Устройство для воспроизведения скачкообразных функций

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пп 978164(23) ПриоритетОпубликовано 3011.82. Бюллетень М 44Дата опубликования описамия 30.11.82 Р 1 М Кз С 06 С 7/25 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Ульяновский политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ СКАЧКООБРАЗНЫХФУНКЦИЙ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано для построения ком.параторов и дискриминаторов уровнейсигналов, для моделирования сигнумфункции, детекторов нуля и пр..Известны устройства для воспроизведения скачкообразных функций, базирующиеся на использовании триггерныхэффектов в замкнутых активных электрических цепях с положительной обратной связью и двумя устойчивымисостояниями 11,Известны также устройства, построенные на компараторах 2) иусилителях (3 1 с отрицательной обратной связью.Недостаток триггерных устройствограниченные функциональные возможности из-эа трудностей одновременного варьирования тремя параметрами,Недостатком применения компараторовявляется малая точность, а устройства с усилителями требуют наличияузлов с идентичными релейными характеристиками, что трудно выполнимо.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство, содержащее источниквходного напряжения, сумматор, источник напряжения сдвига, первый ивторой источники опорного напряжения, усилитель, вход которого подключен к выходу сумматора, выход,являющийся выходом устройства,сое"динен с общей точкой источниковопорного напряжения, выполненных ввиде делителей, выходы которых через первый и второй диоды соединеныс третьим и четвертым входом сумматора соответственно 3).Однако известное устройство имеет низкую точность воспроизведенияфункции, обусловленную малой точностью и нестабильностью выходных напряжений, определяемых температурной нестабильностью напряжений надиодах. Источники опорного напряжения, выполненные на делителях, имеют общую точку, не соединенную с корпусом. Это затрудняет установкууровней выходных напряжений, так какпри регулировке они взаимно влияютдруг на друга.Другим недостатком известных Уст"ройств является несовместимость ихэлементной базы с базовой операциейнепрерывной логики (операция выборабольшего или меньшего из двух сигна,На вход сумматора поступают напряжения х с источника 1 входного напряжения, хо с источника 2 напряжения смещения и у - выходное напряжение устройства. Таким образом, выходное напряжение сумматора х 3, равное х 3= х+х 0+у, формируется путем сложения медианы у, аргумента х воспроизводимой функции и переменной х 0, задающей значение аргумента х, соответствующее переходу воспроизводимой функции у с нижнего на верхний уровень.Сумма напряжений х+х =х 3 может иметь значение, соответствующее трем областям х х, хсх х или хрх(без снижейия общйости здесь и далее полагаем, что хсх) .Выходное напряжение блока выделения медианы определяется выраже- ниями х 1 при х 3 х 1Для первой области х 3 х согласно (2) на выходе блока выделения медианы будет напряжение у =х, для третьей области хрх 1 - напряжение у = хПри формировании выходного напряжения в третьей области хсх х имеет место переходный процесс. Действительно, в начальный момент времени, соответствующий подаче входного напряжения, выходное напряжение у = х, В следующий момент времени иэ-за наличия однонаправленной циркуляции сигнала у по цепи положительной обратной связи выходное напряжение сумматора х 3=х 3+у=2 х 3. При и-ой циркуляции медианы у вы-ходное напряжение сумматора ха= пх 3, Процесс нарастания (при х 30) или убывания (при х ЗсО) эначейия переменной х осуществляется практичес 3ки мгновенно (с задержкой и, где С время одной циркуляции сигнала по контуру обратной связи) и прекращается при выходе значения напряжения х 3 в первую или третью зону.Отсюда следует, что в установившемся режиме при х 30 выходное напряжение равно у = х , а х О выходное напряжение у = х.Таким образом, для любых значений аргумента х воспроизводится функциявида (1).При практической реализации устройства необходимо обеспечить условие однонаправленности циркуляции сигнала в замкнутом контуре обратной связи, что обеспечивается при выполнении блока, выделения медианы 3Цель изобретения - повышение точности воспроизведения функции.Поставленная цель достигается тем, что устройство для воспроизведения скачкообразных функций, содержащее сумматор, первый и второй входы которого соединены с источниками входного напряжения и напряжения смещения соответственно, и источники опорного напряжения, содержит блок выделения медианы, выход которого является выходом устройства и соединен с третьим входом сумматора, выход сумматора подключен к первому входу блока выделения медианы, второй и третий входы которого соединены с источниками опорного напряжения.Кроме того, блок выделения медианы содержит узлы выделения минимального и максимального напряжения, причем выход узла выделения максимального напряжения является выходом 20 блока выделения медианы, первый, второй и третий входы которого соответственно соединены с первым и вто- рым входами узла выделения минималь-, ного напряжения, и с первым входом 25 узла выделения максимального напряжения, второй вход которого соединен с выходом узла выделения минимального напряжения.