Устройство для определения моду-ля bektopa

Устройство для определения моду-ля bektopa

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<п8222О7

Ф

l (63) Дополнительное к авт; свид-ву (22)Звявлено 03.04.78 (2!) 2800б44у18 24 ром» К .ç с присоединением заявки ЙоG Об С 7/22

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 150481 Бюллетень 89 14

Дата опубликования описания 150481 (53) УДК 681. 33 (088.8) И.П.Рябоко ь ф :..,,„„ (72) Автор изобретения с ю; ъ» (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ

ВЕКТОР A

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в радиолокации, навигации и измерительной технике 5 для вычисления и преобразования координат.

Известно устройство, .реализующее принцип кусочно-линейной аппроксимации, содержащее блоки выделения модуля .ортогональных составляющих,сумматоры и блоки выбора максимума ji)

Однако устройство имеет погрешность 1 дБ в динамическом диапазоне

40 дБ. Кроме того, большое . число операц..онных блоков ограничивает пре- 15 дельную частоту входных сигналов величиной 50-100 кГц и длительность пере-, ходного процесса íà уровне 10 мкс.

Наиболее близ.им по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения модуля вектора, содержащее логарифмические усилители, элементы суммирования и вычитания Pg .

Недостатки данного устройства заключаются в ограничении диапазона входных напряжений пределами одного

1 квадранта; ограничении динамического диапазона на уровне 30-40 дБ, а также в ограниченности частотного диапазона.

Цель изобретения — расширение динамического и частотного диапазонов, а также пределов вычисления до четырех квадрантов.

Цель достигается тем, что устройство для определения модуля. вектора, содержащее два нелинейных усилителя и два инвертора, содержит источник смещения, токозадающий резистор и четыре полупроводниковых нелинейных элемента с выпрямляющими р- tl переходами, первые однополярные выводы которых объединены и через токозадающий резистор соединены с источником смещения, выходы .нелинейных усилителей соединены с входами соответствующих инверторов, второй вывод первого полупроводникового нелинейного элемента соединен с выходом первого нелинейного усилителя, второй вывод второго полупроводникового нелинейного элемента — с выходом первого инвертора, второй вывод третьего полупроводникового нелинейного элемента» с выходом второго нелинейного усилителя, а второй вывод четвертого полупроводникового нелинейного элемента - с выходом второго инвертора, 822207 при этом каждый нелинейный усилитель выполнен на операционном усилителе с масштабирующим резистором во входной цепи и включенными встречно-параллельно полупроводниковыми нелинейными элементами с выпрямляющими р-и ,переходами в цепи отрицательной об5 ратной связи, входы нелинейных усилителей являются входами устройства, а общий вывод полупроводниковых нелинейных элементов и токозадающего резистра является выходом устройства.

На чертеже представлена схема устройства.

Схема содержит нелинейные усилители 1 и 2, инверторы 3 и 4, полупроводниковые нелинейные элементы 5-8, токозадающий резистор 9. Нелинейный уси. литель 1 и 2 содержит операционный усилитель 10, масштабирующий резистор

11, нелинейные элементы 12-15. Позициями 16, 17, 18 обозначены соответст-,0 венно вход Х, вход У и выход устройства.

Устройство работает следующим образом.

На входы нелинейных усилителей 1 и 2 поступают напряжения Х и У, соответствующие ортогональным составляющим вектора в прямоугольной системе координат. Усилители 1 и 2 осущест-вляют сжатие их амплитуды.по логариф- З мическому закону без изменения полярности

В результате изменения полярности инверторами 3 и 4 на четырехвходовый выпрямитель, образованный элементами

5-9, поступают четыре напряжения, величины которых пропорциональны логарифмам ортогональных составляющих вектора.

Два их этих напряжений, имеющие положительную полярность, поступают 40 на выход. При этом благодаря нелинейной характеристике элементов 5-.8 входные напряжения взаимодействуют между собой, и напряжение на катодах элементов 5-8 становится пропорциональным логарифму суммы квадратов ортогональных составляющих Х и У, т ° е. требуемому модулю вектора в логарифмическом масштабе.

Математически работа устройства 5О осуществляется следующим образом.

