Функциональный преобразователь (его варианты)

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИ Е 1 о 898451ИЗОБРЕТЕНИЯсФ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУво делам язобретеиий н отхоытий(72) Авторы изобретения Институт электроники и вычислител ной техники АН Латвийской ССР(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к вычислительной технике и служит для воспроизведения функции интеграла вероятности (функции ошибок) или обратной к ней функции.Известен Функциональный преобразователь, содержащий множительно-дели- тельный блок иоперационный усилитель. Преобразование осуществляется путем аппроксимации требуемой зависимостич т 0 другой, более простой функциеи 13.Недостатком данного устройства является низкая точность преобразования (порядка 24) и наличие специализированной интегральной схемы мно 15 жительно-делительного устройства, обеспечивающей возведение в степень. Кроме того, невозможно определить значение ар.гумента по известному значению функции ошибок.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является функциональный преобразователь, который содержит тактовый генератор, блок 2управляемой задержки, блок компенса" ции и компаратор мгновенных значений 2.Однако устройство характеризуется недостаточной точностью преобразования (среднеквадратическая погрешность составляет не менее 2 Ф).Цель изобретения - повышение точности.и расширение функциональных возможностей путем формирования.обратной функциональной зависимости.Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий задающий генератор, выход которого связан с информационным входом блока управляемой задержки, и управляемый компаратор, выход которого соединен с входом блока компенсации, выход которого соединен с первым входом управляемого компаратора, содержит формирователь пилообразного напряжения и блок постоянной задержки, через который выход задающего генератора соединен с вто.3 89845рым входом управляемого компаратора,выход блока управляемой задержки через формирователь пилообразного напряжения связан с управляющим входомуправляемого компаратора, управляющий вход блока управляемой задержкиявляется входом преобразователя, авыход блока компенсации - выходомпреобразователя,Кроме того, цель достигается также тем, что функциональный преобразователь, содержащий задающий генератор,выход которого связан с информационным входом блока управляемой задержки, и управляемый компаратор, выходкоторого соединен с входом блока компенсации, содержит формирователь пилообразного напряжения и блок постоян"ной задержки, через который выходзадающего генератора соединен с первым входом управляемого компаратора,второй вход которого является входомпреобразователя, выход блока компенсации, являющийся выходом преобразователя, соединен с управляющим входомблока управляемой задержки, выход которого через формирователь пилообразного напряжения связан с управляющимвходом управляемого компаратора.При этом управляемый компараторвыполнен на двух транзисторах, эмиттеры которых соединены с управляющимвходом управляемого компаратора, коллекторы транзисторов соответственночерез первый и второй резисторы связаны с шиной питания, а через третийи четвертый резисторь 1 - с базой другого транзистора, базы транзисторовчерез соответсвующие конденсаторысоединены с шиной нулевого потенциала, а через пятый и шестой резисторысоединены соответственно с первыми вторым входами компаратора, коллекторр одного из транзисто ов являетсявыходом компараторд.На фиг. 1 и 2 представленыварианты функционального преобразова"теля, на фиг. 3 - схема управляемогокомпаратора.Функциональный преобразовательсодержит задающий генератор 1, блок 2 ффуправляемой задержки, блок 3 постоянной задержки, формирователь 4 пилообразного напряжения, управляемый компаратор 5, блок компенсации 6. Управляемый компаратор 5 содержит дваМтранзистора 7 и 8, конденсаторы 9и 10, резисторы 11-16, Позициями 1719 обозначены соответственно первый,1 4второй и управляющийвходы компаратора 5, 20 - шина питания компаратора 5. Номиналы всех резисторов и конденсаторов попарно равны, что обеспечивает симметрию схемы и требуемый вид ее передаточной характеристики. Блок управляемой задержки 2 может быть выполнен, например, в виде формирователя пилообразного напряжения с компаратором, на который поступает аналоговый входной сигнал, либо в виде делителя частоты с переменным коэффициентом деления, который определяется цифровым входным сигналом, Блок компенсации 6 может быть выполнен, например, в виде интегратора аналоговых сигналов, либо Ьодержать последовательно включенныереверсивный счетчик с цифроаналоговымпреобразователем, что обеспечивает цифровой выход устройства.В отличие от известных устройств, указанная функция преобразования реализуется непосредственно (в виде динамической характеристики), а не путем аппроксимации. При этом возможно как аналоговое, так и цифровоепредставление входной и выходной величин.Обратная функция преобразования егт (х) реализуется в виде временной задержки, соответствующей заданному значению переходной характеристики системы, имеющей вид Н(й) егоПреобразователь по первому варианту работает следующим образом. Задающий генератор 1 вырабатываетпрямоугольные импульсы, которые черезблок постоянной задержки 3 величиной2 ьТ поступают на вход управляемогокомпаратора 5. На управляющий входпоследнего поступают пилообразныеимпульсы длительностью 2 дТ с выходаформирователя 4, начало которых задержано относительно переднего фронта импульсов задающего генератора 1 на время с = сх , где х - входной сигнал устройства, с(, - коэффициент пропорциональности. Это время определяется блоком управляемой задержки 2, Компаратор 5 переходит в неустойчивое состояние и к окончанию переднего фронта пилообразного импульса тока оказывается в одном из двух состояний, Направление его переключения определяется как параметрами самого компаратора 5, так и соотношением напряжений на его сигнальных входах, соответствующих заданной фазе управ5 89845 ляющих импульсов тока. Соответствен-, но этому направлению на некоторую величину изменяется также и напряжение на выходе блока компенсации 6 В результате через некоторое едясло периодов колебаний задающего генератора 1 напряжения на выходе блока компенсации 6 станет квазиопостоянным, зависящим от значения аргумента х, а срабатывания компарато- о ра 5 в обоих направлениях станут вероятностными. В случае линейной зависимости положения полюса передаточной характеристики компаратора 5 от величины управляющего тока и симмет ю ричном расположении положительного и отрицательного полюсов переходная характеристика схемы, т.