Устройство для возведения в куб

(5114 С Об С 7/ ЫЙ ИОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТНРЦТ ГОСУДАРСТВ ПО ДЕЛАМ И ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ескии ино СССР19 б 2,СССР1976. НИЯ В КУБк области хники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕ(57) Изобретение относитсяаналоговой вычислительной т ЯО, 12838 ОЗ Цель изобретения - повьппение точности. В устройстве на вход узкодиапазонного кубатора подается сигнал второй ступени аналого-дискретного преобразования, что позволяет снизитьдля него требования по точности. Использование выходного сигнала узкодиапазонного квадратора для реализацииполиномов второй и третьей степениразложения кубической параболы позволяет сократить аппаратурные затраты.Лля зтого в схему допслнительно введены две группы управляемых клюЧей,а узкодиапазонный кубатор подключенк выходу второго сумматора. 2 ил.Изобретение относится к аналоговойвычислительной технике, Цель изобретения - повышение точности.На фиг,1 приведена структурная 5 схема устройства для возведения в куб; на фиг,2 - один из возможных вариантов выполнения пороговых элемен-. тов.Устройство для возведения в куб на фиг.1 содержит первый сумматор 1 один из входов которого является входом устройства, пороговые элементы (ПЭ) 2,3 и 4 первой группы 5, второй сумматор 6, пороговые элементы 7,8 и 9 второй группы 10, ключи 11, 12 и 13 первой группы 14, ключи 15, 16 и 1/ второй группы 18, ключи 19,20 и 21 третьей группы 22, третий сумматор 23, клочи 24, 25 и 26 четвер 20 той группы 27, кубатор 28, квадратор 29, ключи 30,31 и 32 пятой группы 33, четвертый сумматор 34. Выход сумматора 34 является выходом устройства,2511 ороговый элемент на Фиг.2 содеркит первый 35, второй 36 компараторь. сигнала, первый 37 и второй 38 источники опорного напряжения разного знака, элемент ИЛИ 39, элемент И 40, инвертор 41, управляемые ключи 42 - 46.30 Пороговый элемент имеет информационный вход 47 и вход управления 48, первый 49 и второй 50 ныходы управления, выходы 51, 52 и 53 опорных сигналов, на которых действуют опорные 35 напряжения, используемые для формирования опорных сигналов Х;(Х ); Х(Х 1); Х соответственно, У пороговых элемейтов первой группы 5 ключ 46 и клемма 53 отсутствуют, следова тельно выходы 51 - первый, а 52 второй, У пороговых элементов второй группы 10 первый - 51, второй - 53 и третий в . 52 выходы опорных сигналов,Устройство для возведения в куб работает следующим образом. Входной аналоговый сигнал подается на вход 47, связанный с входами компараторов 35 и 36, Допустим, что 50 полярность входного сигнала положительная, а его величина превышает порог срабатывания компаратора 35. Тогда, на его выходе установится сигнал, соответствующий "1", который открыва ет ключ 42, а также через элемент ИЛИ 39 поступает на вход элемента И 40 и на выход 50, На вход 48 подается сигнал управления, снимаемый с второго выхода управления порогового элемента, порог срабатывания которогоболые, чем у рассматриваемого, Онинвертируется в блоке 41 и поаетсяна второй вход элемента И 40. Такимобразом, на первом выходе управления49 сформируется "1" в том случае,если сработал компаратор 35 и на входе 48 действует сигнал, соответствующий "0". Выходной сигнал компаратора35 открывает ключ 42, через которыйподается опорное напряжение соответствующего знака с источника 37 наключи 44 и 45. Знак опорного напряжения, подаваемого на ключ 46 (формирование сигнала, соответствуюгего Х),не изменяется, Управление ключами 4445 и 46 осуществляется выходным сиг:алом блока 40. При отрицательнойполярности входного сигнала срабатывает компаратор 36, открьваюций к 1;юч43, через который на к:почи 44 и 45подается опорньй сигнал с выхода источника 38. Следовательно, если ГД)1 Н;1 и на входе 48 сигнал равен0 , г-й пороговый элемент формируетдва сигнала управления и тои о:орньхсигнала (два спорных сигнала для ПЭгруппы 5), Здесь Ц ; - модуль порога срабатывания 1.