Устройство для вычисления модуля разности квадратов

0П ИCАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СРИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, сеид-ву.(22) Заявлено 06. 12. 78 (21) 2694320/18-24 (51)М. Кл.

G 06 G 7/12 с присоединением заявки Й9Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 15.10&0. Бюллетень М 38

Дата опубликования описания 171080 (53) УДК 681.335 (088.8) (72) Автор изобретения

A.М.Ковалев (71) заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ МОДУЛЯ РАЗНОСТИ

КВАДРАТОВ

Изобретение предназначено для вычисления абсолютного значения разности квадратов двух величин, заданных напряжениями постоянного тока,и может найти применение в аналоговой вычислительной технике и различных радио-и электроизмерительных приборах.

Известны преобразователи разности квадратов, построенные на экспоненциальных квадраторах j1) . Однако эти устройства имеют большую погрешность, особенно в диапазоне температур.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство, состоящее из трех блоков, используемых по прямому назначению — двух время-импульсных квадраторов и вычитающего устройства построенного, например, на основе дифференциального усилителя постоянного тока P2)

Недостатками такого устройства являются его сложность (необходимо применение двух квадраторов и вычитателя) и большая погрешность вычисления, обусловленная неидеальностью вычитателя и неидентичностью квадраторов. Указанные составляющие имеют вес, обратно пропорциональный преобразуемой разности и при малых ее значениях могут привести к недопустимому грубому результату вычисления.

Целью изобретения является упрощение схемы устройства и повышение точности.

Цель достигается тем, что в устройство для вычисления модуля разности квадратов, содержащее генератор пилообразного напряжения, соединенный с первым входом элемента сравнения и установочным входом пер15 вого триггера, выход которого.подключен к первому входу блока усреднения, введены второй и третий триггеры, первый и второй двухпозицион ные ключи, причем первый вход уст20 ройства соединен с первыми неподвижными контактами первого и второго двухпоэиционных ключей, второй вход устройства соединен со вторыми неподвижными контактами, первого н второго двухпозиционных ключей, подвижный контакт перэого двухпознционного ключа соединен со вторым входом элемента срайнения, подвижный контакт второго двухпозиционного ключа соединен со вторым входом бло

771678 ка усреднения, управляющие входы двухпозиционных ключей соединены соответственно с выходами второго и третьего триггеров, счетные входы первого и второго триггеров подключены к выходам элемента сравнения, а с.зтный вход третьего триггера— к выходу генератора пилообразного напряжения, выход блока усреднения является выходом устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы.. На фиг. 1 приняты следующие обозначения: входы устройства 1,2, схема сравнения 3; генератор пилообразного напряжения 4, первый и второй двухпозиционные ключи 5, 6; первый, второй и третий триггеры 7,8,9; блок усреднения 10; выходная клемма устройства

11.

Работа устройства, поясняемая временными диаграммами фиг. 2, происходит следующим образом: входные напряжения U и Ug, подаваемые на входы устройства 1 и 2, сравниваются.элементом сравнения 3 с пилообразным напряжением генератора 4, причем вначале через ключ 5 подается меньшее иэ

U<, U2, а затем за счет переброса подвижного контакта 9 — большее. При этом интервал времени gt между двумя срабатываниями элемента сравнения (в предположении,что 02л 0<} оказыва- ется равным

I }2 }4

at= „ )

:здесь k — крутизна нарастания напря1 же ния генератора 4 . Этот интервал выделяется триггером 7, поскольку в начале каждого периода генератора 4 он по установочному входу приводится в исходное состояние, а импульсы элемента сравнения 3 действуют на его счетный вход. Триггер 9,своим счетным входом объединенный с выходом генератора 4, делит вдвое частоту следования его импульсов, и, поэтому, потенциальная шина блока усреднения

10 подключается попеременно то к U, .то к UZ. Устройство 10 выделяет напряжение постоянной составляющей потока импульсов длительностью 1 с амплитудой 0, 02 и периодом следоваи т 2тгйн (агин период напряже ния генератора 4). Выделенное напряжение является одновременно выход-. ным сигналом всего устройства. Оно определяется соотношением

2 2

U2at+ О at 02- U, Ц м вык T ic T

= — =к(0,-> )

1 и пропорционально разности квадратов входных напряжений. .Триггер 8, входящий в состав вычислителя, управляемый по счетному входу от элемента сравнения, производит. автоматический .поиск порядка подключения входных напряжений. Самонастройка устройства происходит в течение двух периодов пилообразного напряжения, отсчитанных либо от момента включения, либо от момента смены знака разности 0 и 02 и поясняется временными диаграммами фиг. 2.

При "неудачном" включении порядка следования ко входу схемы сравнения 3 через триггер 9 подключается большее из напряжений, поэтому после срабатывания элемента сравнения триггер 8 переключает ключ 5 к меньшему из напряжений и повторного срабатывания схемы сравнения 3 в данном такте не происходит. Триггер 8, а соответственно и ключ 5 при этом сохраняют

15 свое состояние и в следующем такте происходит восстановление нормального порядка следования напряжений. Таким образом, независимо от соотношения U и 02 на. выходе триггера 7

Щ формируется длительность,пропорциональная абсолютной величине их разности, а следовательно на выходе всвго устройства образуется .сигнал, пропорциональный вычисляемому модулю д разности квадратов.

Предложенное устройство оказывается при этом значительно проще прототипа, поскольку содержит один, а не два квадратора, из него исключено также устройство вычитания, введены два триггера и два двухпозиционных. ключа, Такое упрощение. схемы сопровождается существенным повышением точности вычисления, как за счет составляющих погрешностей исключенных.квадратора и вычитателя, так и за счет структурной компенсации ряда составляющих единственного квадратора — в схеме исключаются действие аддйтивной составляющей погрешности генератора пи40 лообразного напряжения и влияния наличия конечного. порога срабатывания элемента сравнения, а также его временного и температурного дрейфа. Следовательно, предлагаемая структура обеспечивает достижение поставленной цели изобретения.

Формула изобретения

Устройство для вычисления модуля разности квадратов,. содержащее гейератор пилообразного напряжения, .соединенный с первым входом элемента сравнения и установочным входом первого триггера, выход которого подключен к первому входу блока усреднения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности вычисления, оно.

40 содержит второй и третий триггеры, первый и второй двухпозиционные ключи причем первый вход устройства соеУ динен с первыми неподвижными контактами первого и второго двухпозиционных ключей, второй вход устройства

771678

Фиг.1

"-+г

tu= (и, -и ) Составитель Т. Иванова

Be акто Н. Каменская Тех A Непанская Ко екто В. Синицкая

Тираж 51 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб.

Заказ 6700 62

4 5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 соединен со вторыми неподвижными контактами первого и второго двухпозиционных ключей, подвижный контакт первого двухпозиционного ключа соединен со вторым входом элемента сравнения, подвижный контакт второго двухпозиционного ключа соединен со вторым входом блока усреднения, управляющие входы двухпозиционных ключей соединены соответственно с выходами второго и третьего триггеров, счетные входы первого и второго триггеров подключены к выходам элемента сравнения, а счетный вход третьего триггера - .к выходу генератора пилообразного напряжения, выход блока усреднения является выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смолов В. Б. Аналоговые вычиспительные машины. М., "Высшая школа", 1972, с. 302 °

2. Смолов В.Б., Угрюмов Е. П.

Время-импульсные: вычислительные устройства, Д., "Энергия", 1963, с.б4-65, рис. 36 (прототип).