SU732909A1 - Устройство дл воспроизведени степенных функций - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть исполь .зовано в аналоговых и аналого-цифровых вычислительных блоках.

Известно устройство дл .;воспроизведени  степенных функци-Й, содержащее управл емые делител  напр жени  и операционные усилители 1.

Однако это устройство имеет ограниченный динамический диапазон преобразовани .

Наиболее близким к данному изобретению  вл етс  устройство, которое , как и данное устройство, содержит функциональный преобразователь , П пороговых элементов и . следовательно включенных управл е«лх делителей напр жени , информационный вход первого из которых соединен со входами пороговых элементов и  вл етс  входом устройства , выход п -го управл емого делител  напр жени  подключен ко входу функционального преобразовател , а управл ющие входы управл егдлх делителей напр жени  подсоединены к выходам соответствующих пороговых элементов 2,

Однако указанное устройство позвол ет получить лишь прерывистую (периодическую) функциональную ха эактеристику , соответствующую заданной зависимости только внутри каждого периода изменени  входной переменной, что ограничивает применение устройства.

Цель изобретени  - повьаленне точ10 ности работы устройства за счет получени  непрерывной функциональной зависимости во всем динамическом диапазоне ее воспроизведени .

Указанна  цель достигаетс  тем,

15 чтоустройство содержит П последовательно включенных масштабных уси лителей , инвертор/ Г -1 элементов запрета и ГЦ-1 ключей, информационный вход первого из которых подклю20 чен к выходу функционального преобразовател , si {информационные входы П остальных ключей подсоединены к выходам соответствующих масштабных усилителей, управл ющий вход перво25 го ключа соединен с выходом инвертора , вход которого подключен к выходу первого ПОРОГОВОГО элемента, управл ющие входы 1 -1 последующих ключей подсоединены к выходам соот30

ветствующих элементов запрета, информационный вход и вход запрета -го элемента запрета подключены соответственно к выходс1м i -го и ( I + 1)-го пороговых элементов, управл ющий вход (п+ 1)-го ключа соединен, с выходом п-го порогового элемента, выходы всех ключей объединены и  вл ютс  выходом устройства вход первого масштабного усилител  подключен к выходу функционального преобразовател .

На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.

Устройство содержит функциональный преобразователь 1, управл емые делители напр жени  2-4, пороговые элементы 5-7, масштабные усилители 8-10, ключи 11-15, инвертор 16 и элементы запрета 17-19.

Устройство работает следующим образом.

При изменении входного, напр жени  от начального значени  до значени  Ue,x. Ug , где d - динамический диапазон входного сигнала функционального преобразовател  1, последний работает в своем дингuv ичecкoм диапазоне. При этом все пороговые элементы 5-7 наход тс  в исходном состо нии, коэффициент передачи всей цепи управл емых делителей 2-4 напр жени  имеет максимальную величину b , ключ 11 открыт, остальные ключи 12-15 заперты , так что выходное напр жение устройства измен етс  по зависимости

m ... m UBX

uwx Oj

где UQ - посто нна  величина, определ ема  коэффициентом передачи функционального преобразовател  1; m - показатель степени заданной функции.

При достижении входным напр жением устройства величины и, соответствующей верхней границе динамического диапазона функционального преобразовател  1, срабатывает первый пороговый элемент 5, рыходной сигнал которого уменьшает коэффициент .передачи управл емого делител  2 в с1 раз, в результате чего сигнал на входе функционального преобразовател  1 уменьшаетс  до значени , соответствующего нижней границе егЬ динамического диапазона , и при дальнейшем росте входног напр жени  устоойства от UBA .У до Ubx УЗ функциональный преобразователь 1 повторно работае в своем динамическом диапазоне. Одновременно выходной сигнал порогового элемеата 5 через инвертор 16 запирает ключ 11 и через элемент запрета 17 (сигнал запрета с выход

порогового элемента 6 П1)и этом отсутствует ) открывает ключ 12, так что между выходом функционального преобразовател  1 и выходом всего, устройства включаетс  усилитель 8, и поэтому на указанном втором участке изменени  входного напр жени  выходное напр жение устройства измен етс  в соответствии с законом

гп tn Ubx

выхда

и о

где к - коэффициент усилени  усиЛител  8 .

