Вычислительное устройство

Вычислительное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

0 П И С А И Е «Ä773638

ИЗОБРЕТЕЦИЯ .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.04.79 (21) 2752996/18-24 (51)М. Кл. э с присоединением заявки №

G G 7/12

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.1080. Бюллетень ¹ 39 (53) УДК 681. 335 (088.8) Дата опубликования описания 251080 р

А (72) Авторы изобретения

Е. П. Угрюмов и И. В. Герасимов

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к аналоговой и комбинированной вычислительной технике, а именно к устройствам, позволяющим вырабатывать широтно-модулированный сигнал (ШИМ-сигнал) с относительной длительностью

e= ).(о„iu,) где Ц и U2 — входные напряжения постоянного тока, и может найти применение в информационно-вычислительных и управляющих системах, обрабатывающих широтно-импульсную информацию, а также в ряде других систем.

Известно вычислительное устройство, содержащее управляемые переключа-15 тели, генератор экспоненциального напряжения на основе RC-цепи, генератор тактовых импульсов и компаратор. Первая входная клемма устройства через переключатель соединена с первым зажимом конденсатора, второй зажим которого подключен к общей точке схемы; первый зажим конденсатора через второй переключатель соединен с первым входом .компаратора непосредственно и через резистор с общей точкой схемы; второй вход компаратора соединен со второй входной клеммой устройства, выход компаратора подключен к выходной клемме устройства P) . 30

Однако это устройство обладает невысокой точностью преобразования вследствие зависимости функциональной характеристики устройства от нестабильной при изменении температуры и во времени емкости конденсатора, входящего в состав RC-генератора экспоненциального напряжения. Преобразователь отличается также низкой помехоустойчивостью вследствие формирования выходного временного интервала как результата однократного сравнения экспоненциального и входного напряжений на периоде повторения первого. Кроме того, он не обеспечивает следящий режим преобразования, позволяющий уменьшить время реакции устройства на малые изменения входных напряжений.

Известно устройство, обладающее более высокой помехоустойчивостью и следящим режимом преобразования, которое содержит генератор тактирующих импульсов, генераторы экспоненциально и линейно изменяющихся напряжений, два компаратора, элемент совпадения и блок уравновешивания. Входы синхронизации генераторов зкспоненциально и линейно изменяющихся напряжений подключены к выходу гене773638 ратора тактирующих импульсон, первый вход первого компаратора соединен с выходом гейератора экспоненциально изменяющегося напряжения, второй вход оедин. н с входной клеммой устройства, ервый вход второго компаратора соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, второй его вход подключен к выходу блока уравновешивания, объединенному с выходной клеммой устройства. Выходы компараторов подключены к входам элемента совпадения, выход которого соединен с нходом блока уравновешивания (2).

Однако устройство также отличается невысокой точностью преобразования напряжения во временной интервал из- 1Я за наличия в его составе генераторов экспоненциально и линейно изменяющихся напряжений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст- щ ройство, осуществляющее нелинейное преобразование результата множительно-делительной операции, содержащее уравновешенный мост, в первое, второе и третье плечи которого включены первый, второй и третий резисторы, а в четвертое плечо — последовательно соединенные первый импульоно-управляемый и четвертый резисторы, общий вывод .которых через первый сглаживающий конденсатор подключен к шине нулевого 30 потенциала, второй импульсно-управляемый резистор, источник первого входного напряжения постоянного тока, включенный н одну диагональ уранновешенного моста, дифференциальный уси-35 литель, включенный входами во вторую диагональ уравновешенного моста, причем инвертирующий вход дифференциального усилителя подключен к первому импульсно-управляеммому резистору и через второй сглаживающий конденсатор к шине нулевого потенциала, широтно-импульсный модулятор, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, а выход подключен к выходу устройства и к управляющим <5 входам первого и второго импульсноуправляемых резисторов (3).

Недостатками известного устройства являются невозможность получения логарифма частного от деления напряжений 36 постоянного тока, а также невысокая точность.

Цель изобретения — повышение точности устройства и расширение класса .решаемых задач за счет получения част- ного от деления входных сигналов в логарифмической форме.

Поставленная цель достигается тем, что в первое плечо моста последовательно с. первым резистором включен источ-ф) ник второго входного напряжения постоянного тока, выход которого подключен к первому выводу второго импульсно-управляемого резистора, второй вывод которого подключен к общему щ5 относительно переменной Ю методом подбора корня с помощью отрицательной обратной связи, что при х = 9 эквивалентно решению уравнения (3) относительно математической переменной х.

В установившемся режиме, когда имеет место баланс мостовой схем, потенциалы узловых точек Б и В равны между собой (при идеальном операционном усилителе)

Us Цв (5)

Я

Здесь Us=(4 Q +G4

3 4 (e) у +Ч а а и,2

При этом

U G +(U+U )09

65 26 9 (8) выводу первого импульсно-управляемого и четвертого резисторов.

