Claims (1)
Иаобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах, тре бующих квадратичное преобразование. Цель изобретени - повышение точности . На фиг. 1 приведена структурна схема квадратора; на фиг, 2 - схема генератора управл ющих сигналов; на фиг, 3 - временные диаграммы работы квадратора. Квадратор содержит входной переключатель 1, терморезонансньй преобразователь 2 напрйжение - частота преобразователь 3 кода в широтно-импульсный сигнал, деп.ератор 4 опорной частоты, блок 5 вычитани частот формирователь 6 импульсов, делитель 7 частоты на два, три ключа 8-10, три счетчика 11-13, генератор 14 управл ющих сигналов, содержащий генератор 15 образцовой частоты, элемент И. 16, два триггера 17 и 18, два счетчика 19-20 образцовой частоты, три-ключа 21-23, формирователь 24 строба, информационный вход 25 квад ратора, вход 26 запуска квадратора. Устройство работает следующим об разом. Возведение входной величины в квадраты ос1тцествл етс в три такта . Началом первого такта вл етс сигнал с входа запуска 26 квадратора , инициирующий начало цикла работы , который устанавливает в нулево состо ние счетчики 11-13, 19 и 20, а также триггер 17. Сигнал с пр мого выхода триггера 17 поступает на информационньй вход первого ключа 2 генератора управл ющих импульсов, ра реша прохождение на счетный вход счетчика 19 сигнала с выхода генера . тора 15 образцовой частоты. С выхода счетчика 19, выполн ющего -роль делител частоты, сигнал поступает на вход триггера 18, работающего в р жиме делени частоты на два, на пр мом и инверсном выходах которого по . вл етс напр жение вида меандр с длительностью полуволны, равной t. (фиг.З, диаграммы 6 и г ). С инверсного выхода триггера 18 этот сигнал поступает на счетный вход двоичного счетчика 20, Напр жение с выходовQ и а триггера 18, а также с выходов 0.1 первого к0.2 второго разр дов счё чика 20 используютс дл управлени элемента И 16 и ключами- 22 и 23 ген ратора управл ющих сигналов. Схема построена таким образом, что на выходе элемента И 16, спуст промежуток времени tуст (равньй t;.,/ ) после начала первого такта, по вл етс положительный импульс с длительностью равной На выходах ключей 22 и 23 такие же импульсы возникают спуст промежутки времени от. после начала второго и третьего тактов соответственно (фиг.З, диаграммы TIC , -j ,, w) Напр жени с выходов элементов 16, 22 и 23 управл ют соответственно работой первого 8, второго 9 и третьего 10 ключей. Таким образом, в течение первого такта ключи 9 и 10 остаютс закрытыми и следовательно, содержимое второго счетчика 12 в тйчение всего первого такта остаетс равным нулю. Нулевой код с выхода второго счетчика 12 поступает на преобразователь 3 кода в широтно-импульсный сигнал, который вырабаты- вает на своем выходе последовательность импульсов, частота повторени и амплитуда которых стабилизированы, а длительность пропорциональна коду, поступающему с выхода второго счетчика 12. При нулевом коде на выходе счетчика 12 длительность выходных: импульсов преобразовател 3 кода в широтно-импульсный сигнал равна нулю, т.е. его выходное напр жение равно нулю. Входной переключатель 1 управл етс напр жением с выхода О 1 счетчика 20. Как видно из временной диаграммы (фиг.З, диаграмма 3 ) в течение первого и третьего тактов входной переключатель 1 находитс в,положении 2, а в течение второго такта - в положении 1. Следовательно, в течение всего первого такта на первый нагреватель терморезонансного преобразовател 2 напр жение-частота поступает нулевое напр жение с выхода преобразовател 3 кода в широтно-импульсньй сигнал. Терморезонансный преобразователь 2 напр жение - частота вл етс входным звеном закклу- той системы автоматического регулировани , котора содержит блоки 2, 4, 5 и 6 и работает следующим образом, Блок 5 вычитани частот, вл ющийс различающим элементом системы регулировани , вырабатывает последовательность импульсов с частотой следо .вани , равной разности частот сигналов , поступаюпщх с выходов генератора 4 опорной частоты и терморезонансного преобразовател 2 напр жение - частота, С выхода данна после довательность импульсов поступает на вход формировател 6 импульсов, который вырабатывает на своем выходе последовательность импульсов, частота следовани которых равна частоте следовани импульсов на его входе, а амплитуда и длительность стабилизированы , С выхода формировател 6 импульсов сигнал поступает на второй информационный вход терморезонансног преобразовател 2 напр жение - частота , замыка тем самым цепь отрицательной обратной св зи. Увеличение среднеквадратического значени сигнала , поступающего на первьй информационный вход терморезонансного преобразовател 2 напр жение - часто та приводит к увеличению частоты сигнала на его выходе и соответствующему уменьшению частоты следовани импульсов