SU636630A1 - Square rooting arrangement - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области вычислительной техники и может найти широкое применение при разработке функцио нальных преобразователей дл  ЦВМ, а та же при построении расходомеров, дл  измерени  действующего значени  напр жени . Известно устройство дл  извлечени  квадратного корн , содержащее источник опорного напр жени  и последовательно включенные в замкнутый контур два интегратора и нуль-орган, один из входов которого подключен к источнику преобразуемого сигнала, а также блок преобразовани  интервала времени, пропорционального корню кваарагному, в аналоговый сигнал ГЛ . Однако это устройство имеет невысокую точность вычислени  квадратного корн . Наиболее близким техническим решением к данному изобретению  вл етс  пре обрйзователь, который, как и данное устройство , содержит масщтабные резисторы генератор опорных частот и блок нормировани  по амплитуде, входы которого подклю гены к выходам нуль-органа и источника опорного напр жегш , а выход черва фильтр, непосредственно и через аналого-цифровой преобразователь соединен соответственно с аналоговым, импульсным и цифровым выходами устройства| 2j Однако это устройство не обеспечивает вы- сокой точности вьмислени . Целью данного изобретени   вл етс  повьЕцение точности работы устройства. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство содержит последовательно включенные дополнительный блок нормировани  по амплитуде и два интегратора переменного тока, выход последнего на которых через первый масштабный резистор соединен со входом нуль-органа, подключенного через второй и третий масштабные резисторы соответственно к источнику опорного напр жени  и ко входу устройства, один кз входов дополнительного блока нормировани  по амплитуде подключен к источнику опорного напр  жени , а его другой вход и кход синхронизации аналого-цифрового преобразовател  подключены к генератору опорных частот. На фиг. 1 приведена блок-схема уст- ройства дл  извлечени  квадратного корн  На фиг. 2 приведены временные диаграммы работы устройства. Устройство содержит генератор опорных частот 1, блок нормировани  по амплитуде 2, интеграторы переменного ток 3 и 4, масштабные резисторы S, 6 и 7 нуль-орган 8, блок нормировани  по амплитуде 9, источник опорного напр жени  10, аналого-цифровой преобразователь 1 и фильтр (фильтрующий усилитель) 12, Устройство работает следующим образом , С выхода генератора опорных час тот 1 дл  управлени  блоком нормировани  по амплитуде 2 поступает последовательность импульсов с частотой i и скважностью 9 2, в результате чего на выходе блока 2 имеетс  также последовательность импульсовИ- и J (фиг. 2 с частотой следовани  i. и скважностью Q 2 и фиксированной амплитудой импульса UQ в точности равной- выходному напр жению источника опорного напр жени  1О. Интеграторы переменного тока 3 и 4 построены таким образом, что интегриру ют только переменную составл ющую входного напр жени , амплитуда которог в данном случае равна1Гд/2 . При достаточно большом коэффициенте усилени  усилител  интегратора 3 и надлежащем выборе разделительных емкостей можно полагать, что емкость С первого интегратора 3 зар жаетс  посто нным током ТГд/ 2Т во врем  действи  импульса. В этом случае изменение выходного напр жени  первого интегратора ,у- во врем  действи  импульса на входе мож но найти из следующего уравнени  t)xi -u. -t. (1) BblxS С 2-R-C При достаточно большом коэффициенте усилени  усилител  интегратора 4, надлежащем выборе разделительных емкостей можно показать, что изменение в ходного напр жени  второго интегратора 4 будет происходить по следующему закону ВЫХ4. 2(1 С в формулах (.1) и (2) отсутствуют посто нные интегрировани  по- той при0 чине, что они отфильтровываютс  разделительными емкост ми интеграторов 3 и 4. На вход нуль-0 1гана 8 поступает переменный сигнал с выхода интегратора 4, Нуль-орган 8 предназначен дл  того, чтобы выдел ть переходы через нуль суммарного сигнала, существующего на его входе, который образуетс  с помощью токов, протекающих через резисторы о ( , Ь 7 (   ). Если за ось абсцисс прин ть ось t , а за ось ординат прин ть ось, совпадающую с линией, проход щей через максимальное по модулю значение напр жени Н-ц л д то выходное напр жение интегратора 4 можно записать в Виде следующих выражений: Отрицательна  полуволна . 