Кусочно-нелинейный функциональный преобразователь

,СР983.ИОНАЛЬычисли примеировах завиляет вия имых, разов судАРственны 1 иОуитетО ИЗОБРетеиияу и ОтнРытиями гннт сса ОПИСАНИЕ(71) Томский политехнический институт им. С.11,Кирова(56) Смолов В.Б. и др. Время-импуль ные вычислительные устро . - М. Радио и связь, 1983, с.1Авторское свидетельст9 1137488, кл. С 06 С 7/(57) Изобретение относится ктельной технике и может найтинение, в частности, при модении широкого класса нелинейнсимостей. целью изобретенияповышение точности, быстродерасширение класса воспроизвофункций. Функциональный прео тель содержит генератор 1 синусоидального напряжения, два сумматора 2 и 9с программируемыми козффициентами передачи, два блока 3 и 5 выделениямодуля, формирователь 4 стробирующихимптльсов, усилитель-ограничитель 6,фазочувствительный выпрямитель 7,фильтр 8 нижних частот и блок 10 пороговых элементов.,Принцип действияпреобразователя основан на кусочно-не -липейной аппроксимации нелинейностейучастками центральных кривых второгопорядка. Исключение из структуры преобразователя контура автоматическогорегулирования, содержащего управляемый фазовращатель, выпрямитель ифильтр, позволяет повысить быстродействие и точность. Реализация аппроксимирующей фуннпли, содержащей донолнительньй член, позволяет повысить (точность аппроксимации и расширитькласс воспроизводимых функций. 2 з.п. Бф-лы, 5 ил.1562940 раммируемыми коэффициентами передачи, первый блок 3 выделения модуля, формирователь 4 стробирующих импульсов, 5второй блок 5 выделения модуля усиЭлитель-ограничитель 6, фазочувствительный выпрямитель 7, фильтр 8 нижних частот, второй сумматор 9 с прог.раммируемыми коэффициентами передачи и блок 10 пороговых элементов," Р П )Г "ч +С П Куу 7 1 эесли 1 -Пх 11 хмф х;- х где р,(Б ) Р 1 х О, если Пх ОхПх 7 П х 1+1 30е,копонапже и 5 частоту следования ратора 11 пополам. выходных импульсов еля 4 показана на ф онизации триггера1 на управляющий в тся синхронизирующи льсов довательм Форми Для енераел омп сл иг.5 ова о иггеральс Пуд пода и Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике .и можетнайти применение в счетно-решающихустройствах различного назначения,где гребуется воспроизведение широкого класса нелинейных зависимостейЦелью изобретения является повышение точности, быстродействия ирасширение класса воспроизводимых,функций,На фиг,1 приведена блок"схема преобразователя; на фиг.2 - схема Формирователя стробирующих импульсов;на фиг.З - схема сумматора с программируемыми коэффициентами передачи;на фиг,4 - диаграмма напряжений, поясняющая функциональное преобразование; на Фиг.5 - эпюры вь 1 ходных напряжений некоторых элементов схемы преобразователя.Функциональный преобразовательсодержит генератор 1 синусоидальногонапряжения, первый сумматор 2 с прогпереключательная функПБ . -напряжения срабатыванияМф х.,Бпороговых элементов, соответствующие границамучастков воспроизводимойкусочно-нелинейной авиБ 11 - параметры воспроизводих о 1зо 1СК Б мой кривой на 1-м уча 1 ф .1 ф ф 1стке.В точках сопряжения участков просходит дискретное изменение указанных параметров.При С =0 уравнение (1) соответствует на 3-м участке уравнению эллипса где Ухо Б- напряжения, опФ хо 1о 1ределяющие положение центра эллипса;13, П =К Б - полуоси эллипса.ф 3Введение дополнительного членаС Б в уравнение эллипса позволяетхвыполнить деформацию эллипса вдольоси аргумента, что дает возможностьповысить точность такой аппроксимации, расширяет ее функциональные возможностиПреобразователь работает следующим образом,Формирователь 4 стробирующих импульсов (фиг.2) содержит кожаратор 11 и 1 К-триггер 12,Двухвходовой сумматор с программируемыми коэффициентами передачи (фиг.З) содержит первый 13 и второй 14 блоки памяти коэффициентов передачи, первый 15 и второй 16 умножающие цифроаналоговые преобразователи и выходной суммирующий усилитель 17.