SU1277145A1 - Bridge-type calculating device for pulse-width modulated quantities - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вьгаислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретени   вл етс  повышение точности воспроизведени  косинуса из результата множительно-делительной операции. Устройство содержит шесть импульсно-упpaвл e &lx резисторов, три масштабных резистора, четыре сглаживающих конденсатора , операционный усилитель, пгаротно-импульсный.модул тор и источник опорного напр жени . На три входа устройства поступают соответственно три аргумента, представл ющие собой широтно-импульсные сигналы oiHO- сительной длительности б , 6 , О Относительна  длительность выходного , широтно-импульсного сигнала изI мен етс  в зависимости от относительных длительностей Q , 6 и & входсл ных сигналов согласно зависимости 0g, cos(). 1 ил.The invention relates to insertion devices and can be used in analog computers. The aim of the invention is to improve the accuracy of cosine reproduction from the result of a multiplying-dividing operation. The device contains six pulse-controlled e & lx resistors, three large-scale resistors, four smoothing capacitors, an operational amplifier, a pulse preparatory modulator, and a source of reference voltage. The three inputs of the device receive three arguments, respectively, which are pulse width signals of length i, 6, O The relative length of the output pulse width of I varies depending on the relative lengths Q, 6 and & input signals according to the dependence 0g, cos (). 1 il.

Description

to to

4 СП Изобретение относитс  к вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Относительна  длительность0 вы ходного широтно-импульсного сигнала (ШИС) измен етс  от относительны-х длительностей 9,0, и 0 входных ШИС согласно зависимости ( 0ib) 0. Подобные устройства наход т применение в информационно -вычислительных системах, обрабатывающих широтно-им пульсную информацию. Цель изобретени  - повышение точности воспроизведени  косинуса из результата множительно-делительной операции, достигаемое за счет снижени  методической погрешности аппроксимации . На чертеже приведена функциональна  схема мостового вычислительного устройства дл  широтно-модулированных величин. Устройство содержит с первото по шестой импульсно-управл емые резисто ры 1-6, с первого по третий масштабные резисторы 7-9, с первого по четвертый сглаживающие конденсаторы 1013 , дифференциальный операционный усилитель посто нного тока 14, широт но-импульсный модул тор 15, источник опорного напр жени  посто нного тока 16, с первого по третий входы широтн импульсных сигналов (ШИС) устройства 17-19, выход 20 ШИС устройства. Мостовое вычислительное устройств дл  широтно-модулированных величин работает следующим образом. I На управл ющие входы импульсноуправл емых резисторов 1-3 поступают входные ШИС соответственно с относительными длительност ми 0 , д, и 0, Инверсный выходной ШС с относительной длительностью g,,,; управл ет проводимост ми импульсно-управл емых резисторов . На выход устройства поступает ШИС . относительно длительностью Средние значени  проводимостей импульсно-управл емых резисторов пропорциональны откоси- . тельным длительност м управл ющих ШИС. При этом изменение относительных длительностей© , ©зИ, Q входных 1ШС приводит к пропорциональному изменению средних значений проводимостей соответствующих плеч уравновешенного моста, что вызывает изменение среднего значеН1ш напр жени  на первом входе усилител  14 в соответствии с выражением где Е - напр жение опорного источника 16 (первый вход усилител  14 объединен с четвертой вершиной уравновешенного моста). Выражение (1) справедливо при достаточно большой емкости сглаживающего конденсатора 11, обеспечивающего разв зку по переменному току импульсноуправл емых резисторов 2 и 3. Напр жение на втором входе дифференциального усилител  14, который объединен с второй вершиной уравновешенного моста, равно , с Е ё7Ге,1с7§) 2 где g(G,0) - среднее значение проводимости четвертого пле ча моста; G iG,G5,G,G,,G3, проводимости резисторов импульсно-управл емых 4,5,6 и масштабных 7,8,9 соответственно , причем значени  проБодимостей нормированы относительно проводимости резистора, вход щего в состав им пульсно-управл емого резистора 1 . Выражение (2) так же, как и выралсение (1), справедливо при достаточно большой емкости сгтаживающих конденсаторов 10, 12 и 13, обеспечивающих разв зку по перемеь-нону току соответствующих импульсно-управл емых и маештабных резисторов. I Среднее значение проводимости четвертого плеча моста равно   д(с,©) g(G,0) -TCjG eT где д(С,©) и a,|(G.,e) - соответственно определитель и алгебраическое дополнение 11-го элемента матриц 1 узловых проводимостей, характеризующей двухполюсньш элемент с нелинейно-управл емым параметром, составл ющий четвертое плечо уравновешенного моста , причем4 SP The invention relates to computing devices and can be used in analog computers. The relative duration of the output pulse-width signal (SIS) varies from relative durations of 9.0, and 0 input SIS according to (0ib) 0. Similar devices are used in information-computational systems that process the pulse-width information . The purpose of the invention is to improve the accuracy of cosine reproduction from the result of a multiplying-dividing operation, achieved by reducing the methodological approximation error. The drawing shows a functional diagram of a bridge computing device for width-modulated quantities. The device contains from the first to the sixth pulse-controlled resistors 1-6, from the first to the third large-scale resistors 7-9, from the first to the fourth smoothing capacitors 1013, the differential operational amplifier of direct current 14, the pulse-width modulator 15, DC reference voltage source 16, the first to the third inputs of the pulse width signal (SIS) of the device 17-19, output 20 of the SIS device. The bridge computing device for width-modulated quantities works as follows. I The control inputs of the pulse-controlled resistors 1–3 receive input SISs, respectively, with relative durations 0, d, and 0, Inverse output AL with a relative duration g ,,,; controls the conductances of the pulse-controlled resistors. The output device comes SIS. relatively long The average conductivities of the pulse-controlled resistors are proportional to the slopes. the duration of the control SIS. In this case, a change in the relative durations C, C, C, Q of the input 1 CW leads to a proportional change in the average values of the conductivities of the respective arms of the balanced bridge, which causes a change in the average value of the voltage at the first input of the amplifier 14 in accordance with the expression the first input of the amplifier 14 is combined with the fourth vertex of the balanced bridge). Expression (1) is valid with a sufficiently large capacitance of the smoothing capacitor 11, which provides an alternating current of pulse-controlled resistors 2 and 3. The voltage at the second input of the differential amplifier 14, which is combined with the second vertex of the balanced bridge, is equal to Е Её7Ге, 1с7 §) 2 where g (G, 0) is the average value of the conductivity of the fourth plate of the bridge; G iG, G5, G, G ,, G3, conductivity of resistors of pulse-controlled 4,5,6 and scale 7,8,9, respectively, and the values of proBody are normalized relative to the conductivity of the resistor included in the pulse-controlled resistor one . Expression (2), as well as compaction (1), is valid with a sufficiently large capacitance capacitance capacitors 10, 12, and 13, which provide for separation of the current of the corresponding pulsed-controlled and large-scale resistors. I The average conductivity value of the fourth arm of the bridge is d (s,) g (G, 0) -TCjG eT where d (C,,) and a, | (G., e) are the determinant and algebraic complement of the 11th element, respectively matrices 1 of nodal conductivities characterizing a bipolar element with a nonlinearly controlled parameter constituting the fourth arm of a balanced bridge, and

u(G,0) (,G,+ G,. + +G, G,Gg+G, G,G3 + . G G,Gg + G G, G,)e + + (G,C-,G,+ G,G,G,+ G,G,Gg+ G,G,G,,+ + G,G,Gg)e + G.GjGg;u (G, 0) (, G, + G ,. + + G, G, Gg + G, G, G3 +. GG, Gg + GG, G,) e + + (G, C-, G, + G, G, G, + G, G, Gg + G, G, G ,, G + G, G, Gg) e + G.GjGg;

Claims (1)

A,,(G,e) ( G,G,)e + (GsG + G5Gg+.G,G,+ G,G,+ G,G.,+ G,G,)0 + ( «W 312с приведенной погрешностью ,15% Приравнива  выражени  при соотве ствующих степен х переменной соотношений (3) и (4), получим систему уравнений дл  определени  значений проводимостей G ,Gg,G,G..,G и Gg ; решением этой системы будет G, 0,38764-10 ; G 0,25180-10 ; G 0,1191310; G 0,99617; G 0,11734-10 ; Gg 0,17408. Из услови , баланса уравновешенно го моста в установившемс  режиме и, - и, с учетом выражений (1) и (2) следуе что проводимость четвертого плеча уравновешенного моста измен етс  со ласно зависимости (G,0) ©а Принима  во внимание равенство g(G,Q) arc cos б arc cos (1-9), oWx выполн ющеес  при найденных значени; х проводимостей (i 4,5,6,7,8,9) с погрешностью, не превышающей 0,15% из (5) получим ). ( 6). -© cos( ,х 1 Формула изобретени  Мостовое вычислительное устройство дл  широтно-модулированных величин , содержащее уравновешенньй мост, в первое, второе и третье плечи которого включены соответствен но первьй, второй, третий импульсноуправл емые резисторы, управл ющие входы которых  вл ютс  входами задани  аргументов устройства, перва  вершина уравновешенного моста подклю чена к источнику опорного напр жени  посто нного тока, втора  и четверта A ,, (G, e) (G, G,) e + (GsG + G5Gg + .G, G, + G, G, + G, G., + G, G,) 0 + (“W 312 with reduced error , 15% Equating expressions with the corresponding powers of the variable relations (3) and (4), we obtain a system of equations for determining the values of the conductivities G, Gg, G, G .., G and Gg; the solution of this system is G, 0.38764 -10; G 0,25180-10; G 0.1191310; G 0.99617; G 0.11734-10; Gg 0.17408. From the condition, the balance of the balanced bridge in the steady state and, - and, taking into account the expressions (1) and (2) it follows that the conductivity of the fourth arm of the balanced bridge varies with the dependence of (G, 0) © a. Taking into account the equality g ( G, Q) arc cos and arc cos (1-9), oWx performed with the values found; x conductivities (i 4,5,6,7,8,9) with an error not exceeding 0.15% of (5 ) we get). (6). - © cos (, x 1 Formula of the invention. A bridge computing device for width-modulated values, containing a balanced bridge, in the first, second and third arms of which are included respectively the first, second, third pulse-controlled resistors, the control inputs of which are the task inputs the arguments of the device, the first vertex of the balanced bridge is connected to the source of the reference voltage DC, the second and the fourth ( . +(. + Можно показать, что дл  функции у arc cos (1-0) arc cos , О, ,1l справедливо дробно-рацио&b XIt can be shown that for a function cos arc (1-0) arc cos, O,, 1l the fractional rational & b X нальное приближение Ii§2g3 J 0 + 3 j 9564 :J g 0 + 9i433Q lO | ©J + 9j.Jll22 |0 |G ;;- ,,. 1, + 2,037610-0+ 1,0000- 0 вершины уравновешенного моста через соответствующие сглаживающие конденсаторы , а треть  вершина непосредственно , подключены к шине нулевого потенциала, втора  и четверта  вершины подключены к входам дифференциального операционного усилител  посто нного тока, выход которого подключен к входу широтно-импульсного модул тора, соединенного выходом с объединенными управл ющими входами четвертого и п того импульсно-управл емых резисторов, между второй и третьей вершинами уравновешенного моста включены последовательно соединенные первый, второй и третий масштабные резисторы, объединенные выводы которых соответственно через г.ервый и второй сглаживающие конденсаторы подключены к шине нулевого потенциала,.четвертый импульсно-управл емый резистор включен между объединенными выводами первого и второго масштабных резисторов и третьей вершиной уравновешенного моста, первьш вывод п того импульсно-управл емого резистора соединен с объединенными выводами второго и третьего масштабных резисторов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности при воспроизведении косинуса за счет снижени  методической погрешности аппроксимации, в него введэн шестой импульсно-управл емый резистор, включенный между второй вершиной уравновешенного моста и объединенными выводами первого и второго масштабных резисторов, второй вывод п того импульсно-управл емого резистора соединен со второй вершиной уравновешенного моста, управл ющшг вход шестого импульсно-управл емого резистора соединен с выходом широтноимпульсного модул тора, инверсньш выход которого  вл етс  выходом устройства .The general approximation of the Ii§2g3 J 0 + 3 j 9564: J g 0 + 9i433Q lO | © J + 9j.Jll22 | 0 | G ;; - ,,. 1, + 2.037610-0 + 1.0000-0, the vertices of the balanced bridge are connected via the corresponding smoothing capacitors, and a third of the vertex is directly connected to the zero potential bus, the second and fourth vertices are connected to the inputs of the differential DC operational amplifier, the output of which is connected to the input of a pulse-width modulator, connected by an output with the combined control inputs of the fourth and fifth pulse-controlled resistors, a series is connected between the second and third vertices of the balanced bridge The first, second, and third scale resistors are connected, the combined outputs of which are connected via the first and second smoothing capacitors respectively to the zero potential bus. A fourth pulse-controlled resistor is connected between the combined outputs of the first and second scale resistors and the third vertex of the balanced bridge, The first pin of the fifth pulse-controlled resistor is connected to the combined pins of the second and third scale resistors, characterized in that, in order to increase the accuracy when playing cosine by reducing the approximation methodical error, a sixth pulse-controlled resistor is inserted in it, connected between the second vertex of the balanced bridge and the combined terminals of the first and second large-scale resistors, the second terminal of the fifth pulse-controlled resistor is connected to the second vertex of the balanced bridge The control input of the sixth pulse-controlled resistor is connected to the output of a pulse-width modulator, the inverse output of which is the output of the device. У7|/У,U7 | / U, 4r . 74r. 7 .рм- ..S-.rm ..s- .. Г/ Г )ГG / G) G $У$ Y