Устройство для моделирования нелинейных функций

(22) Заявлено 07.04,80 (2 ) 2907168/18-24 (51) М, Кл,Я 06 7/25 с присоединением заявки (23) Приоритет еввударетюный каапет СССР ав данаи нэоеретеннй . н открьпнй(72) Автор изобретен Л олгин ьяновский политехнический инст(71) Заявитель СТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИНЕЙНЫХ ФУНКЦИЙ 54) УСТР НЕна Изобретение относится к аналоговойвычислительной технике и автоматике,Известны устройства, выполняющие,отдельные нелинейные операции, содержащие диодные ячейки, делители напряжения и определенный усилитель 11 .Недостаток этих устройств состоит втом, что вид моделируемой функции определяет структуру устройства,Известны устройства для выдепениямаксимальных (минимальных) значенийиз совокупности входных сигналов,При этом переход из режима выделе. ния максимума к режиму выделения минимума в указанных знаках осуществляется изменением полярности включениядиодов 21 .Недостатком известных устройствявляются ограниченные функциональныевозможности, что не позволяет использовать их в качестве универсальных нелинейных бпоков в аналоговой вычисли.тельной технике и устройствах автоматики. Это обусловпено тем, что блоки в выделении максимума (минимума) по-зволяют моделировать только три видаразрывных функций.Данное устройство, построенноеунифицированной элементной базе, позволяет расширить количество воспроизво.димых (моделируемых) разрывных функций, Это соответственно расширяет функциональные возможности и универсальность устройства.10Цель изобретения - расширение функ-циональных возможностей за счет моделирования разрывных функций.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для моделирования 15нелинейных функций, содержащее блок выделения максимума или минимума, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с выходом первого источника опорного напряжения, введены блок выделения минимума или максимума, трй ичинопорного напряжения, сумматор и перекпючатепь, извод которого объединен со3 9227 входом устройства, первыи выход переклю. чателя соединен с первым неинвертирую- .щим входом сумматора, инвертируюший вход которого подключен ко второму выходу переключателя, второй неинвертируюший вход сумматора подключен к выходу блока выделения минимума (максимума), входы которого подключены соответственно к выходу блока выделения максимума или минимума) и к выходу 1 ф второго источника опорного напряжения.На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2-5 представлены выходные характеристики.Устройство содержит соответственно . 1 блоки 1 и 2 выделения максимума (минимума), один из которых работает в режиме выделения максимума (максимиэи- руюший селектор), а другой - в режиме выделения минимума (минимизируюший селектор). На входы блока 1 подаются входной сигнал Х от источника 3 опорного напряжения и опорный сигнал Х 1 от первого источника 4 опорного напряжения. На один иэ входов блока 2 подается сиг налот второго источника 5 опорного напряжения, а его другой вход соединен с выходом бпока 1,. Выходные сигнайыи Ч снимаются соответственно с выходов блока 1 и блока 2. В устройстве предусмотрен .сумматор 6 и переключатель 7,Устройство работает следующим обраэом.Если блок 1 является максимизируюшим, а блок 2 д. минимизирующим (фиг. 1), У:т цХХХ) и Ч:тлЧ,Х), тРф, Ч )( Я Х(х2. У т,Р, У (Я 401 1 1Если блок 1 является минимизирующим, а блок 2 - максимизирующим, то Уй тйт(М й Чр тяО (1,У) 14 Х ОРЧ М ЪМ 1, Ч ОРИ У)Кх Хх,х У 1(х При снятии выходного сигнала у с выхода блока 1 устройство воспроизводит функциональные зависимости .известного амплитудного селектора: модепирование зоны нечувствительности (фиг. 2 а), ограничение напряжений (фиг. 2 б), однополупериодное выпрямление ( Х = О илиО), формирование абсолютного значения знакопеременных сигналов (фиг, 3). 93 4При снятии выходного сигналас выхода блока 2 устройство воспроизводит разрывную функцию амппитудного дискриминатора с регулируемым порогом дискриминации (фиг. 4 а) и функцию двухстороннего ограничителя (фиг, 4 б). В частности при М = О или М О приходим к, так называемому; нуп детектору (дететор нуля) (фиг. 4 а) .Дапьнейшее расширение класса воспро иэводимых разрывных функций возможно путем суммирования и вычитания различных комбинаций , Ч, Х 1К и ХВ частности, при введении в устройство сумматора 6 (вычитателя) (фиг. 1) и при подаче на него входного Х и выходного Ч сигналов устройство будет моделировать функцию с регулируемой точкой разрыва Ч= Ч+ Х (фиг. 5 а) и функцию последовательного ограничения Ч= ф=- Х (фиг. 5 б).Ъредлагаемое устройство воспроизводит широкий класс разрывных функций, который включает практически все типовые нелинейности.1Базовым элементом дпя построенияустройства является блок. выделения максимума ( минимума),Дальнейшее расширение класса воспроизводимых функций возможно путем построения устройств на трех, четырех ит. д. блоках выделения максимума (минимума) при соответствующем увеличенииколичества источников опорных и входныхсигналов,Таким образом, предложено многофункциональное устройство для воспроизведения разрывных и аппроксимации монотонных функций, построенное на однотипныхлогических элементах.Устройство полностью заменяет рядтиповых функциональных преобразователей, применяемых в аналоговой вычислительной технике и автоматике (амплитудные дискриминаторы, детекторы нуля,компараторы уровня, двухсторонние параппельные ограничители, двухсторонниепоследовательные ограничители с регулируемыми уровнями ограничения и пр.).При этом структурная схема строитсяпо иерархическому принципу, а воспроиэводимь 1 й класс функций определяется суммой функций, воспроизводимых структурами первого (амплитудный селектор), второго и третьего уровня; Ч:Ч9 ЧЧ.5 922793 .6 Ф о р,м у л а и з о б р е т е н и я вертируюшим входом сумматора, инвертирукеций вход которого подключен к второУстройство для моделирования нет- му выходу переключателя, второй неинвернейных функций, содержащее блок выд тирующий вход сумматора подключен к ления максимума или минимума, первый 5 выходу блока выделения минимума или входкоторого является входом устройст-максимума, входы которого подключены ва, а второй вход соединен с выходом соответственно к выходу блока выделения первого источника опорного напряжения, максимума или минимума и к выходу втоо т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с рого источника опорного напряжения, целью расширения функциональных возможо ностей эа счет моделирования разрывных Источники информации, функций, в усгройство введен блок выде- принятые во внимание при экспертизе ления минимума или максимума, второй 1. Кори Г и Уорн Т. Электронные источник опорного напряжения, сумматораналоговые н аналогоцифровые вычисли- и переключатель, вход которого объеди- д тельные машины. М., фМирф, 1968, цен с входом устройства, первый выход с, 7-11. переключателя соединен с первым неин 2, Там же, с. 14 (пвототип). астиг. 5922793 Составитель В. Жовинскийва Техреди. Гайду Корректор С, Шекмар Ре Пуши 66 Тираж ВНИИТИ Государстпо делам иэобр 113035, Москва,Зека 732 Подлвенного комитета СССРетений и открытийЖ 38, Раушская йаб., д исн ал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная