Устройство для воспроизведения скачкообразных функций

Устройство для воспроизведения скачкообразных функций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»978164 ((61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 16. 06. 81 (21) 3300960/18-24 с присоединением заявки HP— (23) Приоритет

Опубликовано 301182. Бюллетень HP 44

Дата опубликования описамия 30.11.82

Р1 М К„з

С 06 С 7/25

Государственный комитет

СССР

А0 делам изобретений и открытии (53) УДК 681. 335 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л.И.Волгин и A È ° Çàðóêèí (71) Заявитель

Ульяновский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ СКАЧКООБРАЗНЫХ

ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения компараторов и дискриминаторов уровней сигналов, для моделирования сигнумфункции, детекторов нуля и пр. .Известны устройства для воспроизведения скачкообразных функций, базирующиеся на использовании триггерных эффектов в замкнутых активных электрических цепях с положительной обратной связью и двумя устойчивыми состояниями (1).

Известны также устройства, построенные на компараторах (2) и усилителях (3 ) с отрицательной обратной связью.

Недостаток триггерных устройств ограниченные функциональные возможности из-эа трудностей одновременного варьирования тремя параметрами.

Недостатком применения компараторов является малая точность, а устройства с усилителями требуют наличия узлов с идентичными релейными характеристиками, что трудно выполнимо.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее источник входного напряжения, сумматор, источник напряжения сдвига, первый и второй источники опорного напряжения, усилитель, вход которого подключен к выходу сумматора, выход, являющийся выходом устройства,соединен с общей точкой источников опорного напряжения, выполненных в виде делителей, выходы которых через первый и второй диоды соединены с третьим и четвертым входом сумматора соответственно (3).

Однако известное устройство имеет низкую точность воспроизведения функции, обусловленную малой точностью и нестабильностью выходных напряжений, определяемых температурной нестабильностью напряжений на диодах. Источники опорного напряжения, выполненные на делителях, имеют общую точку, не соединенную с корпусом. Это затрудняет установку уровней выходных напряжений, так как при регулировке они взаимно влияют друг на друга.

Другим недостатком известных Устройств является несовместимость их элементной базы с базовой операцией непрерывной логики (операция выбора большего или меньшего из двух сигна30

9781

Цель изобретения - повышение точности воспроизведения функции.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для воспроизведения скачкообразных функций, содержащее сумматор, первый и второй входы которого соединены с источниками входного напряжения и напряжения смещения соответственно, и источники опорного напряжения, содержит блок выделения медианы, выход которого является выходом устройства и соединен с третьим входом сумматора, выход сумматора подключен к первому входу блока выделения медианы, второй и третий входы которого соединены с источниками опорного напряжения.

Кроме того, блок выделения медианы содержит узлы выделения минимального и максимального напряжения, причем выход узла выделений максимального напряжения является выходом 20 блока выделения медианы, первый, второй и третий входы которого соответственно соединены с первым и вто- рым входами узла выделения минималь-, ного напряжения, и с первым входом 25 узла выделения максимального напряжения, второй вход которого соединен с выходом узла выделения минимального напряжения.

Блок выделения медианы содержит 30 узел выделения максимального и мини мального напряжения, причем выход узла выделения минимального напряжения является выходом блока выделения медианы, первый, третий и второй 35 входы которого соответственно соединены с первым и вторым входами узла выделения максимального и с первым входом узла выделения минимального напряжения, второй вход которого 40 соединен с выходом узла выделения максимального напряжения.

На фиг.l представлена схема устройства; на фиг.2 - график воспроиэводимОЙ функции.; на фиг 3 — блОк 45 выделения медианы, вариант выполнения.

Устройство содержит источник 1 входного напряжения, источник 2 напряжения смещения, первый х„ и второй х источники опорного напряжения соответственно 3 и 4, сумматор

5, блок б выделения медианы с первым, вторым, третьим входами, соответственно 7-9, выходом 10 и состоящим из узла выделения минимального

ll и узла выделения максимального 12 напряжений °

На фиг.2 представлен график функции, воспроизводимый устройством и описываемый выцржением 60

y=„S< f (х-х„) +к S>f+ (х-х0) ° (1)

Варйайт реалйза (йи блока выделения медианы (фиг.3) с входами 7-9, выходом 10, выполненный на узлах выделения минимального 11 и максималь64 4 ного 12 напряжений, например, на амплитудных селекторах.

Устройство работает следующим образом. ,На вход сумматора поступают напряжения х с источника 1 входного напряжения, хо с источника 2 напряжения смещения и у - выходное напряжение устройства. Таким образом, выходное напряжение сумматора х3, равное х = х+х0+у, формируется путем сложения медианы у, аргумента х воспроизводимой функции и переменной хц, задающей значение аргумента х, соответствующее переходу воспроизводимой функции у с нижнего на верхний уровень.

