Функциональный преобразователь

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсннкСоцналистическнкРеспублик и 840958(51)М, Кл. С 06 С, 7/26 ввоударотвеквмв комитет СССР по делам изобретений к открытий(оаа,а) Дата опубликования описания 23,06,81щм.(71) Заявнтел 54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ н агае момуется функсодержалоков Изобретение относится к аналоговой Вычислительной технике.Известен функциональный преобразователь, содержащий тт каналов, каждый из которых содержит блок нелинейного преобразования, описываемого полиномом степени ч, причем все блоки нелинейного преобразования отличны друг от друга, сумматор, соединенный входами с выходами всех каналов 1. Недостатком такого функционального преобразователя является высокая потсрешность преобразования и низкая технологичность, обусловленная наобхоцимостью иметь различные блоки нелинейного преобразования, которые должны реализоваться набором элементов с различными елинейными характеристиками.Наиболее близким к предл по технической сущности явля циональиый преобразователь, щий делитель напряжения, К полиномиального преобразования,. суммаматор, выход которого является выходом функционального преобразователя, а входы соединены с выходами соответствующих блоков полипом иального преобразования, входы блоков полиномивльного преобра-. зования соединены с соответствующими выходами делителя напряжения, вход которого является входом преобразователя. В этом преобразователе достигается существенное повышение технологичности идентичных блоков попиномиально го преобразования 121. Этому преобразованию присуща недостаточная точность, обусловленная чувствительностью к технологическим разбросам параметров, в частности, величин коэффициентов деления делителя напряжения.Цель изобретения - повышение точнос ти устройства путем снижения чувствительности к технологическому разбросу параметров устройства.5 ,840958 6 может быть реализовано путем весовогоидентификации. Поэтом суммирования выходов всех блоков поли" рес представляет учет номивльного преобразования 44 счет отклонений кос весами, определяемыми коэффициентами своих номинальных зн при Иьх в сумме (2). Ог блоков . технологических рвзбр 41 ". 4 к при этом требуется, чтобы делителей 2 и 3 . П коэффициент Ке полинома, описывающего к соответствующим от их характеристику, был отличен от нуля, ний Ц 1 х, величиныТребуемая функции, описываемая задан- быть рассчитаны по ным полиномом степени и, может быть 10 предложенном преобр получена путем линейной комбинации пения значительно ме выходных каналов всех блоков 4 , 4 с аналогичными откло т.е. их весового суммирования. Йспользуя го устройства при од подученное выражение (2), можно звпии точности выполнени сать 5 Покажем это наП 4 о Ю 61 ЦАЛЫХ.;, 1 Х ,Таким образом, требуемая функции может быть воспроизведена при суммировании выходных напряжений всех К блоков 41, ,4, соответственно с весовыми коэффициентамие: - ) - ," -(е:ос)к Из выражения (3) видно что если какой-либо коэффициент полинома равен нулю, то при этом и в полиноме, аппроксимирующем характеристику одного из блоков 4 4,допустимо иметь К" = О.1Значения коэффициентов аппроксимирующего полинома К, могут быть неиз- . вестны, В этом случае необходимо экспериментально определить известным и методами коэффициенты полиномв, аппрок сирующего заданную функцию.,В предлагаемом преобразователе точ- ность достигается следующим образом. Из выражений (3) и (4) напряжение на выходе функционального преобразователя может быть представлено в видеи к"1=:Цх=". где весовые коэффициенты С являются константами, которые рассчитываются, исходя из номинальных значений величин К 1 и С. При этом величины Ь, известны точно, а К могут быть достаточно точно определены из математического описания характеристики блоков 41, , 4 к или измерены в результате у наибольший интепогрешности эаэффициентов С; отачений в результатеосов параметроврследние приводятклонениям напряжекоторых могутформуле (1). Вазователе эти отклоньше по сравнениюпениями у иэвестноинаковых требованияхя делителей 2 и 3.