Если К (3 , то эта зависимость совпадает с предыдущей, т.е. на втором участке продолжаетс  прежн   непрерывна  зависимость вида степенной функции с повторным использованием характеристики функционального преобразовател  1. При этом, в частности, сохран етс  величина выходного напр жени  вблизи граничного значени  -г

При равенстве входного напр жени  устройства следующему граничному значению U , соответствующему повторному достижению верхней границы динамического диапазона, функционального преобразовател  1, срабатывает второй .пороговый элемент б, уменьша - в 5 раз коэффициент передачи управл емого делител  3. Кроме того, выходной сигнал порогового элемента 6 через элемент запрета 17 запрещает открывание ключа 12, т.е. закрывает ключ 12 и через элемент запрета 18 (ввиду отсутстви  соответствующего запрещающего

сигнала) открывает ключ 13. В результате на третьем участке изменени  входного напр жени  отив«- э ° J&x 4 -ч ° функциональный преобразователь 1 по-прежнему раб(йтает

в своем динамическом диапазоне, благодар  включению на выходе устройства двух последовательно соединенных усилителей 8 и 9 с коэффициентами усилени  равными К, причем

К (сЗ), выходное напр жение устройства на этом участке продолжает измен тьс  по той же непрерывной зависимости.

Каждый раз, когда входное напр  жение устройства достигает значеНИИ при которых -ый

раз достигаетс  верхн   граница динамического диапазона функционального преобразовател  1, срабатывает i -ый пороговыйэлемент, уменьша  в 51 раз коэффициент передачи соответствующего управл емого делител  и подключа  на выходе устройства дополнительный усилитель с коэффициентом усилени  . в ре

эультате в эти моменты на входе

функционального преобразовател  1 уменьшаетс  до нижней границы его динамического диапазона, чем обеспечиваетс  посто нна  работа функционального преобразовател  1 в его динамическом диапазоне, а благодар  усилению выходного напр жени  функционального преобразовател  1 в К раз выходное напр жение устройства на () + 1)-ом участке продолжает измен тьс  с ростомивхпо той же заданной непрерывной зависимости вида степенной функции.

В процессе уменьшени  напр жени  Ugjj при достижении им тех же гранических значений описанные переключени  и вызываемые ими изменени  сигналов реализуютс  в обратном пор дке .

Если вустройстве включены п соответствующих групп пороговый элемент - управл емый делитель напр жени  - элемент запрета - ключ усилитель , то функциональный преобразователь 1 используетс  раз, и динамический диапазон всего устройства по входному сигналу равен D , т.е. динамический диапа зон предложенного устройства по его входному сигналу в логарифмических единицах при сохранении непрерывной зависимости вида степенной функции расшир етс  по сравнению с динамическим диапазоном функционального преобразовател  1 в nti раз.

Предложенное устройство наиболее целесообразно примен ть дл  воспроизведени  степенных функций с дробными показател ми при 0 2, а также дл  степенных функций с отрицательными показател ми, причем в последнем случае вместо усилителей 8, 9, 10 должны быть использованы делители напр жени , так, как тогда 61 1, а коэффициентыпередачи элементов , включаемых последовательно на выходе устройства, должны быть равны величине 3.

В указанных случа х с помощью предложенного устройства на основе использовани  функционального преобразовател  1, имеющего требуемую характеристику вида степенной функции в ограниченном динамическом диапазоне , соответствующем, например, одному пор щку, можно реализовать воспроизведение этой степенной функции в значительно более широком динамическом диапазоне, равном,например , трем-четырем пор дкам, при сохранении точности воспроизведе- . НИН, свойственной функциональному преобразователю,

Claims (2)

1.Микроэлектронные цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации. Под. ред. Смолова В.Б. Л., Энерги , 1976, с. 207-208.

2.Волков В.М. Функциональные электронные усилители с широким динамическим диапазоном-. Киез, Hayкова Думка, 1967, :. 84,

рис. 22 в (прототип).

.;.. ь 732909