на выходе блока 5 вьгчитани частот. Следовательно, уменьшаетс частота следовани и соответственно среднеквадратическое значение импульсов обратной св зи, поступающих на второй информационный вход терморезонансного преобразовател 2 напр жение - частота, поддерживаетс посто нной с точностью до погрешности статизма система регулировани . Частота на выходе замкнутой системы автоматического регулировани опре дел етс выражением г г 5 о 1 где и - входное напр жение. {, - частота на выходе устройств {д - значение при , К,К - коэффициенты преобразовани терморезонансного преобразовател напр жение - часто та по первому и второму информационным входам, соответственно , р - коэффициент передачи форми ровател 6 импульсов. Спуст промежуток времени t течение которого происходит переход ньй процесс в системе автоматическо регулировани , ключ 8 открываетс н врем t сц за которое на первьй сче чИк 11 поступает с выхода формировател 6 импульсов число импульсов, равное N f t 1 о -сч . и на этом первьй такт работы устройства заканчиваетс . Во втором такте под воздействием напр жени с выхода счетчика 20 входной переключатель 1 устанавливаетс в положение 1. На первый информационньй вход терморезонансного преобразовател 2 напр жение - частота поступает напр жение с входа устройства. Одновременно отрицательный переход напр жени на выходе элемента И 16 запускает одновибратор 24. Импульс с выхода формировател строба 24 поступает на входы управлени второго 12 и третьего 13 счетчиков и переводит эти счетчики в режим, параллельньй записи информации. На входы параллельной записи второго счетчика 13 подаетс информаци с соответствующих выходов первого сче:тчика 11. Вход параллельной записи первого разр да счетчика 13 соединен с выходом второго разр да первого счетчика 11, вход параллельной записи второго разр да счетчика 13 соединен с выходом третьего разр да счетчика 11 и т.д. Таким образом осуществл етс аппаратньй сдвиг содержимого первого счетчика 11 на один разр д, равносильньй делению этого содержимого на два. В результате по окончанию импульса на выходе формировател 24 строба во втором счетчике 12 зафиксировано число N , а в третьем счетчике 13 - число N /2,. После окончани переходного процесса в замкнутой системе автоматического регулировани , содержащей блоки 2,4,5,6, на выходе формирова ел 6 импульсов устанавливаетс частота, равна , с учетом выражени (1), { f -KjUY{U,)U, где К - номинальное значение коэффи циента преобразовани устройства; - относительна погрешность коэффициента-преобразовани известного устройства, вызванна изменени ми сопротивлений нагревателей терморезонансного преобразовател 2 или другими причи нами. По окончанию переходного процесса через врем tj, после начала второго такта на выходе ключа 22 по вл етс импульс длительностью t,.ч Под воздействием этого импульса открываетс третий ключ 9 и на входы вычитани второго 12 и третьего 13 счетчиков поступает частЬта с выхода формировател 6 импульсов. По окончании вре мени t во втором 12 и третьем 13 счетчиках окажутс соответственно зафиксированными следующие числа: N, N,-,t,,{Vf.KjUy(U,nu;}t,, K,f.Y(,, f7), lN,,W{Y-V H i-T(u,nuj}{,,-p{ -Kjuy (u,)u;}t,,. . (, Ha этом второй такт работы устрой ства заканчиваетс , В третьем такте под воздействием напр жени с выхода счетчика 20 вход ной переключатель 1 вновь устанавли ваетс в положение 1 и на первьй информадионньй вход терморезонансного преобразовател 2 напр жение - частота поступает напр жение с выхода преобразовател 3 кода в широтно-импульсный сигнал, на вход которого - поступает код с выхода второго счетчика 12, а на его выходе формируетс широтно-импульсный (ШИМ) сигнал с длительностью импульса, пропорциональньш этому числу, Среднеквадратическое значение напр жени на выходе преобразовател 3 кода в широтно-импульсный сигнал имеет вид t- Т --и.„/{Г UonJfonJK, где и и 1 - амплитуда и частота ШИМ сигнала. Кг, - коэффициент преобразовани 3 кода в широтно-импульсный сигнал, С учетом (2) выражение (4) приме вид . Kjuv{u,), Частота {„ амплитуда U ШИМ сигнала , а также коэффициент преобразовани К преобразовател 3 кода в пшротно-импульсный сигнал произвольно и независимо друг от друга регули уютс , В частности, они всегда могут ыть подобраны таким образом, чтобы ыполн лось равенство Uonlf.n t, . В этом случае выражение (5) примет ид , u./uTuvTu,. (в) После окончани переходного проесса в системе автоматического регуировани частота сигнала на выходе ормировател импульсов установитс . авной f,.r(ujju , или с учетом выражени (6) {,-Ео-КЛЬУ(и )( Как видно из выражени (6), среднеквадратическое значение напр жени и Б течение третьего такта близко по величине к среднеквадратическому значению входного напр жени устройCTBaUj ( , Поэтому с точностью до малых величин второго пор дкаможно считать равными и соответствующее этим напр жени м значени погрешностей коэффициента преобразовани , т, е. y(UJ r(U/l. (8) Подставив (8) и (7),получим окончательно „ f,(U,)U/. После окончани переходного процесса на врем ts4 открываетс ключ 10 и сигнал f поступает на делитель 7 частоты на два, а с его выхода сигнал с частотой f /2 подаетс на вход сложени третьего счетчика 13, По окончании времени t;. в третьем счетчике зафиксируетс число f tc.4-ф- J1.y(U,).