SU1741160A1 - Аналоговое вычислительное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной и вычислительной технике, предназначено дл  логарифмировани  и возведени  в произвольную степень посто нного напр жени  и можэт быть использовано в геофизической аппаратуре дл  поиска и разведки газовых месторождений, а также дл  определени  концентрации газа в шахтах и иных взрывоопасных технических сооружений Цель изобретени  - увеличение функциональных возможностей за счет расширени  класса решаемых задач. Устройство состоит из первого 1 и второго 2 одновибраторов, генератора 3 тактовых импульсов, первого 4 и второго 5 резисторов, коммутатора, схемы 7 сравнени , конденсатора 8. первого 9 и второго 10 триггеров, устройства 11 выборки и хранени , генератора 12 счетных импульсов первого 13 и второго 14 элементов И и реверсивного счетчика 15. Устройство нар ду с формированием импульсов дли тельностью т kiln -, где ki consr x и у - входные напр жени , обеспечивает реализацию функции z ka (-)т, где kz const m- показатель степени.2 ил. Ј

Description

Ч Јь

О О

Изобретение относитс  к измерительной и вычислительной технике, предназначено дл  логарифмировани  и возведени  в произвольную степень посто нного напр жени  и может быть использовано в геофизической аппаратуре дл  поиска и разведки газовых месторождений, а также дл  определени  концентрации газа в различных технических средах и сооружени х.

Цель изобретени -увеличение функциональных возможностей за счет расширени  класса решаемых задач,

На фиг. 1 представлена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры импульсов напр жени , по сн ющие его работу.

Устройство состоит из первого 1 и второго 2 одновибраторов, генератора 3 тактовых импульсов, первого 4 и второго 5 токозадающих резисторов, коммутатора 6. схемы 7 сравнени , интегрирующего конденсатора 8, первого 9 и второго 10 триггеров , устройства 11 выборки-хранени , генератора 12 счетных импульсов, первого 13 и второго 14 элементов И, реверсивного счетчика 15, а также содержит шину 16 опорного напр жени , первый 17 и второй 18 информационные входы и выходы 19 и 20 логарифмической и показательной функций .

Вход первого одновибратора 1 соединен с инверсным выходом первого триггера 9 и третьим входом управлени  коммутатора 6, второй вход управлени  которого подключен к выходу одновибратора 1 и тактовому входу второго триггера 9. К выходу генератора тактовых импульсов 3 подсо- единены объединенные первый вход управлени  коммутатора 6 и тактовый вход первого триггера 9, пр мой выход которого  вл етс  выходом логарифмической функции устройства (клемма 19) и соединен с первым входом первого элемента И 13. Пр мой выход триггера 10 объединен с первым входом второго элемента И 14. а инверсный выход триггера 10 соединен с объединенными четвертым входом управлени  коммутатора 6 и входом одновибратора 2, к выходу которого подключен вход управлени  устройства 11 выборки-хранени . Первый и второй входы коммутатора 6  вл ютс  первым 17 и вторым 18 информационными входами устройства соответственно. Третий информационный вход коммутатора 6 подключен в точку соединени  незаземленного вывода первого токозадающего резистора 4 с первым входом схемы 7 сравнени , второй вход которой соединен с шиной 16 опорного напр жени  устройства. Незаземленный вывод второго токозадающего резистора 5

подсоединен к четвертому информационному входу коммутатора 6. Объединенные пер- вый-четвертый выходы коммутатора 6 подключены к незаземленной обкладке интегрирующего конденсатора 8, куда также подсоединен информационный вход устройства 11 выборки-хранени . Выход схемы 7 сравнени  соединен с входом установки в О триггера 9. Выход устройства 11 выборки-хранени   вл етс  выходом показательной функции устройства. Вторые входы первого 13 и второго 14 элементов I/I объединены и подсоединены к выходу генератора 12 счетных импульсов, Выходы первого и

второго элементов И подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 15. а к выходу переноса последнего подсоединен вход установки в О второго триггера 10.

Устройство реализует функции типа

,k2()m.

где г - длительность импульсов на первом выходе устройства;

ki, K2 - масштабные коэффициенты преобразовани ;

х и у - входные напр жени ;

г - напр жение на втором выходе устройства;

m - показатель степени. Устройство работает следующим образом .

Пусть на клеммы 16-18 подаютс  посто нные напр жени  значени ми Е01, UBx, E02 соответственно, а генератор тактовых импульсов 3 вырабатывает на своем выходе импульсную последовательность, представленную на диаграмме 1 на фиг. 2.

Под действием короткого отрицательного импульса (потенциал логического нул ) с выхода генератора 3 тактовых импульсов открываетс  первый канал коммутатора 6 и

интегрирующий конденсатор 8 зар жаетс  до напр жени  UBX (диаграмма 2 на фиг. 2). В момент окончани  действи  отрицательного импульса первый канал коммутатора 6 закрываетс . Одновременно положительным фронтом импульса с выхода генератора 3 тактовых импульсов триггер 9 переводитс  в состо ние логической единицы и формируетс  передний фронт импульса т (диаграмма 3 на фиг. 2). Образовавшийс 

при этом на инверсном выходе триггера 9 потенциал логического нул  открывает третий канал коммутатора 6, и интегрирующий конденсатор 8 разр жаетс  через резистор 4. В момент, когда напр жение U(t) на интегрирующем конденсаторе 8, определ ющеес  соотношением

иф 11вхехр(-р),

где RI и С - сопротивление резистора 4 и

емкость интегрирующего конденсатора 8

соответственно,

станет равным Е01, срабатывает схема 7

сравнени .

