устройство для воспроизведения функции равенства
Классы МПК: | G05B1/02 для сравнения аналоговых сигналов H03K5/24 сравнение амплитуд |
Автор(ы): | Волгин Л.И. |
Патентообладатель(и): | Ульяновский политехнический институт |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-08-04 публикация патента:
20.09.1997 |
Изобретение относится к области автоматики и аналоговой вычислительной техники и может быть использовано для фиксации равенства двух аналоговых сигналов, для выделения амплитудно-временных координат пересечения двух аналоговых однополярных процессов и др. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. В устройство, содержащее последовательно соединенные дифференциальный усилитель и формирователь модуля, введены первый амплитудный селектор, воспроизводящий функции бесконечнозначной логики , и второй амплитудный селектор, воспроизводящий функцию , первые входы первого и второго амплитудных селекторов присоединены к инвертирующему входу устройства, а их вторые входы присоединены к выходу формирователя модуля, входы первого и второго амплитудных селекторов объединены и образуют выход устройства. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Устройство для воспроизведения функции равенства, содержащее дифференциальный усилитель с большим коэффициентом усиления, первый и второй входы которого являются соответственно инвертирующим и неинвертирующим входами устройства и формирователь модуля, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, отличающееся тем, что в устройство введены первый амплитудный селектор, воспроизводящий функцию бесконечнозначной логики и второй амплитудный селектор, воспроизводящий функции первые входы первого и второго амплитудных селекторов присоединены к инвертирующему входу устройства, а их вторые входы присоединены к выходу формирователя модуля, выходы первого и второго амплитудных селекторов объединены и образуют выход устройства.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области автоматики и аналоговой вычислительной техники и может быть использовано для фиксации равенства двух аналоговых сигналов x1 и x2 с выделением сигнала x1 x2 xi на выходе устройства, для выделения амплитудно-временных координат пересечений двух аналоговых однополярных процессов x1(t) и x2(t) и др. Известны устройства для воспроизведения функции равенства двух сигналов(см. например, статью "Некоторые вопросы нейтронной логики" в кн. "Вопросы бионики", М. Наука, 1967, стр. 170, рис. 7, в). Недостатком известных устройств является ограниченные функциональные возможности, так как функция равенства eqv(x1, x2) воспроизводится только для положительных сигналов x1>0, x2>0. Наиболее близким к предлагаемому схемному решению является устройство, построенное на трех формальных нейронах с возбуждающим и тормозящим входами (см. Н. В.Позин. Моделирование нейронных структур. М. Наука, 1970, стр. 85, рис.33). Прототип обладает тем же недостатком, т.е. искомая функция eqv(x1, x2) воспроизводится только для положительных значений x1>0, x2>0. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения функции равенства как для положительных (x1>0, x2>0) так и отрицательных (x1<0, x2<0) значениях аргументов x1 и x2. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные дифференциальный усилитель и формирователь модуля, введены первый амплитудный селектор, воспроизводящий функцию бесконечнозначной логики и второй амплитудный селектор, воспроизводящий функцию первые входы первого и второго амплитудных селекторов присоединены к инвертирующему входу устройства, а их вторые входы присоединены к выходы формирователя модуля, выходы первого и второго амплитудных селекторов объединены и образуют выход устройства. Схема предлагаемого устройства изображена на фиг.1. Здесь 1 есть дифференциальный операционный усилитель, 2 формирователь модуля, 3 и 4 - соответственно первый (максимизирующий) и второй (минимизирующий) амплитудные селекторы. Выход дифференциального усилителя 1 присоединен к входу формирователя модуля 2. Первые входы первого 3 и второго 4 амплитудных селекторов присоединены к инвертирующему входу дифференциального усилителя 1, а их вторые входы присоединены к выходу формирователя модуля. Работа устройства осуществляется следующим образом. На инвертирующий и неинвертирующий входы дифференциального усилителя 1 с большим коэффициентом усиления подаются соответственно аналоговые сигналы x1 x1(t) и x2 x2(t) одинаковой полярности. Напряжение на выходе формирователя модуля 2 определяется выражением
где K R2/R1 коэффициент усиления дифференциального усилителя 1, R1 и R2 соответственно сопротивления резисторов R1 и R2. Выходные напряжения первого 3 и второго 4 амплитудных селекторов определяются соответственно выражениями
z11 max(0, x1 y), z22 min(0, x1 + y). Выходное напряжение устройства определяется суммой z z11 + z22 выходных напряжений первого 3 и второго 4 амплитудных селекторов (AC)
При x1>0 выходное напряжение z22 второго амплитудного селектора 4 равно нулю, а выходное напряжение z11 первого амплитудного селектора 3 при достаточно большом коэффициенте усиления K определяется выражением
Этим же выражением определяется выходное напряжение z22 второго амплитудного селектора 4, когда x1<0 (при x1<0 выходное напряжение z11 0). Если выходные напряжения x1, x2 {0,1} являются двузначными переменными, то устройство (фиг. 1) воспроизводит булеву логическую функцию "И" Z = x1x2.