|ьx ,).-.y(U,mli,, . f9) Задним фронтом импульса на вькоде ключа 23 триггер 17 переводитс в состо ние 1, Высокий потенциал с его выхода Q , поступа на вход ключа 21, запрещает прохождение импульсов с выхода генератора 15 об разцовой частоты на вход счетчика 19. Цикл работы устройства на этом заканчиваетс . Формула изобретени Квадратор, содержащий генератор опорной частоты, терморезонансный преобразователь напр жение - частота первый информационный вход которого подключен к выходу формировател импульсов , вход которого подключен к выходу блока вычитани частот, первый вход которого соединен с выходом генер тора опорной частоты, а второй вход соединен с выходом терморезонансного преобразовател напр жение - частота отличающийс тем, что, с целью повышени точности, в него введены входной переключатель, три счетчика, три ключа, делитель часто ты на два, преобразователь кода в широтно-импульсньй сигнал и генератор управл ющих сигналов, содержащий импульсный генератор образцовой частоты , первый и второй триггеры, пер вый и второй счетчики импульсов образцовой частоты, первьш , второй и третий ключи, элемент И и формирователь строба, причем информационньй вход квадратора подключен к первому входу входного переключател , второй вход которого подключен к вхо ду преобразовател кода в широтноимпульсный сигнал, а выход - к второму информационному входу терморезонансного преобразовател напр жение-частота , вход запуска квадратора соединен с входами начальной установ ки первого и второго триггеров, первого , второго и третьего счетчиков и первого и второго счетчиков импуль сов образцовой частоты, выход первого триггера подключен к управл ющему входу первого ключа генератора управл ющих сигналов, информационный вход которого соединен с выходом генератора импульсов образцовой частоты , а выход соединен с счетным входом первого счетчика импульсов образ цовой частоты, подключенного выходом к счетному входу второго триггера. соединенного пр мым выходом сосчётным входом второго счетчика импульсов образцовой частоты и с управл ющими входаьш второго и третьего ключей генератора управл ющих сигналов, а инверсньп-1 выходом - с первым входом элемента И, выход первого разр да второго счетчика импульсов образцовой частоты соединен с вторым входом элемента Н, информационным входом второго ключа генератора управл ющих сигналов и с yпpaвл юшIiм входом входного переключател , выход второго разр да второго счетчика импульсов образцовой частоты соединен с третьим входом элемента И и с информационным входом третьего ключа генератора упраап ющих импульсов, выход которого Соединен со счетным входом первого триггера и с управл ющим входом третьего ключа, выход элемента И Подключен к входу формировател строба, вьсход которого - соединен с входами разрешени записи второго и третьего счетчиков, выход второго ключа генератора управл юнц х импульсов соединен с управл ющим входом второго ключа квадратора, информационные входы первогоf второго и третьего ключей квадратора подключены к выходу формировател и fflyльcoв5 выход первого . ключа подключен к счетному входу первого счетчика, выход второго ключа подключен к счетным входам второго и третьего счетчиков, выход третьего ключа через делитель частоты на два подключен к счетному входу третьего счетчика, разр дные выходы первого счетчика подключены к соответствуюЩIiм I -м разр дным входам второго счетчика и к i+1-м разр дным входам третьего счетчика, разр дные выходы второго счетчика соединены с соответствующими цифровыми входами преобразовател кода в широтно-импульсный сигнал, выход которого соединен с вторым информационным входом входного переключател , первый информационный вход которого подключен к входу квадратора, разр дные выходы третьего счетчика вл ютс выходами квадратора.The invention relates to automation and computing and can be used in devices that require quadratic transformation. The purpose of the invention is to improve accuracy. FIG. 1 shows a block diagram of the quad; Fig. 2 is a control signal generator circuit; FIG. 3 shows timing diagrams of the quad. The quadrator contains an input switch 1, a thermo-resonant converter 2 voltage - frequency converter 3 codes into a pulse-width signal, a reference frequency depot. 