8ЫХ4--Цт с- Положительна  полуволна 13о о 2CRC1 Константа Ь равна максимальному значению выходного сигнала интегратора 4 32( i Входное напр жение нуль-органа 8 показано на временной диаграмме. U -это часть входного напр жени  11 , попадающего с определенным коэффициентом делени  на вход нуль-органа 8. Из временных диаграмм видно, что, мен   напр жение TJ.jj , можно измен ть моменты перехода через нуль результирующего сигнала , формиру  тем самым некоторую длительность импульса -ty , которую можно найти из следующих рассуждений. Момент перехода результирующего сигнала через нуль соответствует тому, что входной ток 1 нуль-органа 8 практически равен нулю, T.e.tJs Oi, 7 Последнее равенство можно з-аписать следующим образом: Uo 1± li zi Из этого выражени  получаем выражение дл i КАТ 1ьт,The invention relates to the field of computer technology and can be widely used in the development of functional converters for digital computers, and the same in the construction of flowmeters for measuring the actual voltage value. A device for extracting a square root, containing a source of reference voltage and two integrators sequentially connected in a closed loop and a null organ, one of the inputs of which is connected to the source of the signal being converted, as well as a unit for converting a time interval proportional to the root to a quarantine signal, is known in analogue signal CH . However, this device has a low square root calculation accuracy. The closest technical solution to this invention is a transformer, which, like this device, contains scaling resistors, a reference frequency generator and an amplitude ration block, the inputs of which are connected to the outputs of the zero-body and reference voltage source, and the output is directly and through an analog-to-digital converter connected to the analog, pulse and digital outputs of the device | 2j However, this device does not provide high precision permixing. The purpose of this invention is to improve the accuracy of the device. This goal is achieved by the fact that the device contains an additional amplitude ration standard-connected in series and two AC integrators, the output of which is connected through the first scale resistor to the input of a zero-organ connected via the second and third scale resistors respectively to the reference voltage source to the device input, one short-circuit input of the additional ration block in amplitude is connected to the source of the reference voltage, and its other input and synchronization path are logo-digital converter connected to the reference oscillator. FIG. 1 shows a block diagram of a device for extracting a square root. In FIG. 2 shows the timing diagram of the device. The device contains the reference frequency generator 1, the amplitude ration block 2, the ac current integrators 3 and 4, the scale resistors S, 6 and 7 the zero organ 8, the amplitude ration block 9, the reference voltage source 10, the analog-digital converter 1 and filter (filter amplifier) 12, the device operates as follows. From the generator output, the reference frequencies 1 to control the ration block in amplitude 2 receive a sequence of pulses with a frequency i and a duty cycle 9 2, with the result that at the output of block 2 there is also Powerfulness of pulses AND- and J (Fig. 2 with the following frequency i. and the duty cycle Q 2 and a fixed amplitude of the pulse UQ are exactly equal to the output voltage of the reference voltage source 1O. The AC integrators 3 and 4 are designed in such a way that they only integrate the variable component of the input voltage, the amplitude of which in this case is equal to 1 Gd / 2. With a sufficiently large gain of the amplifier of the integrator 3 and the proper choice of separation capacitors, it can be assumed that the capacitance C of the first integrator 3 is charged at THD / 2T current during pulse action. In this case, the change in the output voltage of the first integrator, y, during the action of a pulse at the input can be found from the following equation t) xi - u. -t. (1) BblxS C 2-R-C With a sufficiently large gain of the amplifier of integrator 4, a proper choice of separation capacitances can be shown that the change in the input voltage of the second integrator 4 will occur according to the following law OUT4. 2 (1 С in formulas (.1) and (2) there are no constant integrations, because they are filtered out by separating capacitors of integrators 3 and 4. A zero signal from the output of the integrator 4 is fed to the zero-0 1 gan input 8, The null organ is designed to separate the zero crossings of the total signal that exists at its input, which is formed by currents flowing through the resistors o (, b 7 (). If the t axis is taken as the abscissa axis, the ordinate axis is the axis coinciding with the line passing through the maximum modulo voltage value Nc l d output voltage of the integrator 4 can be written in the form of the following expressions: Negative half-wave 8XX4 - DT c- Positive half-wave 13o about 2CRC1 The constant b is equal to the maximum value of the output signal of the integrator 4 32 (i Input voltage the zero-organ 8 is shown in the time diagram.U is the part of the input voltage 11 that falls with a certain division factor on the input of the zero-organ 8. From the time diagrams it is seen that, by varying the voltage TJ.jj, you can change the transition times null resultant signal, thereby forming some -ty pulse duration, which can be found from the following considerations. The moment of transition of the resulting signal through zero corresponds to the fact that the input current 1 of the zero-organ 8 is almost zero, T.e.tJs Oi, 7 The last equality can be written as follows: Uo 1 ± li zi From this expression we get the expression for i CAT 1 -т,

