Квадратичный преобразователь

Квадратичный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

CoIo3 Советскнк

Соцналнстнческна

Республнк

ОП ИСДЯИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц934496 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 29.1 280 {2l ) 3226065/18-24 с присоединением заявки М (23) Прноритет—

Опубликовано07.06,82.. Бюллетень Ж 21

Дата опубликования описания 07.06.82 (51)N. Кл.

G 06 6 7/20 а1щАерстеэепый камитет

СССР по делан наебретенкй и атерытий

E®) УЙК681.335 (088. 8) 1

Ю.В.Хохлов,B.Ä.Öèäåëêo, А.М.Литвин,Ю.Г.Ту анов,—

В;А.Тесленко и Н.Н.Барышевский

1, l

Киевский ордена Ленина политехнический институт-им-;.59-летия-: .:.

Вели кой Октябр ьс кой Социалистической революции (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) КВАДРАТИЧНЫЙ ПРКОБРАЗОВАТБЛЬ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в вычислительной технике при построении измерительных преобразователей и систем.

Известен квадратор, содержащий выходной сумматор, И диодных ограничителей, первые входы каждого из которых соединен со входом квадратора, вторые - с шиной напряжения смеще1Î ния, а выходы - с соответствующими входами сумматора, масштабирующий элемент, вход которого подключен ко входу квадратора, а выход - к одному из входов сумматора, а выход каждого диодного ограничителя соединен с дополнительными входами каждого последующего диодного ограничителя $13.

Недостаток этого квадратора - значительная погрешность при малых уров-х1 нях входного сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому является квадратичный преобразователь содержащий выходной сумматор, выход которого является выходом преобразователя, а входы подключены к информационным выходам аппроксимирующих диодных элементов первой группы, информационный вход каждого из этих элементов соединен со входом преобразователя, а вход опорного напряжения соединен с источником опорного напряжения, первый управляемый источник опорного напряжения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход которого соединен со входами первого. масштабного усилителя и квадратора 2 .

Недостатком известного преобразователя является ограниченная точность преобразования, особенно в начале диапазона, обусловленная конечным количеством .интервалов аппроксимации, увеличение которых приводит к значительным аппаратурным затратам.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя.

934496 0

50

Ra у 3 %Уа — — ) (3) Поставленная цель достигается тем, что в квадратичный преобразователь, содержащий выходной сумматор, выход которого является выходом преобразователя, а выходы под. ключены к информационным выходам аппроксимирующих диодных элементов первой группы, информационный вход каждого из этих элементов соединен с входом преобразователя, а вход опорного напряжения соединен с ис1 точником опорного напряжения, первый управляемый источник опорного напряжения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход последнего соединен с входами первого масштабного усилителя и квадратора„ введены вторая группа аппроксимирующих диодных эле. ментов, второй управляемый источник опорного напряжения, второй масштабный усилитель, второй и третий сумматоры, причем управляющие входы. первого и второго управляемых источников опорного напряжения соединены соответственно с управляющими выходами аппроксимирующих диодных элементов второй и первой групп, а к входам третьего сумматора подключены соответственно выходы первого мас. штабного усилителя, квадрато >а и информационные. выходы диодных элементов второй группы, информационные входы которых подключены к второму входу первого сумматора и выходу второго сумматора, подключенного вто рым входом к входу преобразователя, а первым входом — к входам опорного напряжения аппроксимирующих диодных элементов второй группы и к выходу второго управляемого источника опорного напряжения, управляющие входы которого подключены к управляющим входам второго масштабного усилителя, соединенного первым входом с выходом третьего сумматора, а выходом— с одним из входов выходного сумматора.

На фиг. 1 приведена блок-схема квадратичного преобразователя; на фиг. 2 и 3 — эпюры, поясняющие принцип работы преобразователя; на фиг. 4 схема аппроксимирующего диодного элемента.

Преобразователь содержит первую и вторую группы аппроксимирующих диодных элементов 1 - 1„и 2 1- 2, Bbl ходной сумматор 3, источник 4 опор10

25 зо

35 ного напряжения, управляемые источ ники 5 и 6 опорного напряжения, nep" вый, второй, третий сумматоры 7, 8 и 9, масштабные усилители 10 и 11, квадратор 12.

Работа квадратичного преобразователя основана на принципе кусочнолинейной аппроксимации (КЛА ) исходной фуркции у = х с последующей коррекцией разности между исходной функцИей и ее линейным приближением, называемой функцией коррекции.

Разобъем диапазон изменения аргумента на и участков с узлами аппрок2 симации х1 = а, х — — qa, х =q а,..., 1 -1 И 1 9 х = q à,... x„= а ° q, т.е. последо" вательност ь х„, х, х, ° х ° ° . х„является геометрической прогрессией со знаменателем q ) 1 (фиг.2a). Построим кусочно-линейную функцию Ч аппроксимирующую у и разность между ними у,, = у — г(х) (фиг.2б).

Функция коррекции аУ1 является кусочно-квадратичной функцией. Разобъем каждый из интерваловГО, х1, х1 х 3, ...,(х11, х„..j, jх>, <, х„) на m равных частей и построим кусочнолинейную функцию Ч, аппроксимирующую у„(фиг. За) . Разность ву,- 1) есть Функция коррекцииьу (фиг.3Я это также кусочно-квадратичная функция, причем согласно L23 периодическая х„.- х,,q с периодом " в пределах

m интервала 1 х х„ ) и максимальным значением

Х 1" Х 2

Подставляя в (1) х = a. q, получим выражение для максимального значения функции коррекции ау на интервале а. q" ; а.q" ")

1 Э

=+ 9" -. 9 ." ) (г) Выражение (2) определяет погрешность преобразователя, дважды используюЯ. щего КЛА исходной функции у = kx

Приведенное значение погрешности для каждого из интервалов х - „, х„ ) (i = 2, З,...,n) равно:

934496 6

4О

55 и остается постоянным в интервале (а, à q ). Для интервала (О, а) а

< угли 4m .