Возникшим на выходе схемы сравнени  коротким импульсом напр жени  триггер 9 возвращаетс  в исходное состо ние, и третий канал коммутатора 6 закрываетс , а на пр мом выходе триггера 9 формируетс  положительный импульс (диаграмма 3 на фиг. 2) длительностью

T RlCln. EOT

Этот импульс подаетс  на первый вход элемента И 13, и через прследний на прот жении интервала времени г поступают на суммирующий вход счетчика 15 импульсы частотой fo с выхода генератора 12 счетных импульсов, т.е. за врем  г в счетчике 15 будет зарегистрировано f0 т импульсов. Задним положительным фронтом импульса с инверсного выхода триггера 9 (диаграмма 4 на фиг. 2) запускаетс  одновибратор 1, на выходе которого формируетс  короткий отрицательный импульс, представленный диаграммой 5 на фиг. 2.

Под действием этого импульса открываетс  второй канал коммутатора 6, и интегрирующий конденсатор 8 зар жаетс  до напр жени  Е02. В момент окончани  отрицательного импульса на выходе одновибра- тора 1 второй канал коммутатора 6 закрываетс , а триггер 10 переводитс  в состо ние логической единицы формиру  при этом на своем пр мом выходе передний фронт положительного импульса диаграмма 7 на фиг. 2). В результате под действием потенциала логического нул  (диаграмма 8 на фиг. 2) с инверсного выхода триггера 10 открываетс  четвертый канал коммутатора 6 и конденсатор 8 разр жаетс  через второй резистор 5. Одновременно под действием положительного потенциала с пр мого выхода триггера 10 элемент И 14 начинает пропускать на вычитающий вход счетчика 15 импульсы с выхода генератора 12 счетных импульсов. В момент перехода содержимого счетчика через нулевое значение на его выходе переноса по вл етс  потенциал логической единицы (диаграмма 6 на фиг. 2),

триггер 10 устанавливаетс  в исходное состо ние и закрываетс  четвертый канал коммутатора 6. На конденсаторе 8 устанавливаетс  напр жение

U(T) Eo2exp ()

Ј02 ехр {

RI In

UB

Eoi

R2

где R2 - сопротивление резистора 5. Поскольку еа|пА Аа, то

Eoi ч RI

)Ш

Напр жение U (г) под действием отрицательного импульса (диаграмма 9 на фиг. 2) с выхода одновибратора 2 записываетс  в пам ть устройства 11 выборки-хранени .

При по влении последующих отрицательных импульсов на выходе генератора 3 описанный процесс многократно повтор етс .

Таким образом на выходе логарифмирующей фун кции устройства (клемма 19) будет

формироватьс  импульсна  последовательность {т,}, где i б В 0, 1, 2, 3 .... а на выходе показательной функции (клемма 20) образуетс  посто нное напр жение U (г).

Следовательно, предлагаемое устройство по сравнению с известным типом обладает более широкими функциональными возможност ми, так как нар ду с формированием импульсов

40

т RiCIn

UBX

ш

45

обеспечивает реализацию функции типа z k2()m

что дает возможность использовать его в портативной геофизической аппаратуре дл  вы влени  газовых месторождений и опре- делени  концентрации газа в шахтах, скважинах и т.п., так как последн   при использовании в качестве первичного датчика полупроводниковых элементов Опреем

дел етс  из соотношени  у - ( ) е, где R0

- сопротивление датчика при отсутствии газа в воздухе: Rx - сопротивление датчика при наличии газа в воздухе; е - показатель степени, лежащий в пределах 1.5-3,5

Claims (1)

1. Формула изобретени  Аналоговое вычислительное устройство , содержащее генератор тактовых импульсов , первый одновибратор, интегрирующий конденсатор, схему сравнени , первый вход которой соединен с шиной опорного напр жени , второй вход соединен с первым выводом первого токозадаю- щего резистора, а выход схемы сравнени  подключен к входу обнулени  первого триг- гера, пр мой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом второго эле- мента И, а выход переноса реверсивного счетчика подключен к входу обнулени  второго триггера, второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора счетных импульсов, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  функциональных возможностей за счет расширени  класса решаемых задач, оно содержит коммутатор, второй одновибратор, второй токозадаю- щий резистор и устройство выборки-хране- ни , причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом первого триггера и с первым управл ющим входом коммутатора, второй управл ющий вход которого подключен к тактовому входу

   второго триггера и к выходу первого одно- вибратора, вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера и с третьим управл ющим входом коммутатора, четвертый управл ющий вход которого подключен к инверсному выходу второго триггера и через второй одновибратор соединен с управл ющимвходомустройства выборки-хранени , первый и второй информационные входы коммутатора  вл ютс  соответственно первым и вторым входами устройства, третий и четвертый информационные входы коммутатора подключены к первым выводам соответственно первого и второго токозадающих резисторов, вторые выводы которых объединены и соединены с общей шиной устройства, первый, второй, третий и четвертый выходы коммутатора объединены и соединены с информационным входом устройства выборки-хранени , а также через интегрирующий конденсатор подключены к общей шине устройства, выход генератора счетных импульсов соединен с первым входом второго элемента И второй вход которого подключен к пр мому выходу второго триггера, пр мой выход первого триггера и выход устройства выборки- хранени   вл ютс  соответственно выходами логарифмической и показательной функций устройства.