примере конкретногопреобразователя, осуществляющего умножения частоты входного сигнала в 4 раза, в котором с точностью до постояннойсоставляющей должно быть реализованофункциональное преобразованиеТ(х)т.е. полипом Чебышева 4-го порядка.Предположим, что мы располагаем блокомполиномиального преобразования41, , 4 с характеристикой опи ыва 25 ющейся полиномом 4-го порядка:= 1,5 х - 1,2 х + х + 0,9 х Сравним.3 4два преобразователя, реализующих преобразования 3 = -8 х + 8 х и выполненных,соответственно по схеме известного исхеме предлагаемого преобразователяПри идеальном их выполнении спектродного сигнала при входном воздействииОХ = СОЬЮкроме постоянной составляющей должен содержать лишь однуотличщю от нуля составляющую на частоте 4 Ш, равную 1 Ь.В известном устройстве коэффициентыделителей выбраны равными: С 4= 1:, 4 О СР= 0,844 СЬ 0,508 С 4= 0,127Можно показать, что указанные величины(. обеспечивают максимальную устойчивость работы преобразователя но отношению к технологическим раэбросам 4 параметров делителя. При этом коэффициенты, вычисленные в соответствии свыражением (4), равны: ф329,6ф -1340; ф 3.983. ( -113.6.,Пу ть при измейении комин ов СВ . СЬи С, например, за счеттехнологических разбросов параметров на 1% их величины фактически составляют: Сй 0,852;С 0,513; Су,= 0,3.28. Тогда, квк показывают расчеты, спектр выходного сигнала сОставляет соответственно на чвОтотвх Ш -6474210 - 11 И 30 д; 4 цд Ь. Таким образом,погрешность делителя в 1 % известногопреобразователя оказывается недопуст иЗО Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 7 840мо большой, поскольку спектр его выходного сигнала содержит паразитные составляющие, в несколько раз превосходящие полезнуюВ предлагаемом преобразователе коэф,фициенты делителя С", выбраны равными:СХ,О; Сд 0,653; С 0,653СД 1,0. При этом коэффициенты имеютзначения ( = 5,270 ф -4543;( = 4,543, = 5,270. Предположим,что в результате изменений отличныхот нуля номиналов С; также на 1 % онипринимают значения: С 0,659; С-0,659. При этом спе,ктр выходногосигнала составляет соответственно начастотах Ы - ОЬ2 Ю-О,О 15 Ь; Зй-ОЬ;4 ы -0,993 Ь; т.е. наблюдается толькоодна паразитная составляющая на частоте 2 Ф, которая примерно в 66 раз меньше основной, Кроме тогов предлагаемом преобразователе коэффициентысущественно меньше по абсолютным величинам соответствующих коэффициентовиэвестного устройства и отличаютсядруг от друга в меньшее число раз.Это существенно облегчает практическуюреализацию предлагаемого преобразователя по сравнению с известным и привдит к повышению точности и снижениюстоимости,Теоретически уменьшение чувствительности к разбросу параметров и связанноес ним повышение точности объясняетсясущественным улучшением обусловленности системы линейных уравнений (1),которая достигается при выборе коэффициентов С, в диапазоне-1, 3. в 958 8предлагаемом преобразователе вместоих выбора в диапазоне 0,11 у известно 1 Оа формула изобретения Функциональный преобразователь, содержащий делитель напряжения К блоковпопиномиального преобразования,сумматор, выход которого является выходомфункционального преобразователя, а входысоединены с выходами соответствующихблоков полиномиального пресбразования,входы первых с 1 блоков полиномиальногопреобразования . соединены с соответствующими выходами делителя напряжения,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности, он содержитпарафазный входной усилитель и дополнительный делитель напряжения, выходыкоторого соединены со входами К-д блоков полиномиального преобразования,вход парафазного входного усилителяявляется входом преобразователя, а первый и второй выходы соединены соответственно со входом основного делителянапряжения и со входом дополнительногоделителя напряжения. ФХ. Авторское свидетельство СССР