устройство для воспроизведения линейно-изломных функций

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения линейно-изломных функций, содержащее компаратор и два переключателя, управляющие входы которых соединены с выходом компаратора, а выходы образуют первый и второй выходные выводы устройства, отличающееся тем, что в него введены инвертор знака, первый и второй резисторы, первые выводы которых соединены соответственно с первым и вторым входами устройства, а их вторые выводы объединены и подключены к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной устройства, первый вход устройства соединен с первым и вторым входами соответственно первого и второго переключателей и образует третий выходной вывод устройства, второй и первый входы соответственно первого и второго переключателей объединены и присоединены к выходу инвертора знака, вход которого соединен с вторым входом устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автоматики и к аналоговой моделирующей и вычислительной технике и может быть использовано для воспроизведения модуля суммы двух аналоговых сигналов, выделения минимального и максимального сигнала из двух сигналов для воспроизведения функции двухполупериодного выпрямления, функций параллельного ограничения и др.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет расширения класса воспроизводимых функций.

На фиг. 1 изображена схема устройства, на которой 1 и 2 есть первый и второй резисторы, 3 - инвертор знака сигнала, 4 - релятор, содержащий дифференциальный компаратор 5, первый 6 и второй 7 переключатели.

Первые выводы резисторов 1 и 2 являются входами устройства, на которые подаются входные напряжения x₁ и x₂, вторые выводы резисторов 1 и 2 объединены и присоединены к первому (неинвертирующему) входу компаратора 5, второй (инвертирующий) вход которого присоединен к шине заземления. Выход компаратора 5 присоединен к управляющим входам переключателей 6 и 7. Первый вход устройства соединен соответственно с первым и вторым входами первого 6 и второго 7 переключателей. Второй вход устройства соединен с входом инвертора знака 3, выход которого соединен соответственно с вторым и первым входами переключателей 6 и 7. Выходные выводы переключателей 6 и 7 являются соответственно первым и вторым выходами устройства, с которых снимаются напряжения Z₁ и Z₂ (выходные сигналы Z₁ и Z₂ являются напряжениями между соответствующим выходными выводами переключателей 6 и 7 и шиной заземления).

По симметричному (третьему) выходу снимается разностное напряжение Z= Z₁-Z₂, где Z есть напряжение, снимаемое между выходами выводами первого 6 и второго 7 переключателей.

Четвертый выход Z₀ является дублирующим, то есть Z₀=x₁.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Если напряжение x=a₁x₁+a₂x₂ на неинвертирующем входе компаратора 5 больше напряжения на его инвертирующем входе, то переключатели 6 и 7 находятся в положении, указанном на фиг. 1. Здесь a₁=R₂/(R₁+R₂), a₂=1-a₁=R₁/(R₁+R₂) есть коэффициенты передачи входных напряжений x₁ и x₂ к неинвертирующему входу компаратора 5, R₁ и R₂ - сопротивления резисторов 1 и 2.

По первому Z₁, второму Z₂ и третьему Z выходом устройство воспроизводит соответственно следующие функции

Z₁=x₁I(a₁x₁+a₂x₂)- x₂[1-I(a₁x₂+a₂x₂)],

Z₂=x₁[1-I(a₁x₁+a₂x₂)]- x₂I(a₁x₁+a₂x₂),

Z=Z₁-Z₂=(x₁+x₂)sign(a₁x₁+ a₂x₂),

где I(x) есть единичная функция, равная единице при x>0 и нулю при x<0, signx= 2I(x)-1 есть знаковая функция, равная единице при x>0 и минус единице при x<0.1= a₂=0,5 (при R₁=R₂) воспроизводятся следующие функции Z₁=max(x₁, -x₂), Z₂= min(x₁, -x₂), то есть по первому и второму выходам устройство воспроизводит базовые операции бесконечнозначной логики (операции выделения максимальной Z₁ и минимальной Z₂ переменной из двух напряжений x₁ и -x₂), а третьему выходу - операцию формирования абсолютного значения от суммы двух сигналов x₁ и x₂.

При x₁=x₂=x (входы устройства соединены) воспроизводится семейство модуль функций

Дальнейшее расширение класса воспроизводимых функций возможно при снятии выходных напряжений между первым Z₁ и дублирующим Z₀ выходами и между вторым Z₂ и дублирующим Z₀ выходами (дополнительные выходы Z₃ и Z₄):

Z₃=Z₁-x₁=max(0, -x₁-x₂),

Z₄=Z₂-x₁=min(0, -x₁-x₂).

На фиг. 2 представлены графики воспроизводимых функций.

По первому Z₁ и второму Z₂ выходам устройство при x₁=var и x₂=const воспроизводит функции одностороннего параллельного ограничения (фиг. 2а,б), а по третьему выходу - операцию формирования модуля суммы двух сигналов (фиг. 2в).

При x₁= const, x₂= var устройство по первому Z₁ и второму Z₂ выходам воспроизводит функции одностороннего параллельного ограничения с отрицательным наклоном характеристики (фиг. 2г,д), а по третьему выходу - функцию (фиг. 2е).

При снятии сигналов Z₃ и Z₄ с дополнительных выходов воспроизводятся функции одностороннего последовательного ограничения Z₃=Z₁-x₁ (фиг. 2ж) и Z₄= Z₂-x₁ (фиг. 2з).

Дальнейшее расширение класса воспроизводимых функций возможно при работе устройства при x₁=var и x₂=var (воспроизводятся функции двух переменных) и (или) при R₁R₂.