6l< 7в - (5) Преобразователь работает следующим образом, Входная величина х поступает на вход выходного сумматора 3 и на информационные входы аппроксимирующих диодных элементов первой группы, вырабатывающих функцию Ч/ х . Напряжения, соответствующие узлам аппроксимации х, x>,..., х 1, задаются источником 4 опорного напряжения.

Функция Ч (x) реализуется аппроксимирующими диодными элементами второй группы и сумматором 9. Напряжения, соответствующие узлам аппроксимации функции д )л;, задаются вторым управляемым источйиком 6 опорного напряжения, управляемым управляющими выходами диодных элементов первой группы, и подаются на входы опорного напряжения диодных элементов второй группы. Выбор интервалов О, а 1, (а, q а),..., (а q ", à q" ) осуществляется вторым сумматором 8.

Выход второго сумматора соединен с информационными входами диодных элементов второй группы, его первый вход соединен с выходом второго управляемого источника 4 опорного напряжения, а второй вход — с входом преобразователя. Для воспроизведения функцииду в преобразователе используется корректирующий канал. Так как функция Ьу . является периодической, 24 то достаточно воспроизвести ее только на первом участке аппроксимации, . .а на следующих использовать ту же функцию за счет смещения по оси х.

Функцию коррекции ду„можно получать путем суммирования линейной функции ах и квадратичной Я(х) (фиг. Зв), что осуществляется за счет суммирования напряжений на сумматоре 9 с выхода первого масштабного усилителя 10 и квадратора !2. Корректирующий канал, помимо первого масштабного усилителя 10 и квадратора

12, содержит первый управляемый источник 5 опорного напряжения, управляемый выходами диодных элементов второй группы, и первый сумматор 7. Неравномерное разбиение по аргументу исходной функции требует

5 о

2О

25 зо

35 включения между выходом сумматора 9 и входом выходного сумматора второго масштабного усилит ля 1 l, управляемого управляющими выходами диодных элементов первой группы. Результат преобразования окончательно формируется на выходном сумматоре 3, Достоинством предлагаемого преоб" разователя по сравнению с известным является более высокая точность.

Действительно, если в прототипе используется девять участков аппроксимации;. то максимальное значение функции коррекции составляет 0„3i.

Бсли при этом кооректирующий канал отрабатывает эту функцию с погоешностью 13, то суммарная погрешность преобразователя 0,0031.Пусть в предлагаемом преобразователе и = 5, m = 4, q = 2, т.е. тоже 9 участков.

Тогда погрешность КЛА для каждого из интервалов составит 0,4i Используя в корректирующем канале квадратор с точностью 1, получим точность преобразователя 0,004л .. Однако следует отметить, что вышеприведенная погрешность устройства-прототипа является приведенной к концу диапазона, а выражение (3 ) определяет погрешность, приведенную к концу участка аппроксимации.

При этом погрешность на первом и втором участке, приведенная к кон цу диапазона, в предлагаемом r.peo6разователе составит 0,00005л;, на третьем 0,000254, на четвертом

0,001/ и лишь на пятом 0,004 ;, т.е.

1имеет место перераспределение погрешности вдоль всего диапазона,. причем точность в первой половине диапазона повышается, что можно также. отнести к достоинствам преобразователя. формула изобретения

Квадратичный преобразователь, содержащий выходной сумматор, выход которого является выходом преобразователя, а входы подключены к информационным выходам аппроксимирующих диодных элементов первой группы, информационный вход каждого из этих элементов соединен с входом преобразователя, а вход опорного напряжения соединен с источником опорного напряжения, первый управляемый источник опорного напряжения, выход которого

7 934496 8 чен к пе вому входу первого му входу первого сумматора и выходу сумматора, выход последнего соединен второго сумматора подкл юченного втос входами первого масштабного усили- р ым вхо ом к входу преобразователя, д а первым входом — к входам опорнотеля и квадратора, о т л и ч а ю— что с целью повыше- S ного напряжения аппроксимирующих шийся тем, что, с целью ния его точности, в него введ ти в него введены вто- диодных элементов второи группы и рая группа аппроксимирующих д ими ющих диодных к выходу второго управляемого источ-. элементов, второи управляе п авляемый источ- ника опорного напряжения, управляюник опорного напряжения, второй рой мас- щие входы которого подключены к упштабный усилитель, второй и т и третий >0 равляющим входам второго масштабсумматоры, причем управляю ляющие входы ного усилителя, соединенного первым первого и второго управляемых ! мых источ- входом с выходом третьего сумматора, ников опорного напряжения соединены а выхо ом - с одним из входов выA соответственно с упра управляющими выхо- ходного сумматора. дами аппроксимирующих диодных эле- 15 а к Источники. информации, ментов второй и первои групп, а к и инятые во внимание при экспертизе входам третьего сумматора подклю- : пр

СССР

1. Авторское свидетельство чены соответственно выходы первого

3 -3, . 1978. масштабного усилителя, квадратора N 634302, кл. G 06 G 7/20, СССР

20 2. Авторское свидетельство и информационные выходы диодных

55 . 6 7/20 1977 элементов второй группы, информацио— он- Р 550650 кл. G 0 G ные входы которых подключены к второ- (прототип

934496

АМ

Аюрж малрлс

Улрабююции Йа

8НИИПИ Заказ 3938/46 . Тираж 731 Подписное

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