Устройство для извлечения квадратного корня

{6t) Дополнительное к авт. свил-ву(51) М. Кл

С, оо Ст 7i20 (22) Заявлено30.10.75 (21)2186477/18-24 с присоединением заявки №(23) Приорнтет(43) Опублнковано05.12.78 Бюллетень № 15

{45) Дата опубликования описания 15.12.78

Гаоударотееиный еаатет

Совета Минеотров C_#_P ео делам еэооретеиее н открыти9 (53) УДЫ 681.335 (088.8) {72) Автор изобретения

B. Г. Майоров

Смоленский филиал Московского ордена Ленина энергетического института (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ. ИЗВЛЕЧЕНИЯ КВЛДРАТ!! ОГО

КОРНЯ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может найти широкое применение при разработке функциональных преобразователей для !!ВМ, а также при построении расходомеров, для измерения действукицего значения напряжения, Известно устройство для извлечения квадратного корня, содержащее источник опорного напряжения и последовательно включенные в замкнутый контур два ин- io тегратора и нуль-орган, один из входов которот о подключен к источнику преобразуемого сигнала, а также блок преобразования интервала времени, пропорционального корню квадратному, в аналого т5 вый сигнал 1 . Однако это устройство имеет невысокую точность вычисления квадратного корня.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является ре-M обрвзователь, который, как и данное yew ройство, содержит масштабные резисторы, генератор опорных частот и блок нормирования по амплитуде, входы которого подключены к выходам нуль-органа и источника опорного напряжения, а выход через фильтр, непосредственно и через аналого-цифровой преобразователь соединен соответственно с аналоговым, импульсным и цифровым выходами устройства(2).

Однако это устройство не обеспечивает вы- ° сокой точчости вычисления.

Белью данного изобретения является повышение точности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит последовательно включенные дополнительный блок нормирования по амплитуде и два интегратора переменного тока, выход последнего из которых через первый масштабный резистор соединен со входом нуль-органа, подключенного через второй и третий масштабные резисторы соответственно к источнику опорного напряжения и ко входу устройства, один из входов дополнительного блока нормирования по амплитуде подключен к источнику опорного напря

3 (-)366 жония, а его другой вход и вход синхронизации аналого-цифрового преобразователя подключены к генератору опорных частот.

На фиг. 1 приведена блок-схема уст- у ройства для извлечения квадратного корня.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы работы ус.гройства.

Устройство содержит генератор опорных частот 1, блок нормирования по ам- о плитуде 2, интеграторы переменного тока

3 и 4, масштабные резисторы 5, 6 и 7 нуль-орган 8, блок нормирования по амплитуде 9, источник опорного напряжения

1 О, аналого-цифровой преобразователь 1 1 и фильтр (фильтрующий усилитель) 12.

Устройство работает следующим образом. С выхода генератора опорных частот 1 для управления блоком нормирования по амплитуде 2 поступает после- 26 довательность импульсов с частотой 4 и скважностью 8 =2, в результате чего на выходе блока 2 имеется также последовательность импульсов Ощ, » (фиг. 2) с частотой следования 1 и скважностью Я

Q =2 и фиксированной амплитудой импульса Оо в точности равной выходному напряжению источника опорного напряжения 10.

Интеграторы переменного тока 3 и 4 39 построены таким образом, что интегрируют только переменную составляющую входного напряжения, амплитуда которого в данном случае равна Ц ) 2 . При достаточно большом коэффициенте усиления . М усилителя интегратора 3 и надлежащем выборе разделительных емкостей можно полагать, что емкость С первого интеко ратора 3 заряжается постоянным током

ЩЯ.Й во время действия импульса, В ю этом случае изменение выходного напряжения первого интегратора ЗЮЗ„,„В во время действия импульса на входе можно найти иэ следующего уравнения 0 З 3

ЗЫх Ъ

При достаточно большом коэффициенте усиления усилителя интегратора 4, надлежащем выборе разделительных ем- ® костей можно показать, что изменение выходного напряжения второго интегратора

4 будет происходить по следующему закону

Uo

ВЫХОД g(g g <

{2)

В формулах {1) и (2) отсутствуют постоянные интегрирования по той при30 4 чине, что они о.гфильтровываются разделительными емкостями интеграторов 3 и 4.