Преобразователь реализует кусочно- нелинейную функцию, описываемую урав- нением На выходе сумматора 2 формируетнапряжение 11 х = Пх Нхоф где Ухнапряжение входного сигнала. Для эго по первому входу устанавливаетс эффициент передачи, равный единиц второму - равный Б, /Бо, где Б ряжение источника опорного напр Поскольку напряжение Бявляется двуполярным, для обеспечения однозначности работы формирователя 4 на выходе сумматора 2 включен выдели- тель 3 модуля. По этой же причине на пряжение генератора синусоидального напряжения Г 2 1.зпюпоступает на второй сигнальный вход формирователя 4 через другой выделитель 5 модуля,При равенстве напряжений на сигнальных входах формирователя 4 сраба тывает компаратор 11, Для того, что бы обеспечить двухполупериодное фазо чувствительное выпрямление выходные импульсы компаратора Бх поступают на тактовый вход триггера 12, который20 5 15629 с выхода усилителя-ограничььгеля 6, эпюра которого приведена на фиг,5, Откуда видно, что передний фронт импульса на выходе формирователя 4 может появиться только в положительный полупериод синусоидального напряжения генератора 1, Длительность стробирующих импульсов формирователя 4 равна полупериоду синусоидального напряжения . Выходные импульсы формирователя 4 поступают на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 7, на выходе которого формируется напряжение Бч, показанное на фиг.5.С учетом функциональной характеристики фазочувствительного выпрямителя 7 на выходе фильтра 8 низких частот устанавливается напряжение 40 6и 9 при Дост 11 же 11 ии 11 а 11 р 51 жен 11 Й сраб - тывания пороговых элементов. Напряжения срабатььвания Б определяются выбранным разбиением диапазона изме нения аргумента функции на участки кусочной аппроксимации.В сумматоре с программируемыми коэффициентами передачи (фиг.3) цифровой код с выхода блока 1 О пороговых элементов, содержащий информацию о номере участка кусочной а 11 лрокснл 1 ации, соответствующего величине входного сигнала, поступает на управляющие входы сумматора, которые соединены с адресными входальи блоков 13 и 14 памяти, Выходы укаэанных блоков памяти соединены с цифровыли входами умножающих цифроаналоговых преобразователей 15 и 16, В блоки памяти заРассмотренный режим работы преобразователя обеспечивает воспроизведение одной четверти эллипса (фиг.4), однако учитывая симметрию эллипса относительно оси ОУ, получаеиое на выходе преобразователя напряжение соответствует какому-либо одному корню уравнения (1) - верхней или нижней полуокружности. Выбор требуемого корня обеспечивают соответствующей настройкой сумматора 9. Полное воспроизведение эллипса обеспечивается соответствующей настройкой блока 10 пороговых элементов и выходного сумматора 9: изменение воспроизводимого корня уравнения эллипса должно происходить в крайних точках диапазона изменения аргумента Б- в системе главхных осей эллипса ХОУ (точки перегиба "х,и "х)При реализациимации происходит д е коэффициентов пере кусочной аппроксиискретное измененидачи сумматоров 2 Пу =г ах (2)Выражение (2) определяет ординату точки, лежащей на окружности радиуса 111 в системе координат ХОУ, совпадающей с центром окружности, со.ответствующей заданному значению У-.х Напряжение Б-, в свою очередь, равнох входному сигналу П,приведенного к системе координат ХОУ (фиг.4), Масштабируя напряжение Бу- в К.1 раз и суммируя с напряжением Пу и С Б в соответствии с (1 с помощью сумматора 9, получают на его выходе ,напряжение Бу, описываемое уравнением (1),нссена информация о величине и знакекоэффициентов передачи цифроаналоговых преобразователей, умножающие входы которых являются входами соответст вующих слагаемых сумматора с программир уел 1 ьГльи к о эфф 11 ци ент аии передачи, Выходные сигналы цифроаналоговых преобразоватегей суммируются усилителем 17, выход которого является вы ходом сумматора с программируемымикоэффициентами передачи.В Функциональном преобразователеодна из полуосей воспроизводимого эллипса остается неизменной и равной"-о= 111 гчто сделано для упрощения понимания принципа его работы.