гдеWhere

и.and.

,-|., - |.

u 2 (u 2 (

зовател  11 поступают выходной сигнал от блока 9 и импульсы заполнени , следующие с частотой f от генератора опорных частот 1. Код на выходе преобразовател  11 равен N fjSrfj Лthe receiver 11 receives the output signal from block 9 and the filling pulses, which follow with the frequency f from the reference frequency generator 1. The code at the output of the converter 11 is N fjSrfj L

Длительность импульса на нуль-органа в равна yдвoeннo fy знач ПИК) t , т.е. t г 2t.The duration of a pulse per null organ is equal to two times fy (PIK) t), i.e. t g 2t.

В настроенной схеме выполн етс  отношениеIn the customized circuit, the relationship

.2.2

кт ju ct ju

0.  0

Таким образом, получаем:Thus, we get:

pRrir .,pRrir.,

n-Yu7.  n-Yu7.

гдеWhere

К„-2K „-2

т.е. длительность импульса в последовательности импульсов на выходе нульоргана 8 пропорциональна корню квадратному из входного напр жени  tJ j( . Последовательность импульсов с выхода нуль-органа 8 поступает на вход блока 9, который придает импульсам стабильную и посто нную амплитуду II д . Затем последовательность импульсов поступает на вход фильтрующего усилител  12, выходное напр жение которого можно найти по следующей формуле:those. the pulse duration in the pulse sequence at the output of the nullorgan 8 is proportional to the square root of the input voltage tJ j (. The pulse sequence from the zero-output body 8 enters the input of block 9, which gives the pulses a stable and constant amplitude II d. Then the pulse sequence is fed to The input of the filter amplifier 12, the output voltage of which can be found by the following formula:

,,

коэффициент передачи фильтру%где ющего усилител  12,the transfer coefficient of the filter% where the amplifier is 12,

«Кп-К"Kp-K

гg

Дл  получени  цифрового эквивалента i-(j на вход аналого-цифрового преобраФормула изобретени To obtain the digital equivalent of i- (j to the input of the analog-digital converter

Устройство дл  извлечени  квадратного корн , содержащее масштабные резисторы , генератор опорных частот и блок нормировани  по амплитуде, входы которого подключены к выходам нуль-органа и источника опорного напр жени , а выход через фильтр, непосредственно и через аналого-цифровой преобразователь соединен соответственно с аналоговым, импульсным и цифровым выходами устройства , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности работы устройства, v оно содержит последовательно включенные дополнительный блок нормировани  по амплитуде и два интегратора переменного тока, выход последнего из которых через первый масштабный резистор соединен со входом нуль-органа, подключенного через второй и третий масштабные резисторы соответственно к источнику опорного напр жени  н ко входу устройства, один из входов дополнительного блока нормировани  по амплитуде подключен к источник опорного напр жени , а его другой вход и вход синхронизаци  аналого-цифрового преобразовател  подключены к генератору опорных частот.A device for extracting square root, containing large-scale resistors, a reference frequency generator and an amplitude ration block, whose inputs are connected to the outputs of the zero-organ and the source of the reference voltage, and the output through the filter, directly and through an analog-digital converter, is connected respectively to an analog, pulse and digital outputs of the device, characterized in that, in order to increase the accuracy of the device, it contains a series-connected additional unit of rationing for amplitudes e and two AC integrators, the output of the last of which is connected via the first large-scale resistor to the input of a zero-organ connected via the second and third large-scale resistors, respectively, to the reference voltage source and to the device input, one of the inputs of the additional amplification unit is connected to the source of the reference voltage, and its other input and the synchronization input of the analog-to-digital converter are connected to the generator of the reference frequencies.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:Sources of information taken into account in the examination:

1.Темников Ф. Е. и др. Математические развертьтающие системы. Изд-во Энерги , М., 1970, с. 89-90, рис. pHCi 5-2.1. Temnikov F. Ye. And others. Mathematical developing systems. Publishing house Energie, M., 1970, p. 89-90, fig. pHCi 5-2.

2.Справочник до аналоговой вычислительной технике, под ред. Г. Е. Пухова Киев, ИЗД-ВО Техника, 1975, с. 184188 , рис. 3.41.2. Reference to analog computing, ed. G. E. Pukhova Kiev, Technological Equipment Edition, 1975, p. 184188, fig. 3.41.