4, a frequency subtraction unit 5, a frequency driver 6 pulses, a frequency divider 7 into two, three keys 8-10, three counters 11-13, a control signal generator 14, comprising an exemplary frequency generator 15, element I. 16, two triggers 17 and 18, two counters 19-20 of exemplary frequency, three-keys 21-23, a gate driver 24, information input 25 quad rator, input 26 launch quad. The device works as follows. Raising the input value to squares takes place in three bars. The start of the first clock cycle is the signal from the quadrant start input 26, which initiates the start of the work cycle, which sets the counters 11-13, 19 and 20 to zero, and also the trigger 17. The signal from the forward output of the trigger 17 goes to the information input of the first key 2 generators of control pulses, resolving the passage to the counting input of counter 19 of the signal from the output of the generator. Torah 15 exemplary frequency. From the output of counter 19, which performs the frequency splitter, the signal is fed to the input of trigger 18, operating in frequency division by two, the forward and inverse outputs of which are. is the voltage of the form of a square wave with a half-wave duration equal to t. (fig.Z, diagrams 6 and d). From the inverse output of the trigger 18, this signal is fed to the counting input of the binary counter 20, the voltage from the outputs Q and a trigger 18, as well as from the outputs 0.1 of the first k0.2 second discharge of the counter 20 are used to control the element 16 and keys 22 and 23 generators of control signals. The circuit is constructed in such a way that at the output of the AND 16 element, after a time interval t (equal to t;., /) After the start of the first clock cycle, a positive pulse appears with a duration equal to. At the outputs of the keys 22 and 23, the same pulses occur after time intervals from. after the start of the second and third cycles, respectively (Fig. 3, diagrams TIC, -j, w) The voltages from the outputs of elements 16, 22 and 23 control the operation of the first 8, second 9 and third 10 keys, respectively. Thus, during the first clock, the keys 9 and 10 remain closed and, therefore, the contents of the second counter 12 during the entire first clock cycle remain equal to zero. The zero code from the output of the second counter 12 is fed to the converter 3 of the code into a pulse-width signal, which produces at its output a sequence of pulses, the repetition frequency and amplitude of which are stabilized, and the duration is proportional to the code received from the output of the second counter 12. At zero code at the output of counter 12, the duration of the output: of the pulses of the converter of the 3 code into the pulse-width signal is zero, i.e. its output voltage is zero. The input switch 1 is controlled by the voltage from the output O 1 of the counter 20. As can be seen from the timing diagram (Fig. 3, diagram 3), during the first and third cycles the input switch 1 is in position 2, and during the second cycle in position 1. Consequently, during the entire first cycle, the first heater of the thermal-resonance voltage-frequency converter 2 receives a zero voltage from the output of the converter 3 codes into a pulse-width signal. Thermal resonance voltage converter 2 - frequency is the input link of the closed loop automatic control system, which contains blocks 2, 4, 5 and 6 and works as follows. Block 5 frequency subtraction, which is the distinguishing element of the control system, produces a sequence of pulses with a frequency a trace equal to the difference in the frequency of the signals coming from the outputs of the generator 4 of the reference frequency and the thermo-resonant converter 2 voltage - frequency, From the output, this sequence of input pulses em impregnator 6 pulses, which produces at its output a sequence of pulses, the frequency of which is equal to the pulse frequency at its input, and the amplitude and duration are stabilized, From the output of the imager 6 pulses, the signal arrives at the second information input of the thermal-resonance converter 2 voltage - frequency , thereby closing the negative feedback circuit. An increase in the RMS value of the signal arriving at the first information input of the thermal-resonance converter 2 voltage often leads to an increase in the frequency of the signal at its output and a corresponding decrease in the pulse frequency at the output of the frequency-reading block 5. Consequently, the tracking frequency and, accordingly, the rms value of the feedback pulses arriving at the second information input of the thermal-resonance voltage-frequency converter 2, are kept constant with an accuracy of up to a statistical error, the control system. The frequency at the output of