Устройство для вычисления функции

-П.П. Измеритизмерительнойкое радио",тельство СССР7/12, 1976.тельство СССР7/12, 1977.тельство СССР7/12, 1983 ЫЧИСЛЕН ащее перв лючатель о являют пер тор тв устр усре щии ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Жилинскас Рли отношения в радиотехнике, М., "Советс1975.2. Авторское свидУ 634295, кл. 6 06 С3. Авторское свидУ 640313, кл. С 06 С4. Авторское свидНф 1005079, кл, С 06(54)(57) УСТРОЙСТВОА- ВФУНКПИИ , содерА+ В сигнальные входы ко ся сигнальными входам торой переключатель и ильтр, выход которого801160440 А является выходом устроиства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения быстродействия и точности вычисления, в него введеныдва сумматора, два инвертора, усилитель с регулируемым коэффициентомусиления и генератор тактовых импульсов, подключенный к управляющимвходам переключателей, входы первогосумматора соединены с сигнальнымивходами устройства, а выход черезпоследовательно соединенные усилитель с регулируемым коэффициентомусиления и первый инвертор подключенк первому входу второго сумматора,второй вход которого соединен с выходом первого переключателя, а выходподключен к третьему входу второгосумматора, первому входу второгопереключателя, управляющему входуусилителя с переменным коэффициентомусилений и через второй инверторк второму входу второго переключателя, выход которого соединен с входомусредняющего фильтра.1 11Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в измерительной технике для подсчета коэффициента модуляции радиосигнала, относительных погрешностей и в аналоговых счетно-решающих устройствах для вычисления функции А - ВА + В(под А и В понимаются независимые переменные, заданные в виде однополярных напряжений),Известно устройство для вычислеА - Вния Функции в, основанное наА + В Формировании сигналов, пропорциональных величинам А и В, и их суммировании.Это устройствс позволяет уменьшитьА - В погрешность вычисления Функции --- 2 ОА+ В ; при близких значениях А и В, так как в нем сначала складывают А и В, поА Врознь находят --- и --- , инверА+В А+ВВ А 25 тируют --- и складывают с --- .А+ В А+ В При этом каждое делимое имеет величину, не близкую нулю, и погрешность деления меньше, чем при делении их разности, т.е, малой .величины 1 1.30 Однако это устройство имеет недостаточную точность и сложно в реализации, поскольку содержит в своем составе два блока деления. 35Известны устройства для вычисленияА - Вфункции -. воснованные на ФормиА + Вровании периодической последовательности импульсов с длительностью, 50 пропорциональной величине А и с периодом В, или (А+В), дальнейшей фильтрации, детектировании и суммировании этой последовательности 2 3 и 3.Однако данные устройства. также 55 имеют низкую точность вычисления Функции, так как точность устройства в основном определяется неидентичностью характеристик генераторов пилообразного напряжения, компараторов 50 и разнополярных пиковых детекторов, входящих в состав устройства. Кроме того, данные устройства имеют низкое быстродействие, определяющееся в основном большой величиной постоян ной времени усредняющего Фильтра.Наиболее близким к изобретению но технической сущности является устройство для вычисления функции А - Всодержащее компаратор, усредняющий фильтр, интегратор, источник опорного напряжения и два коммутатора, причем первый и второй сигнальные входы первого коммутатора являются соответственно первым и вторымвходом устройства, а выход подключен к входу интегратора, первый сигнальный вход второго коммутатора соединен с источником опорного напряжения, второй его вход подключен к шине нулевого потенциала, а выход соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу интегратора, а выход соединен с управляющими входами коммутаторов и входом усредняющего фильтра, выход которого является выходом устройства 4 3.Известное устройство имеет низкое ,быстродействие, так как его быстродействие определяется в основном постоянной времени усредняющего фильтра, которая выбирается из условияТг фРч Угде ТР - требуемая величина постоянной времени;д - относительная динамическаяпогрешность вычисленияА - ВФункции --- ;А+ В 1Х - период импульсной последовательности.Учитывая, что Х зависит от входных величин А и В, поэтому для повышения точности устройства необходимо Т выбирать при минимальных значенияхРА и В, т,е, большую постоянную вре" мени усредняющего фильтра. Однако большая постоянная времени усредняющего фильтра не позволяет обеспечить высокое быстродействие, а при уменьшении Р снижается точность устройства, а также динамический диапазон изменения сигналов А и В.Цель изобретения - повышение быстродействия и точности вычисления функции.Указанная цель достигается тем, что в устройство для вычисленияА - Вфункции --- содержащее первыйА + Впереключатель, сигнальные входы которого являются сигнальными входами устройства, второй переключатель и усредняющий фильтр, выход которого0 А+ 0 - кО )43. (2)Управляемый коэффициент передачи .(2) любой цепи равен)=К -(ор ргде К, - начальный коэффициент усиления8 - крутизна управления коэффициентом усиленияБ - управляющее напряжение.