Блок выделения медианы содержит 30 узел выделения максимального и мини мального напряжения, причем выход узла выделения минимального напряжения является выходом блока выделения медианы, первый, третий и второй 35 входы которого соответственно соединены с первым и вторым входами узла выделения максимального и с первым входом узла выделения минимального напряжения, второй вход которого соединен с выходом узла выделения максимального напряжения.На фиг.1 представлена схема уст" ройства; на фиг.2 - график воспроизводимой Функции. на фиг 3 - блОк 45 выделения медианы, вариант выполнения.Устройство содержит источник 1 входного напряжения, источник 2 напряжения смещения, первый х и второй х источники опорного напряжения соответственно 3 и 4, сумматор 5, блок б выделения медианы с первым, вторым, третьим входами, соответственно 7-9, выходом 10 и состоящим из узла выделения минимального 11 и узла выделения максимального 12 напряженийНа фиг.2 представлен график функции, воспроизводимый устройством и описываемый выцржением 60у=к БрЕ (х-х)+кв+ (х-х 0)(1)Варйайт реалйзаКйи блока выделения медианы (фиг,3) с входами 7-9, выходом 10, выполненный на узлах вы- делениЯ минимального 11 и максималь978164 Формула изобретения на современных амплитудных селекторах, являющихся активными элементами.Максимизирующий и минимизирующий амплитудные селекторы осуществляют операцию выбора большего у =щах(х,х 2) и меньшего у"= щ 1 п(х,х ) из двух сигналов х и х. Амйлитудные селекторы являются базовыми элементами моделирующих устройств, реализующих соотйошения непрерывной логики. Отсюда следует совместимость элементной базы устройств, реализующих пред- лагаемое устройство с элементным базисом (амплитудные селекторы) устройств непрерывной логики.Современные амплитудные селекторы, схемотехника которых продолжает совершенствоваться, а параметры улучшаются, имеют высокую точность (так например, напряжение смещения между включенным входом и выходом дости гает десятков сотен микровольт). Поэтому при выполнении предлагаемого устройства на амплитудных селекторах обеспечивается более высокая точность воспроизведения Функции, чем у 25 прототипа, у которого точность воспроизведения функции зависит от изменения падения напряжения на открытом диоде, которое зависит от температуры и от стабильности источников 30 напряжения питания.Предлагаемое устройство позволяет осуществить изменение (изменения) любого (любых) переменных х, х, х х, причем одни из выводов этих ис точников соединены с общей шиной устройства, что значительно упрощает установку значений Функции.Таким образом, предлагаемое устройство значительно повышает точ ность воспроизведения функции и устраняет существовавшую ранее несовместимость элементной базы моделирующих устройств, использующих н качестве элементарных скачкообРазнУю ФУнкцию, 45 и устройств, использующих в качест. - ве элементарных функции выбора. 1. Устройство для воспроизведения скачкообразных функций, содержащее сумматор, первый и второй входы которого соединены с источниками входного напряжения и напряжения смещениясоответственно, и источники опорногонапряжения, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью понижения точностивоспроизведения функции, оно содержит блок выделения медианы, выходкоторого является выходом устройства и соединен с третьим входом сумматора, выход сумматора подключенк первому входу блока выделения ме"дианы, второй и третий входы которого соединены с источниками опорногонапряжения,2, Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок выделения медианы содержит узлы выде"ления минимального и максимальногонапряжения, причем выход узла выделения максимального напряжения является выходом блока выделения медианы,перный, второй и третий входы которого соответственно соединены с первым и вторым входами узла выделения минимального напряжения и с первым нходом узла ныделения максимального напряжения, второй вход которогосоединен с выходом узла выделенияминимального напряжения,3. Устройство по п.,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок выделения медианы содержит узел ны-.делЕния максимального и минимальногонапряжения, причем выход узла выделения минимального напряжения является выходом блока выделения медианы, первый, третий и второй входыкоторого соответственно соединены спервым и вторым входами узла выделения максимального и с первымвходом узла выделения минимальногонапряжения, второй нход которогосоединен с выходом узла выделениямаксимального напряжения,Источники информации,принятые но внимание при экспертизе1, Фельдбаум А,А Вутковский А.Г.Методы теории автоматического управления. М.,Наука, 1971,с.272-274. 2.Шило В.Л, Линейные интегральныесхемы. М., Советское радио, 1979,с. 222, рис, 5.3,а.3, Кори Г., Кори Т. Электронныеаналоговые и аналогоциФровые вычислительные машины. М., фМир 1, 1967,ч. 1, с. 289, рис. 6.13 б,каз 9220/65 Тираж ПодписноВНИИПИ Государственно ССРпо делам изобретен113035, Москва, Ж,ф д 4/5 731го комитета С ий и открытийРаушская наб филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4