При входных воздействиях Х и У напряжения нелинейных усилителей 1 и

2 описываются функцией гиперболического синуса, которая представляет собой функцию двуполярного логарифма

0е=еу 2arshX > Uz=cq 2arsh е > (

Напряжения на выходах инверторов

3 и 4 при этом

0 =-q>2arsh Х; (е4 <2arsh Y. (21 <0

Уравнение четырехвходового выпрямителя элементов 5-9 при его входных напряжениях U„ ()алых 4 Uq1

1,=! ехр(- Е ехр — )-41,(31

Ч т < 1 Ч т где 1 — начальный ток, протекающий через резистор 9

U „„- выходное напряжение;

1 — ток насыщения диодов 12-15.

Решение уравнения (3) относитель но выходного напряжения U „с учетом (2) и (1) имеет вид и„,„= е,е.е47.7Г» «„,е.ддт,»-, где А — постоянная величина, определяемая коэффициентом передачи нелинейных усилителей 1 и 2, параметрами диодов четырехвходового выпрямителя и начальным током резистора 16.

Как видно из (4) напряжение на выходе устройства пропорционально логарифму суммы квадратов ортогональных составляющих, т.е. логарифму модуля вектора.

Полученная зависимость справедлива при условии, что резистор 9 с источником смещения являются источником тока.

Такое представление модуля вектора наиболее удобно при совместной работе предлагаемого. устройства с преобразователем напряжения в код либо однопредельным стрелочным индикатором, так как при минимальном числе разрядов (без переключения пределов) позволяет получить наибольшую точность и быстродействие вычисления и индикации, не зависящие от величины модуля.

Динамический диапазон и погрешности вычисления устройства целиком оггределяются соответствующими характеристиками нелинейных усилителей 1 и 2.

Высокое быстродействие в предлагаемом устройстве обеспечивается тем, что принципиально низкие выходные.потенциалы нелинейных усилителей устраняют их влияние на длительность переходных процессов.

Технико-экономический эффект использования устройства заключается в. том, что практически в устройстве могут быть получены следующие характеристики: максимальная погрешность вычислений 1 дБ (та же, что и у известных устройств);пределы вычислений

0-360 Кпротив 0-90 Ку известного; быстродействие по данным экспериментальной проверки может быть получено на уровне 0,2-1 мкс в среднем на одиндва порядка лучше, чем у известных устройств; динамический диапазон изменения входных напряжений (выччсляемого модуля вектора) зависит только от динамического диапазона нелинейных усилителей 1 и 2 и может быть реализован на уровне 60-70 дБ, что на

20-30 дБ лучше, чем у известных устройств.

Формула изобретения

Устройство для определения модуля вектора, содержащее два нелинейных усилителя и два инвертора, о т л и ч а ю щ е е с я, тем, что, с целью расширения динамического и частотно822207

Составитель Г. Осипов

Техреду.Федорнак КорректорО.Билак

Редактор M.Håäîëóæåêêî

Заказ 1856/75 Тираж 745

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4 /5

Подписное

Филиал ППП "Патент.", г.ужгород, ул.Проектная,4 го диапазонов, а также пределов вычисления до четырех квадрантов, устройство содержит источник смещения, токозадающий резистор и четыре полупроводниковых нелинейных элемента с выпрямпяющими р-rt переходами, первые однополярные выводы которых объединены и через токозадающий резистор соединены с источником смещения, выходы .нелинейных усилителей соединены с входами соответствующих инверторов, второй вывод первого полупроводнико-. вого нелинейного элемента соединен с выходом первого нелинейного усилителя, второй вывод второго полупроводникового нелинейного элемента с выходом первого инвертора, второй вывод третьего полупроводникового нелинейного элемента с выходом второго нелинейного усилителя, а второй вывод четвертого полупроводникового нелинейного элемента — с выходом второго инвертора, при этом каждый нелинейный .усилитель выполнен на операционном усилителе с масштабирующим резистором во входной цепи и включенными встречно-параллельно полупроводниковыми нелинейными элементами с выпрямляющими р- Ь переходами в цепи отрицательной обратной связи, входы нелинейных усилителей являются входами устройства, а общий вывод полупроводниковых нелинейных элементов и токо-задака его Резистора является выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 432533, кл. G 06 G 7/22, 1973.

-2. Справочник по нелинейным схемам. Под ред. A.Øåéíãîëäà, "Мир", 1977, с.129-130.