Учитывая, что К = О, Ур П, а ЯЮ) = Бр = сопвй, выражейие (2) будет иметь видеЕсли переключатели 4 и 5 находятся в другом положении (противоположно изображенному на фиг. 1), то в этом случае на выходе сумматора 2 имеет сигналр 1 62 В А+В(4)Генератор 6 тактовых ймпульсов, управляя переключателями 4 и 5, осуществляя принцип временного разделе ния сигналов, формирует иа входе усредняющего фильтра 7 переменный сигнал, имеющий форму меандра, ампли туда положительных импульсов которого равна 02, а отрицательных - 0.Усредняющий фильтр 7 проиэводйт усреднение этой последовательности импульсов и на его выходе ааеем сиг- нал 3 11 б 04является выходом устройства, введены,два сумматора, два инвертора, усилитель с регулируемым коэффициентомусиления и генератор тактовых импульсов, подключенный к управляющим входам переключателей,входы первого5сумматора соединены с сигнальнымивходами устройства, а выход черезпоследовательно соединенные усилительс регулируемым коэффициентом усиле.ния и первый инвертор подключен кпервому входу второго сумматора,второй вход которого соединен с выходом первого переключателя, а выход подключен к третьему входу второго сумматора, первому входу второго переключателя, управляющему входуусилителя с переменным коэффициентом усиления и через второй инвертор к второму входу второго переключателя, выход которого соединен свходом усредняющего фильтра,На Фиг. 1 изображена структурнаясхема устройства для вычисленияА - ВФункции в в в ; на фиг,2 - эпюры, 2 эА+ В.поясняющие принцип работы устройствасУстройство для вычисления ФункА. - Вции всодержит сумматоры 1 и 2,А + В,усилитель 3 с регулируемым коэффи 30циентом усиления, переключатели 4и 5, генератор 6 тактовых импульсов, выход которого подключен к управляющим входам переключателей 4 и 5,усредняющий,фильтр 7,и инверторы 8 и 359. Первый и второй сигнальные входыявляются соответственно первым и вторым сигнальными входами устройства,а выход усредняющего фильтра 7 - выходом устройства, входы сумматора 1 фсоединены соответственно с первым ивторым входом устройства, а выход -через последовательно соединенныеусилитель 3 с регулируемым коэффициентом усиления и первый инвертор 8 4с первым входом сумматора 2, второйвход которого подключен к выходу пе"реключателя 4, выход сумматора 2 соединен непосредственно с его третьимвходом, с управляющим входом усилите-Золя 3 с регулируемым коэффициентомусиления и с первым сигнальным входомпереключателя 5, и через второй инвертор 9 - с вторым сигнальным входомпереключатели 5, выход которого под- Иключен к входу усредняющего фильтра7, выход которого является выходомустройства. 40 4Устройство работает следующим об- разом.Пусть на первом входе устройства имеем сигнал А (фиг.2), на втором его входе сигнал В, а переключатели4 и 5 находятся в положении, как показано на фиг.1, При этом на выходе сумматора 1 имеем сигнал О, = А + В.На выходе. усилителя 3 с регулируемым коэффициентом усиленияОКО,О, (1) а на выходе сумматора 2 сигнал(11-КФ" 4 2 КФ В Д Во где Кф - коэффициент передачи усредняющего фильтра 7; Ь - линейный оператор сглаживания. Учитывая,. что если К8, полуим А - В Ц А+ В160440 3Достижение высокого быстродействия измерения функции А - ВобусловА + В лено тем, что в предлагаемом устройстве период следования генератора 5 6 тактовых импульсов не зависит от входных сигналов А и В и поэтому может быть выбран минимально возможным, а следовательно, при одной и той же погрешности с известным уст ройством, может быть выбрана малая постоянная времени усредняюшего .фильтра, т.е. получено более высокое быстродействие вычисления функции А - В 15Кроме того, в предлагаемом А+ Вустройстве динамический диапазон изменения сигналов А и В не влияет на быстродействие устройства, а источником погрешности является только 20 дрейф нуля операционных усилителей, на которых реализованы схемы устоойства. В известном устройстве источником погрешности являются нелинейность интегратора, нестабильность 25 источника опорного напряжения, гистерезис пороговой схемы компаратора и дрейф нуля операционных усилителей. Таким образом, в предлагаемом устройстве источников погрешностей меньше, чем в известном, а следовательно, оно имеет выше точность измеренияА - Вфункции - .А + ВВ качестве генератора тактовых импульсов может быть использован любой автоколебательный мультивибратор, переключатели могут быть реализованы на полевых транзисторах или на операционном усилителе. Сумматоры, инвертор и усредняющий фильтр могут быть также реализованы на операционных усилителях, Усилитель 3 с регу- лируемым коэффициентом усиления также может быть реализован на основе операционного усилителя или на биполярных транзисторах. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в высоком быстродействии и точности вычисления функции,1160440 Составитель С. БелТехред Л.Коцюбняк Решетник к олков Патент", г. Ужгород, ул. Проектн филиал Редактор Г.Заказ 3781/4 ВНИИП по 11303Тираж 7 осударс лам изо Москва,0 Подпис венного комитета ССС ретений и открытий Ж, Раушская наб.,