На вход нуль-органа 8 поступает переменный сигнал с выхода интегратора

4. Нуль-орган 8 предназначен для того, чтобы выделять переходы через нуль суммарногоо с и гнала, суш ествующего на е го входе, который образуется с помощью токов, протекающих через резисторы 5 (Ч,); 6 {Ч,„); - { g ).

Если за ось абсцисс принять ось t а за ось ординат принять ось, совпадающую с линией, проходящей через максимальное по модулю значение напряженияПВ1Их

l то выходное напряжение интегратора 4 можно записать в виде следующих выражений:

Отрицательная цолуволна бо Вь х ь=

2(Wc)

Положительная полуволна По

11ВЬПж =>

2 (ЯС)

Ф.

Константа 5 равна максимальному значению выходного сигнала интегратора 4 Ц

Ь= —

М(2С

Входное напряжение нуль-органа 8 not каэано на временной диаграмме. U» -это часть входного напряжения U», попадающего с определенным коэффициентом деления на вход нуль-органа 8. Из временных диаграмм видно, что, меняя напряжение U», можно изменять моменты перехода через нуль результирующего сигнала, формируя тем самым некоторую дли- тельность импульса ц, которую можно найти из следующих рассуждений.

Момент перехода результирующего сигнала через нуль соответствует тому, что входной ток 1 нуль-органа 8 практически равен кулю, т.е.Д -Д +Д 7 . .Последнее равенство можно записать следующим образом:

Оо 2 ц U» о

- t — + — — + — °

22(qCC1 qq1 R1 оп

Из этого выражения получаем выражение для 1 где о (P e (С 2 где

Длительность импульса на выходе нуль-органа 8 равна удвоенному значеш1к, т.е. t. = 24.

Б настроенной схеме выполняется соотношение

Таким образом, получаем: т.е. длительность импульса в последовательности импульсов на выходе нульоргана 8 пропорциональна корню квадратному из входного напряжения 0

Последовательность импульсов с выхода нуль-органа 8 поступает на вход блока 9, который придает импульсам стабильную и постоянную амплитуду О

Затем последовательность импульсов пос« тупает на вход фильтруюшего усилителя

12, выходное напряжение которого можно найти по следующей формуле: где К2 — коэффициент передачи фильтруюшего усилителя 12, Для получения цифрового эквивалента на вход аналого-цифрового преобрвзователя 11 поступают выходной сигнал от блока 9 и импульсы заполнения, следующиес частотой 1 от генератора опорных частот 1. Код на выходе преобра4 зователя 11 равен К п-- 1п.

Формула изобретения

Ф

Устройство для извлечения квадратного корня, содержащее масштабные резисторы, генератор опорных частот и блок нормирования по амплитуде, входы кото1у рого подключены к выходам нуль-органа и источника опорного напряжения, а выход через фильтр, непосредственно и через аналогоцифровой преобразователь соединен соответственно с аналоговым, имр пульсным и цифровым выходами устройства, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства, оно содержит последовательно включенные доползу нительный блок нормирования по амплитуде и два интегратора переменного тока, выход последнего из которых через первый масштабный резистор соединен со входом нуль-органа,. подключенного через

39 второй и третий масштабные резисторы соответственно- к источнику опорного напряжения н ко входу устройства, один из входов дополнительного блока нормирования по амплитуде подключен к источнику ру опорного напряжения, а его другой вход и вход синхронизации аналого-цифрового преобразователя подключены к генератору опорных частот.

46 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Темников Ф. E. и др. Математические развертывающие системы. Изд-во

"Энергия", M., 1970, с. 89-90, рис.

43 рис. 5-2.

2. Справочник по аналоговой вычислительной технике, под ред. Г. Е. Пухова, Киев, изд-во Техника, 1975, с. 184, 188, рис. 3.<1.

ы

=и„й

VPPC7

Aiz. 2

Составитель Г. Сорокин

Редактор Э. Губницкаа Техред Э. Чужик Корректор С. Гарасиняк

Заказ 6943/40 Тираж 784 Подлисное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и. открытий

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

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