-го порогового элемента, У ПЭ, настроенного на первыйпорог срабатывания, Ц. =(1, , выход50 нс используется 1 сг у ПЭ, настроенного на максиь 5 альнь:й порог срабатывания, на входе 48 г 5 остоянно; ейству 11 11е т 0 ( з а з емг 1 я е т ся ) ,Устройство для возведения в куб структурная схема которого представлена на фиг.1, работает следующим Ооразом. Входнон сг 5 пал Х подастся а информационные входы пороговых элементов 2,3 и 4 группы 5 и четвертьгй вход сумматора , Сработавший роговый элемент группы 5 формирует с необходимым знаком сигнал, пропорциона 5 гьный значению опорногоХ;, сигнал пропорциональный значению Х сипал для уп 1 Явления соответствующими ключами из групг. 14 и 22, сигнал для управления (блокирования) пороговым элементом, уровень срабатывания которого ниже чем у рассматриваемого. Сигнал Х подается на вход сумматора 1, где вычитается (алгсбраически-складывается) с входным сигналом Х, На выходе сумматора 1 формируется сигнал Х=1Х-Х;), который пода.ется на первый вход второго сумма+Кхз,15 Если положить здесь коэффициенты передачи равными 25" (Х-Х -Х)+Кгз Х,з 12838тора б, на сигнальные входы ключей11,12 и 13 группы 14, на информационные входы пороговых элементов 7,8 и9 группы 10. Здесь К, - коэффициентпередачи сумматора 1. Сработавший пороговый элемент группы 10 формируетс необходимым знаком опорные сигналы,пропорциональные значениям Х .; Хг.,Х, сигнал для управления соответствующими ключами из групп 18,33,27, 10сигнал для блокирования работы порогового элемента, уровень срабатываниякоторого ниже, чем у рассматриваемого. Сигнал Х подается на вход сумматора 6, где вычитается из сигналаХ=К,(Х-Х), На выходе сумматора 6формируется сигналХ,=К, К,(Х-Х,-Х,),где К 9 - коэффициент передачи сумматора 6. 20Сигнал подается на входы узкодиапазонного кубатора 28 и квадратора29, на выходах которых действуют сигналы соответственно Кз Кз (Х Х Х.)з Х:К Кг Кг 78 26 6 1 29 29с(Х-Х; -Х ) г .Сигнал Х 9 подается на вход третьего сумматора 23, на другие входы которого подаются сигнал Х через ключи 15,16 и 17 группы 18, сигнал с выходов пороговых элементов группы 10 (клемма 53), пропорциональный Хг;. Следовательно, на выходе сумматора Сформирован сигнал35"де Кр 1 Кгз40Кгз - коэффициенты передачисумматора 23 по соот-ветствующим входам.Если коэффициенты передачи сумматора 23 положить равными 45 03 4дов пороговых элементов 2,3 и 4 группы 5; сигнал Х через ключи 11, 12 и 13 группы 14 с коэффициентом передачи Ксигнал Х ; сигнал Х 9 через ключи 30,31 и 32 группы 33 с коэффициентом передачи К ; сигнал Хгэ через ключи 24,25 и 26 группы 27 с коэффициентом передачи К,Таким образом, на выходе сумматора 34, являющегося выходом устройства, действует сигнал к =Зх к =Зх,кК 9 К 1 К 2 БмК з 33129то сигнал на выходе сумматора запишется в виде Х - К Кзкз (Х Х Х, )3+3.К КЭКЗ (Х-х, -+Кхз - Кхзгде К=К 2 Я К К,- обший коэффициент1ГреОбразования устройства,Как видно из приведенных выше формул, нелинейному преобразованию подвергается не вся величина входногосигнала Х, а лишь разность между входным и некоторыми опорными сигналами,Х, и Х, Это позволяет расширить динамический диапазон сигналов для применяемых в схеме квадратора и кубатора, а также уменьшить влияние из погрешностей на общую погрешность преобразования,Пусть известны величины абсолютныхмаксимальных погрешностей на выходахузкодиапазонных квадратора - 7 з1 ГНикубатора - Ь 2 . Тогда, опуская коэффициент преобразования К, сигнал наВьГХОце устройства с учетом погрешностей можно записать в видето сигнал нг выходе сумматора 23 можно записать в видеХ 2 Г(Х-Х;-Х)г+2 Х,(Х-Х;-Х;)+Хг=(Х-Х )г Сигнал Х через ключи 19,20 и 21 группы 22 с коэффициентом передачи К"39 подается на входы четвертого сумматора 34, На входы сумматора 34 также подаются сигнал, пропорциональный Кхз, с вторых выходов пороговых элементов 7,8 и 9 группы 10; сигнал, пропорциональный КХ 31, с вторых выхоХ =Х +4 ш= (Х-Х - Х) 3 + 7 згпз+ЗХ(Х Х-Х;) +д, +ЗХ,(Х-Х;-Х,)+Хз+ЗХ (Х-Х;-Х)+ь +2 Х,(Х-Х - Х )+Х"+Зхгх х(Х - Х )+Х 1Приведенная к выходу устройства погрешность преобразования запишется в виде Л;, Ьгщ Зд 1,з 1По определению-Х 2 Л 2,-,Х 28 где,1 - приведенная к выходу погрешность квадратора 29;Х.