора исходного значения Функции подключены к первому и второму выходам триггера возбуждения, средний вывод соединен с шиной нулевого потенциала, а выход подключен ко входу напряжения поляризации устройства и первой обкладке дополнительного разделительного конденсатора, вторая обкладка которого и вторые обкладки основных разделительных конденсаторов соединены соответственно со"входами первого операционного усилителя и интегратора, выход которого подключен ко второму входу второго операционного усилителя, а вход обнуления - к выходуэлемента задержки.На чертеже представлена структурная схема устройства для генерирова-ния функций.5Устройство содержит двухвходовыйсегнетопьезоэлектрический трансформатор 1 исходного значения Функциии группу. двухвходовых сегнетопьезоэлектрических трансформаторов 2, которые выходами соединены со входами3 напряжения поляризации и черезразделительные конденсаторы 4 подсоединены соответственно ко входампервого операционного .Усилителя 5 и 1 э интегратору б. Входы двухвходовыхсегнетопьезоэлектрических трансформаторов 2 через группу пар элементовИ 7 подключены к разрядным выходамрегистра 8 сдвига и триггеру 9 воз буждения, к выходам которого непосредственно подсоединены входы двухвходового сегнетопьезоэлектрическоготрансформатора 1 исходного значенияфункции. Регистр 8 сдвига соединен 25 через делитель 10 частоты и элементИ 11 с генератором 12 возбуждения.Вход запуска 13 связан с нулевым входом триггера 9 возбуждения и черезэлемент 14 задержки подключен к единичному входу .триггера 15 управления,третьему входу делителя 10 частоты,установочному входу регистра 8 сдвига и входу обнуления интегратора бвыход которого. подсоединен ко второму входу операционного усилителя 16.С выхода 17 снимается выходной сигнал устройства для генерированияфункций, а вход 18 управления служитдля управления коэффициентом деления импульсов, поступающих на вход 40 регистра 8 сдвига и таким образомпозволяет управлять величиной квантования аргумента. Двухвходовые сегнетопьезоэлектрические трансформаторы 1 и 2 идентичны и состоят из сек ции 19 возбуждения и генераторнойсекции 20, разделенных экранирующимэлектродом 21, соединенных с шинойнулевого потенциала, а также содержат выходной электрод 22 и два равных по площади входных электрода -информационный 23 и компенсационный24. Уровень поляризации и направление поляризации генераторной секции19 двухвходового сегнетопьезоэлектрического трансформатора 1 определяет знак и величину выходного сигнала устройства в начале генерированияФункции, а двухвходовых сегнетопьезоэлектрических трансформаторов2 - величину угла наклона соответст- Щ вующего участка аппроксимированнойФункции и знак производной воспроизводимого отрезка. Стрелками указанонаправление поляризации секции 20возбуждения и генераторной секции 19, д обеспечивающее получение на выходахтрансформаторов импульсов положительной полярности.Первый операционный усилитель 5усиливает выходные импульсы напряжения двухвходового сегнетопьезоэлектрического трансформатора 1 и преобразует их в постоянное напряжениена уровне амплитуды. Интегратор 6представляет собой операционный усилитель, работающий в режиме интегрирования, а его выходной сигнал припоступлении на вход импульсов напряжения изменяется по ступенчато-линейному закону, что позволяет моделировать функции, аппроксимированныекусочно-линейным методом.Устройство для генерирования функций работает следукщим образом.В исходном состоянии триггер 15управления находится в нулевом положении, сдвиговый регистр 8 обнулен, импульсы напряжения на входы 20сегнетопьезоэлектрических трансформаторов не поступают и поэтому напряжение на выходе 17 устройстваотсутствует.Начало работы определяется появ- р 5лением импульса запуска на входе 13,который устанавливает триггер 9 возбуждения в нулевое положение, дели.тель 10 частоты в исходное, подготавливает к работе интегратор .6(производит разряд конденсатора цепиобратной связи), записывает единицув младший разряд регистра 8 сдвигаи устанавливает триггер 15 управленияв единичное состояние. Вследствиеэтого импульсы генератора 12 возбуждения поступают через элемент И наделитель 10 частоты и счетный входтриггера 9 возбуждения и, посколькув начальный момент импульсы возбуждения поступают на входы трансформатора 1 и 2, то при этом на выходе 17второго операционного усилителя 16будет присутствовать суммарный сигнал: постоянное напряжение исходногозначения функции и ступенчато-изменяющееся напряжение первого линейного отрезка. Первый импульс, появляющийся на выходе делителя частоты 10,сдвигает единицу во второй разрядрегистра сдвига 8 и подключается сег- онетопьезоэлектрический трансформатор2 для воспроизведения второго линей- . ного отрезка. Воспроизведение последующих отрезков совпадает с очередной установкой более старших триггеров