Сумма напряжений х+х =х может иметь значение, соответствующее трем областям х <х„, х,, х <х или хрх (без снижейия общйости здесь и далее полагаем, что х„ах ) .

Выходное напряжение блока выделения медианы определяется выражениями

"a "PH х3 х1 у = x v« a z х при х с х3 х

Для первой области x3

При формировании выходного напряжения в третьей области х„ñõ <х имеет место переходный процесс. Действительно, в начальный момент времени, соответствующий подаче входного напряжения, выходное напряжение у = х. В следующий момент времени иэ-за наличия однонаправленной циркуляции сигнала у по цепи положительной обратной связи выходное напряжение сумматора х3=х3+у=2х3.

При и-ой циркуляции медианы у вы-ходное напряжение сумматора ха= пх>

Процесс нарастания (при х3 0) или убывания (при х 3(0) эначейия переменной х осуществляется практичес3 ки мгновенно (с задержкой и, где ь время одной циркуляции сигнала по контуру обратной связи) и прекращается при выходе значения напряжения х в первую или третью зону.

Отсюда следует, что в установившемся режиме при х <0 ???????????????? ???????????????????? ?????????? ?? = х „, ?? ??>О выходное напряжение у = х .

Таким образом, для любых значений аргумента.х воспроизводится функция вида (1).

При практической реализации устройства необходимо обеспечить условие однонаправленности циркуляции сигнала в замкнутом контуре обратной связи, что обеспечивается при выполнении блока, выделения медианы

978164

Формула изобретения на современных амплитудных селекторах, являющихся активными элементами.

Максимизирующий и минимизирующий амплитудные селекторы осуществляют операцию выбора большего у =max(x„,R2) и меньшего у"= min(x„,õ ) из двух сигналов х„ и х . Амйлитудные селекторы являются базовыми элементами моделирующих устройств, реализующих соотйошения непрерывной логики. Отсюда следует совместимость элементной базы устройств, реализующих пред- лагаемое устройство с элементным базисом (амплитудные селекторы) устройств непрерывной логики.

Современные амплитудные селекторы, схемотехника которых продолжает совершенствоваться, а параметры улучшаются, имеют высокую точность (так например, напряжение смещения между включенным входом и выходом дости- 20 гает десятков сотен микровольт).

Поэтому при выполнении предлагаемого устройства на амплитудных селекторах обеспечивается более высокая точность воспроизведения функции, чем у 25 прототипа, у которого точность воспроизведения функции зависит от изменения падения напряжения на открытом диоде, которое зависит от температуры и от стабильности источников 30 напряжения питания.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить изменение (изменения) любого (любых) переменных х, х, х х, причем одни из выводов этих ис- 35 точников соединены с общей шиной устройства, что значительно упрощает установку значений функции.

Таким образом, предлагаемое устройство значительно повышает точ- 4g ность воспроизведения функции и устраняет существовавшую ранее несовместимость элементной базы моделирующих устройств, использующих в качестве элементаРных скачкообразную Функцию 45 и устройств, использующих в качест.— ве элементарных функции выбора.

1. Устройство для воспроизведения скачкообразных функций, содержащее сумматор, первый и второй входы которого соединены с источниками входного напряжения и напряжения смещения соответственно, и источники опорного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения функции, оно содержит блок выделения медианы, выход которого является выходом устройства и соединен с третьим входом сумматора, выход сумматора подключен к первому входу блока выделения медианы, второй и третий входы которого соединены с источниками опорного напряжения.

2. Устройство по п.1, о т л ч а ю щ е е с я тем, что блок выделения медианы содержит узлы выделения минимального и максимального напряжения, причем выход узла выделения максимального напряжения является выходом блока выделения медианы, первый, второй и третий входы которого соответственно соединены с первым и вторым входами узла выделения минимального напряжения и с первым входом узла выделения максимального напряжения, второй вход которого соединен с выходом узла выделения минимального напряжения.

3. Устройство по п..1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок выделения медианы содержит узел вы-. делЕния максимального и минимального напряжения, причем выход узла выделения минимального напряжения является выходом блока выделения медианы, первый, третий и второй входы которого соответственно соединены с первым и вторым входами узла выделения максимального и с первым входом узла выделения минимального напряжения, второй вход которого соединен с выходом узла выделения максимального напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фельдбаум A.A., Вутковский A.Ã.

Методы теории автоматического управления. М., Наука, 1971,с.272-274.

2.Шило В.Л. Линейные интегральные схемы. М., Советское радио, 1979, с. 222, рис. 5.3.а.

3. Кори Г., Кори Т. Электронные аналоговые и аналогоцифровые вычислительные машины. M. Мир, 1967, ч. 1, с. 289, рис. 6.13б.

978164

ro

Составитель С.Белан

Редактор И.Ковальчук Техред С.Мигунова Корректор i .Orap

3axas 9220/65 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4