the closed automatic control system is defined by the expression r 5 o 1 where and is the input voltage. {, is the output frequency of the devices {d is the value of when, K, K are the conversion coefficients of the thermo-resonant voltage converter — often the same at the first and second information inputs, respectively, p is the transfer ratio of the driver 6 pulses. After a period of time t during which the transition occurs in the automatic control system, the key 8 opens at a time t c s during which the first count 11 comes from the output of the generator 6 pulses the number of pulses equal to N f t 1 o sch. and on this the first cycle of operation of the device ends. In the second cycle, under the influence of the voltage from the output of the counter 20, the input switch 1 is set to position 1. The first information input of the thermal-resonance converter 2 is the voltage — the frequency is supplied by the voltage from the input of the device. At the same time, the negative voltage transition at the output of the AND 16 element triggers the one-shot 24. The pulse from the output of the gate driver 24 is fed to the control inputs of the second 12 and third 13 counters and converts these counters into parallel information recording mode. The inputs of the parallel recording of the second counter 13 are supplied with information from the corresponding outputs of the first counter: counter 11. The parallel recording input of the first discharge of the counter 13 is connected to the output of the second discharge of the first counter 11, the parallel recording input of the second discharge of the counter 13 is connected to the output of the third discharge counter 11, etc. Thus, the contents of the first counter 11 are digitally shifted by one bit, equivalent to dividing this content by two. As a result, at the end of the pulse at the output of the gate driver 24, the number N was recorded in the second counter 12, and the number N / 2 in the third counter 13. After the end of the transient process in a closed automatic control system containing blocks 2,4,5,6, a frequency is set at the output of 6 pulses, equal to, taking into account expression (1), {f -KjUY {U,) U, where K - the nominal value of the conversion factor of the device; - the relative error of the conversion coefficient of the known device caused by changes in the resistances of the heaters of the thermal resonance converter 2 or by other reasons. At the end of the transient process after time tj, after the start of the second clock cycle, a pulse of duration t appears at the output of key 22. Under the influence of this pulse, a third key 9 is opened and the subtractors of the second 12 and third 13 counters are fed in from the output of the driver 6 of the pulses . At the end of time t in the second 12 and third 13 counters, the following numbers will be fixed accordingly: N, N, -, t ,, {Vf.KjUy (U, nu;} t ,, K, fY (,, f7), lN ,, W {YV H iT (u, nuj} {,, - p {-Kjuy (u,) u;} t ,,. (, Ha this completes the second cycle of operation of the device, In the third cycle under the influence of voltage from the output of the counter 20, the input switch 1 is again set to position 1 and the first informational input of the thermal-resonance converter 2 is voltage — the frequency is supplied by the voltage from the output of converter 3 of the code into a pulse-width signal, to the input of which is a post The code from the output of the second counter 12 falls, and at its output a pulse-width (PWM) signal is formed with a pulse duration proportional to this number. The RMS voltage at the output of the converter 3 of the code into the pulse-width signal has the form t- T - and „/ {Г WonJfonJK, where and, and 1 is the amplitude and frequency of the PWM signal. Kg, is the conversion factor of 3 codes into a pulse-width signal, Taking into account (2), expression (4) is used as. Kjuv {u,), Frequency {„amplitude U of the PWM signal, as well as the conversion factor K of the converter 3 codes into a flash-pulse signal, arbitrarily and independently from each other, adjusts the comfort, in particular, they can always be chosen so that equality odlf.nt,. In this case, expression (5) will take the id, u./uTuvTu ,. (c) After the termination of the transition process in the automatic control system, the frequency of the signal at the output of the pulse drive will be set. avnoy f, .r (ujju, or taking into account the expression (6) {, -Eo-KLYU (and) (As can be seen from the expression (6), the root mean square value of voltage and B during the third cycle is close in magnitude to the rms value of the input voltage therefore, up to small second order values, it is possible to consider equal and corresponding to these voltages the error values of the conversion coefficient, t, e. y (UJ r (U / l. (8) Substituting (8) and (7) , we finally get the „f, (U,) U /. After the end of the transition process for the time ts4, the key 10 is opened and the signal f is received t to the frequency divider 7 by two, and from its output the signal with frequency f / 2 is fed to the addition input of the third counter 13. At the end of the time t; the third counter will record the number f tc.4-f-J1.y (U, ). | x,) .