-(Х-Х -Х )1 2 т 5 максимальный выходной сигнал квадратора 29;приведенная к выходу погрешность кубатора 28; Х =(Х2 Я-Х -Х ) в максимальн выходной сигналкубатора 28.Обозначим П=Х/(Х-Х ) ; ш=(Х-Х;), /(Х-Х; - Х;)1,откуда Х =и т(Х-Х;-Х), где и и ш - 15коэффипиекты расширения первой и второй ступени аналого-дискретного преобразования сигнала Х, С учетом того,что Х, Хи ",/Х;С 1, привеценнаяк ьыходу устройства погрешность имеет 20 Вид формула изобретения Устройство для возведения в куб, содержащее первый сумматор, подклюБеныьй первым входом к информационному входу устройства, соединенному с информационными входами пороговых элементов первой группы, первые выходы опорных сигналов которых подключены к второму, тгетьему и четвертому 11( 1 --- +6 . - .Д п 3 2 2 12 в 2Таким образом показано, что погрешность узкодияиазонного кубатораослабляется ипР раз в общей погрешности преобразования. В прототипеобеспечено ослабление погрешности кубатора в и раз.30Описание и структурная схемаустройства по фиг,1 составлены дляслучая п=ш=3.Среди положительных качеств предлагаемого устройства следует отметить высокую точность преобразования,широкий динамический и частотньй диапазон входньх сигналов, определяемъйв основном быстродействием аналоговыхпереключателей. Заметим, что при соОтвРтствующем Вь;бОрР знЯчений и и езаданная методическая погрешностьпреобразования может быть достигнутабез применения узкодиапазонного кубатора, Например, при п=ш=5 приведенная 215к выходу методическая погрешностьсхемы, ке содержащая узкодиапазонньйкубатор, составляет ме 0,01%,входам первого сумматора, РОРдикскного выходом с икформа;ионными входами пороговых элементов второй группы, информационными входами ключей первой группы и первым входом второго сумматора, соединенного выходом с икфорьациокными входами ключей второй группы и входом квадратора, первый управляемьй выход каждого 1-го порогового элемента первой и второй Гругн под - ключены к управляющему входу (1+1)-го порогового элемента в соотгетствуюшейгруппе, а управляющие входъ 1 первыхпороговых элементов первой и второйгрупп подключены к шине нулевого ьотенциала вторые у,.раьляюяие ь:ходьПОРОГОВЫХ ЭЛЕМСТ 01, ПСРВОЙ ГРУП 1 Ь 1 ПОДключены к управляющим Входам соответствующих ключей первой и трстьей 1 рупп,11 ерВье ВыхОды 0 оркых си. капов ОрогоВ ых э 1. е м е ы т 0 в в т 00 й "р 2ы г 0 н к 2 12ены к Второму третьему и чеЬерт 01 увходам второго сумматора вторысУПРаВЛЯЮЩИЕ ВЫХОДЫ ПОРОгоВЬ:, РЛЕМЕКтов второй Группы ГокОчс:. к :иряв -ляющим входам соответствующих кгючейвторой группы, подключенных выходамиК ПЕРВОЙ ГРУППЕ ВХО,;ОВ ГРР.Его СУМ -матора, соединенного второй группойвходов с вторыми выходаи сигналовпороговых элементов второй группы,дополнительный вход и выхол третьегосумматора соединены соответствек 10 с выхОдом кВядрятОра и и 1 ормяционнъм 11 Входями ключси трРтьей Групгь, ВьХОды ключей первой и третьей групп соединены соответственно с черной и второйгруппами входов четвер гого сум: торг.выход которого является выходомустройства, Выход узкодяпазонкого ку -батора подкгночен к допо; - ,Н 21 е.п;к.мувходу четвертОГО суммятОря 0 т : ич ающ е е с я тз: Что, с:ельюповышения точности, В него Введены четвертая и тятая группы ключей, вход узкодиапазонного кубатора подключен к выходу второго сумматооа и информационньм входам ключей четверГОЙ ,ппы, выходы ксторых подключены к ретьей группе входов четвертого су.".Матора, четвертая, пятая и шестая группы входов которо-. о соетискъ соОтВетственно с выхода 11 ключей пятойГруппыз Вторьми Выходами Опорь;х сигналов пороговых э 2 ементов первой группы и третьими выходами Опоршх сигналов пороговых элементов второй группы, управляющие иходь ключей четв ВЕРтОй И ПЯтОй груПП СО=диКЕК1283803 управляющими входами соответствующих ключей второй группы, информационные Составитель Н.ЗайцеРедактор В.Ковтун Техред К,Попович рректор М,Максимишинец раж 670го комитета ССий и открытийаушская наб д Подписное 4/ Заказ 7444/4 Р ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035, Москва, Ж, Производственно-полиграфичес входы ключей пятой группы подключенык выходу квадратора. едприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4