Если напряжение x1 не изменит свою полярность, то при x1>0 в схеме по фиг. 1 второй AC 4 может быть удален, соответственно при x1<0 может быть удален первый AC 3. Погрешность воспроизведения функции равенства определяется выражением 100/2K[% и может быть сведена к заданной малой величине путем выбора соответствующего значения коэффициента усиления K=R2/R1 дифференциального усилителя 1. В частности, при K=100 погрешность g1% при K 1000 погрешность g0,1%
На фиг. 2, а изображена одна из возможных схем, являющейся базовой для построения первого 3 и второго 4 амплитудных селекторов. На фиг.2,б представлено ее условное изображение. Выходные напряжения по первому U1 и второму U2 выходам амплитудного селектора по фиг.2 определяются соответственно выражениями
При = 0 (при заземлении второго входа в AC по фиг.2) AC по фиг.2 по максимизирующему (первому) выходу воспроизводит функцию первого амплитудного селектора 3 в схеме по фиг. 1. При = 0 (при заземлении третьего входа в AC по фиг.2) AC по фиг.2 по минимизирующему выходу воспроизводит функции второго амплитудного селектора 4 (фиг.1). Устройство (фиг. 1) может быть использовано для выделения амплитудно-временных координат (Ui, ti) точек пересечения двух однополярных процессов x1 x1(t) и x2 x2(t). В этом случае на выходе устройства будем иметь последовательность коротких импульсов (фиг.3), положение которых ti на временной оси t совпадает с моментами пересечения процессов x1(t) и x2(t), а амплитуды Ui импульсов выходных импульсов равны уровням сигналов x1 и x2, при которых процессы x1(t) и x2(t) пересекаются. Класс воспроизводимых функций может быть расширен при использовании дополнительных входов (на фиг.1 изображены штриховыми линиями). При x1>0, x2>0 выходные напряжения z, первому Z1 и второму Z2 дополнительным выходам определяются соответственно выражениями
По третьему дополнительному выходу Z3 устройство является усилителем модуля разности двух сигналов, так как
Таким образом, в отличие от прототипа предложенное схемное решение воспроизводит функцию равенства при любой согласованной полярности (sign x1 sign x2) входных сигналов x1 и x2 при одинаковой с прототипом точности, что расширяет функциональные возможности устройства. При этом предложенное схемное решение в отличие от прототипа воспроизводит более широкий класс функций, что также расширяет его функциональные возможности.
Класс G05B1/02 для сравнения аналоговых сигналов
Класс H03K5/24 сравнение амплитуд
двухпороговый регенераторный компаратор - патент 2426222 (10.08.2011) | |
быстродействующий компаратор амплитуды напряжения импульсов на логической цифровой микросхеме - патент 2393630 (27.06.2010) | |
дифференциальный усилитель - патент 2380827 (27.01.2010) | |
устройство для сравнения сигналов - патент 2327279 (20.06.2008) | |
устройство селекции выбросов случайных процессов - патент 2300803 (10.06.2007) | |
ранговый фильтр - патент 2284652 (27.09.2006) | |
ранговый фильтр - патент 2284651 (27.09.2006) | |
ранговый фильтр - патент 2284650 (27.09.2006) | |
селектор каналов с максимальными положительными и отрицательными сигналами - патент 2277297 (27.05.2006) | |
паритетный распознаватель - патент 2176103 (20.11.2001) |