-. y (U, mli ,,. f9) The back edge of the pulse on the key of the key 23 trigger 17 is transferred to state 1, High potential from its output Q, entering the key 21, prohibits the passage of pulses from the output of the generator 15 about the reference frequency to the input of the counter 19. The cycle of operation of the device ends there. The Quadrator containing a reference frequency generator, a thermal resonance voltage converter is a frequency whose first information input is connected to the output of the pulse shaper, whose input is connected to the output of the frequency subtraction unit, the first input of which is connected to the output of the reference frequency generator, and the second input is connected to the output of a thermal-resonance voltage converter is a frequency characterized in that, in order to improve accuracy, an input switch, three counters, three keys, a divider are introduced into it two separate signals, a code converter into a pulse-width signal and a control signal generator, containing a pulse generator of an exemplary frequency, first and second triggers, first and second pulse counters of an exemplary frequency, first, second and third keys, And element and the strobe driver The information input of the quadrant is connected to the first input of the input switch, the second input of which is connected to the input of the code converter into the pulse-width signal, and the output to the second information input of the thermal-resonance voltage-frequency converter, quadr trigger input is connected to the initial setup inputs of the first and second triggers, first, second and third counters and first and second pulse counters of the reference frequency, the output of the first trigger is connected to the control input of the first key of the control signal generator The information input of which is connected to the output of the pulse generator of an exemplary frequency, and the output is connected to the counting input of the first pulse counter of the sample frequency connected by the output to the counting input ode to the second trigger. connected to the direct output by the counting input of the second pulse counter of exemplary frequency and with the control inputs of the second and third keys of the control signal generator, and the inverse-1 output with the first input of the And element, the output of the first discharge of the second pulse counter of the reference frequency is connected to the second input element H, the information input of the second key of the generator of control signals and with the yvil input input of the switch, the output of the second bit of the second pulse counter of the reference frequency is connected to the third input of the element And with the information input of the third key of the generator of upraapulses, the output of which is connected to the counting input of the first trigger and with the control input of the third key, the output of the element AND connected to the input of the gate generator, the elevation of which is connected to the inputs of recording the second and third counters, the output of the second key of the generator of control pulses is connected to the control input of the second key of the quadrator, the information inputs of the first second and third keys of the quadrant are connected to the output of the form ovatel fflylcov5 and output first. the key is connected to the counting input of the first counter, the output of the second key is connected to the counting inputs of the second and third counters, the output of the third key is connected to the counting input of the third counter through the frequency divider by two, the bit outputs of the first counter are connected to the corresponding I and M bits of the second the counter and to the i + 1-th bit inputs of the third counter, the bit outputs of the second counter are connected to the corresponding digital inputs of the code converter into a pulse-width signal, the output of which is connected to the second input ormatsionnym input of the input switch, the first information input of which is connected to the input of quad, The discharge of the third counter outputs are the outputs of the squarer.