При практической эксплуатации преобразователя изменение указанной полуоси может быть выполнено, например, 40 неявныи образом путем масштабирования входного сигнала.В данном функциональном преобразователе отсутствует контур автоматического регулирования, включающий фазо чувствительный выпрямитель, фильтрнижних частот, управляемый фазовращатель, что существенно упрощает схемупреобразователя, позволяет повыситьбыстродействие устройства, его точ ность.Введение в воспроизводимое уравнение (1) дополнительного члена позволяет выполнить деформацию эллипсавдопь оси аргументов, что обеспечива ет дополнительные функциональные возможности предлагаемого устройства,позволяет повысить точность реализуемой аппроксимации по сравнению сизвестным устройством.Формула изобретения 1, Кусочно-нелинейный функциональный преобразователь, содержащий блок5 пороговых элементов, подключенный входом к входу преобразователя, а выходами " к управляющим входам двух сумматоров с программируемыми коэффициентами передачи, первый из которых соединен входом первого слагаемого с ВЫХодом преобразователя, а входом второго слагаемого - с шиной ввода опорного напряжения и входом первого слагаЕмого второго сумматора с программируемыми коэффициентами передачи, выход которого является выходом преобраэователя, а вход второго слагаемого подключен к выходу фильтра нижних частот, соединенного входом с выходом фазочувствительного выпрямителя, генератор синусоидального напряжения и формирователь стробирующих импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьшения точности, бы стродействия и расширения класса воспрОизводимых функций, в него введены два блока выделения модуля и усилитеАь-ограничитель, причем выход первого сумматора с программируемыми ко- Зо эффициентами подключен через первый блок выделения модуля к первому сигнальному входу формирователя стробирующих импульсов, соединенного вторым сигнальным ВхОдОИ с ВыхОдОм В то ро ГО 3 блока выделения модуля, управляющим Входом - с выходом усилителя-ограничителя, а выходом - с управляющим входом фазочувствительного выпрямителя, подключенного сигнальным входом к вы ходу генератора синусоидального Йапряжения и входаМ второго блока выдепения модуля и усилителя-ограничителя,.а вход третьего слагаемого Второго сумматора с программируемыми коэффициентами передачи соединен с Входом преобразователя.2, Преобразователь по п,1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что формирователь стробирующих импульсов содержит компаратор и 1 К-триггер, подключенный выходом к выходу формирователя стробирующих импульсов, информационным входом - к шине логической единицы, управляющим входом - к управляющему входу формирователя стробирующих импульсов, а тактовым входом - к выходу компаратора, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым сигнальными входами формирователя стробирующих импульсов соответственно.3, Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю ц 1 и й с я тем, что каждый сумматор с программируемыми коэффициентами передачи содержит Выходной суммирующий усилитель, и блоков памяти коэффициентов передачи где и - количество слагаемых) и и умножающих цифроаналоговых преобразователей, причем каждый блок памяти коэффициента передачи подключен адресными входами к управляющим входам сумматора с программируемыми коэффициентами передачи, а выходами - к цифровым входам соответствующего умножающего цифроаналогового преобразователя, соединенного аналоговым входом с входом соответствующего слагаемого сумматора с программируемыми коэффициентами передачи, а выходом - с входом выходного суммирующего усилителя,562940 Составитель С.Казиновтор Н.Рогулич Техред Л.Сердюкова Корректор В.Кабаций 55 Подписно КНТ ССС изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ НИИПИ сударственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5