регистра сдвига 8 в единичное состояние. Процесс воспроизведения - Функций заканчивается в момент обнуления регистра 8 сдвига. При этом перепадом напряжения с высокого уровня напряжения в низкий на выходе щ самого старшего триггера регистра 8 триггер управления 15 устанавливается в нулевое состояние, прекращая поступление импульсов как на счетный вход триггера 9 возбуждения, так и д на вход делителя 10 частоты. Дляповторного моделирования функциинеобходимо на вход 13 подать импульсзапуска. Ввиду последовательного вовремени поступления импульсов воздбуждения на входы двухвходовогосегнетопьезоэлектрических трансформаторов 1 и 2 есть возможность значительно увеличить частоту импульсов возбуждения. А это, в свою очередь, приводит к тому, что ступенчато-изменяющееся напряжение на выходеинтегратора 7 будет более близкимк линейно-изменяющемуся. Кроме того,благодаря изменению информации, поступающей на вход 18 управления делителя 10 частоты, регулируется коэффициент деления частоты импульсов,т.е. варьируется число импульсов возбуждения, поступающих на вход сегнетопьезоэлектрических трансформаторов2, и одновременно с этим обеспечивается неравномерное квантование аргумента. Все отмеченное позволяет аппаратурно более точно обеспечитькусочно-линейную аппроксимацию, авместе с тем и точность .воспроизведения функций,Использование в предлагаемом устройстве для генерирования функцийтриггера управления, триггера импульсов возбуждения, элемента И, де"лителя частоты, регистра сдвига, интегратора, группы пар элементов И,двухвходового сегнетопьезоэлектрйческого трансформатора исходногозначения функции и группы двухвходовых сегнетопьезоэлектрических трансформаторов позволяет скомпенсироватьпомеху типа "звонф и таким образом,уменьшить погрешность аппроксимациифункции. Этому способствует такжевозможность технической реализациив предлагаемом устройстве неравномерного квантования аргумента за счетуправления коэффициентом частоты.Необходимо указать на широкие функциональные воэможности предлагаемогоустройства: оно позволяет воспроизводить широкий класс функций.Устройство реализовано на, элементах интегрального исполнения.формула изобретенияУстройство для генерирования функций, содержащее группу двухвходовых сегнетопьезоэлектрических трансформаторов, средний вывбд каждого из которых соединен с шиной нулевого потенциала, а выход подключен ко входу напряжения поляризации устройства и к первой обкладке соответствующего разделительного конденсатора, первый операционный усилитель, выход которого подключен к первому входу второго операционного усилителя, и генератор возбуждения, о т л и ч а851424 ВНИИПИ Заказ 6361 Тираж 745 Подписное Филиал ППП "Патентф, г.ужгород, ул.Проектна ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения классагенерируемых функций, в устройствовведены триггер возбуждения, триггеруправлений, элемент И, интегратор,элемент задержки, делитель частоты,двухвходовой сегнетопьезоэлектрический трансформатор исходного значенияфункции, группа пар элементов И, дополнительный разделительный конден-,сатор и регистр сдвига, каждый разрядный выход которого подключен кпервым входам соответствующей парыэлементов И группы пар элементов И,соединенных вторыми входами соответственно с первым и вторым выходамитриГгера возбуждения, а выходамико входам соответствующ х двухвходовых сегнетопьезоэлектрических трансформаторов группы, вход запуска уст-ройства соединен с первым входомтриггера возбуждения и через последовательно включенные элемент задержки, триггер управления, другойвход которого соединен с выходом,старшего разряда регистра сдвига,и элемент И., другой вход которогоподключен к выходу генератора возбуждения, соединен со вторым входомтриггера возбуждения и первым входомделителя частоты, второй вход которого подключен к выходу элемента задержки, третий вход - ко входууправления устройства, а выход соединен со входом регистра сдвига, подключенного установочным входом квыходу элемента задержки, входы двухвходового сегнетопьезоэлектрическоготрансформатора исходного значенияфункции подключены к первому и второму выходам триггера возбуждения,средний вывод соединен с шиной нуле вого потенциала, а выход подключенко входу напряжения поляризацииустройства и первой обкладке дополнительного разделительного конденсатора, вторая обкладка которого и вторые обкладки основных разделительных 15 конденсаторов соединены соответственно со входами первого операционногоусилителя и интегратора, выход которого подключен ко второму входу второго операционного усилителя, а вход 26 обнуления - к выходу элемента задержки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР р 9389519, кл. С 06 6 7/26, 1970.2. Авторское свидетельство СССР9385298, кл. 6 06 3 3/00, 1971.3. Авторское свидетельство СССРР 525122, кл. й 06 С 7/26, 1974 (прототип).