е, ее реакция на прямоугольный входной сигнал единичной амплитуды, описывается вы о ражениемн(ь= - " етУ-дт) где р - значение полюса передаточной характеристики компаратара 5 до и начала переключения, причем рьТЪ 1 2, а С- задержка начального участка пилообразного тока относительно сигналов задающего генератора 1. При этом Н(0) = О, а Н(2 ьТ) = 1 с точностью не хуже 2 10-дт. Таким образом, сигнал на выходе блока компенсации 6равен д 1 вид - ид, и-диа Ц РТ тгде Оо - амплитуда сигнала на выходеблока 3, и связан с аргументом х требуемой функциональной зависимостью.Увеличение длительности пилообразного участка управляющего тока приводит к дальнейшему повышению точности.При этом к нелинейности пилообразноготока не предъявляется жестких требований,43Работа второго варианта преобразователя отличается от рассмотренноговыше тем, что блок компенсации 6 вустановившемся режиме вырабатываеттакой выходной сигнал уе что соот"ветствующая ему временная задержка,создаваемая блоком управляемой задерж"ки 2, связана с входным сигналом х 1 6тонного характера функции у=-е г 1 (х), обратная к ней функция является од" ноэначнойе и устройство оказывается абсолютно устойчивым при любом значении аргумента.Компаратор 5 работает следующим образом.В исходном состоянии токи эмиттеров транзисторов 7 и 8 равны нулю, а напряжения на их коллекторах равны напряжению питания. Напряженная на базах транзисторов при этом соот" ветствуют входным сигналам компаратора, прошедшим через фильтры нижних частот. Последние образованы конденсатором 9(10), и резисторами схемы. При включении эмиттерного тока он перераспределяется между транзисторами 13 и 14 в соответствии с их базовыми напряжениями, причем начиная с некоторой величины этого тока начнет действовать положительная обратная связь через резисторы 15 и 16, вызывающая эапирание одного из транзисторов и опрокидывание компаратора в одно из двухустойчивых соСтояний. Направление этого опрокидывания определяется величиной входных напряже" ний компаратора и их фазой относительно фронта управляющего тока, Расчеты показывают, что в неустойчивом состоянии схема имеет полюс передаточной характеристики в положительной полуплоскости, величина которого линейно зависит от управляющего тока компаратора, что и позволяет реали" эовать требуемый закон изменения полюса во.времени и функциональные зависимости выходного сигнала устройства от входного сигнала.Таким образом., функциональный пре. образователь и варианты его исполнения обеспечивают с высокой точностью функциональное преобразование, соответствующее функции ошибок при минимальных аппаратурных затратах. Преобразователь обладает высокой техноло" гичностью в изготовлении и не требует специализированных микросхем, что и обеспечивает технико-зкономический эффект от использования изобретенияустройства равенством и=Ииеид 1/" ,и.дТЯ т.е. реализуется обратное функциональное преобразование. Из-за моноформула изобретения функциональный преобразовательсодержащий задающий генератор, выходкоторого связан с инфомарционным вхо 8984дом блока управляемой задержки, и управляемый компаратор, выход которого соединен с входом блока компенсации, выход которого соединен с первым входом управляемого компарато" 3 ра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности, преобразователь содержит формйрователь пилообразного напряжения и блок постоянной задержки, через который выход задающего генератора соединен с вторым входом управляемого компара" тора, выход блока управляемой задерж" ки через формирователь пилообразного напряжения связан с управляющим входом управляемого компаратора, управляющий вход блока управляемой задержки является входом преобразователя, а выход блока компенсации - выходом преобразователя.2. Преобразователь, содержащий задающий генератор, выход которого связан с информационным входом блока управляемой задержки, и управляемый компаратор, выход которого сое ддинен с входом блока компенсации,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей путем формирования обратной функциональной зр завиоимости,преобразователь содержит формирователь пилообразного напряжения и блок постоянной задержки, через который выход задающего генератора соединен с первым входом управляемо 51 8го компаратора, второй вход которогоявляется входом преобразователя, вы-.:ход блока компенсации, являющийсявыходом преобразователя, соединен суправляющим входом блока управляемой.задержки, выход которого через форми-,рователь пилообразного напряжения свя".зан с управляющим входом управляемого компаратора.3. Преобразователь по пп. 1 и 2о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтоуправляемый компаратор выполнен надвух транзисторах, эмиттеры которыхсоединены с управляющим входом управляемого компаратора, коллекторы тран,"зисторов соответственно через первыйи второй резисторы связаны с шинойпитания, а через третий и четвертыйрезисторы - с базой другого транзистора, базы транзисторов через соответствующие конденсаторы соединеныс шиной нулевого потенциала, а черезпятый и шестой резисторы соединенысоответственно с первым и вторымвходами компаратора, коллетор одногоиз транзисторов является выходомкомпаратора.Источники информации,принятые во внеание при экспертизе1. Е 1 ес 1 гопс Рез 1 дп, 1977, Уб,р. 101.2. Херманис Э.Х., Карклиньш В.ГДискретные стробоскопические преобразователи, Рига, "Зинатке", 1977,3.8 (прототип),,898451 фиг.2 2/67 Тираж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Носква, В, Рауаская наб.,каэ 1 патент", г,Ужгород Проектная Филиа Составитель Г.ОсиповРедактор В.Бобков Техред Н. Йадь КорректорЛ.Шеньо