На чеРтеже приведена функциональНая схема вычислительного ус-.ðîéñòâ

Устройстно содержит уравновешен ный мост, в первое плечо которого включены последовательно соединенные источник 1 входного напряжения и резистор 2, во второе — резистор 3 в третье — резистор 4, в четвертое цепочка из последовательно соединенных резистора 5 и импульсно-управляемого резистора 6, первый сглаживающий конденсатор 7, в одну диагональ уравновешенного моста включен источник 8 входного напряжения постоянного тока, дифференциальный усилитель

9, инвертирующий вход которого подключен через второй сглаживающий конденсатор 10 к шине нулевого потенциала, выход дифференциального усилителя 9 подключен ко входу широтно-импульсного модулятора 11, выход которого подключен к выходу устройства и и управляющим входам им пульсно-управляемых резисторов 6 и 12.

Устройство работает следующим образом.

Известно, что для экспоненциальной функции

Z е (t) справедливо дробно-рациональное приближение г, Х -6Х+42

2 2=ЕМ= -„.л — — — — (2) с приведенной погрешностью, не превышающей 0,15% при 0 4х 4 1. Решение уравнения (2) относительно х дает йррациональное приближение к логарифмической функции х "1п2 Е.(Z) (3) где F - функция,. обратная функции F(2), В предлагаемом устройстве реализовано решение уравнения

9 -68+ "2 ц ц « — — «Ku Е (41

773638 проводимости резисторов 2, 3, 4 и 5 соответственно; проводимость постоянного резистора, входящего в состав импульсно-управляемого резистора непосредственно

2 З 4 5

Из уравнений (5)-(8) следует с с

Ъ 4

6 +2 — О+ г 15

Если назначить параметры элементов схемы по соот:.ошениям

2 т4 с с

20 то получим из (9) требуемое моделирующее выражение (4) при K = 1/4.

Баланс мостовой схемы обеспечивается использованием отрицательной обратной связи, реализуемой с помощью дифференциального усилителя 9, широтно-импульсного модулятора 11 и импульсно-управляемых резисторов б, 12.

Дифференциальный усилитель 9 выделяет и усиливает разность потенциалов )0 узловых точек Б и В; его выходное напряжение с помощью широтно-импульсного модулятора 11 преобразуется в ШИМсигнал с относительной длительностью, который, поступая на управляющие вхо- 35 ды импульсно-управляемых резисторов 6, 12, изменяет средние значения их проводимостей, что и обеспечивает автобаланс моста. Сглаживающие конденсаторы 10, 11 предназначены для развяз-. ки постоянных и импульсно-управляемых резисторов между собой по переменному току, что обеспечивает пропорциональность среднего значейия проводимости импульсно-управляемого резистора относительной длительности управляющего

ШИМ-сигнала.

Применение предлагаемого вычислительного устройства, обеспечивающего выполнение наряду с преобразованием формы представления информации лога- 50 рифмирования отношения двух напряжений постоянного тока за счет структурной характеристики устройства, позволяет получить более высокие метрологические характеристики устройств гибридной вычислительной техники, уменьшить число комплектующих изделий при одновременном улучшении надежностных характеристик. Предлагаемое устройство монтируется с широким применением интегральных микросхем и не требует высокой квалификации обслужинающего персонала при наладке и регулировке.

Формула изобретения

Вычислительное устройстно, содержащее уравновешенный мост, н первое, второе и третье плечи которого включены первый, второй и третий резисторы, а в четвертое плечо — последовательно соединенные первый импульсноуправляемый и четвертый резисторы, общий вывод которых через первый сгла. живающий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, второй импульсно-управляемый резистор, источник первого входного напряжения постоянного тока включенный в одну диагональ уравновешенного моста, дифференциальный усилитель, включенный входами во вторую диагональ уравновешенного моста, причем инвертирующий вход дифференциального усилите-. ля подключен к первому импульсно-управляемому резистору и через второй сглаживающий конденсатор к шине нулевого потенциала, широтно-импульсный модулятор, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, а выход подключен к выходу устройства и к управляющим входам первого и второго импульсно-управляемых резисторов, о т л и ч а ю щ е е с я .тем, что, с целью повышения точности и расширения класса решаемых задач за счет получения частного от деления входных сигналов н логарифмической форме, в первое плечо моста последовательно с первым резистором включен источник второго входного напряжения постоянного тока, выход которого подключен к первому выводу второго импульсно-управляемого резистора, второй вывод которого подключен к общему ныводу первого импульсно-управляемого и четвертого, резисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США У 3676661, кл. G 06 G 7/16, G 06 G 7/24, опублик. 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 511600, кл. G 06 G 7/24, 1976.

-3. Авторское свидетельство СССР

9 579627, кл. G 06 G 7/161, 1977 (прототип).

773638

Щакаэ 7507/63 Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб. . 4 5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное

Составитель T. Сапунова

Редакто T. Кугрышева Тех е Н.Ковалева Ко екто М-. Шароши