Функциональный преобразователь, основанный на разложении фурьеуолша

Функциональный преобразователь, основанный на разложении фурьеуолша

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскин

Социалистииесиих

Республик (и) 563394 (61) Дополнительное к авт. свид ву(22) Заявлено 09.10.74 (Я) 2065374/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.06.77. БюллЕтень ¹ 21 (45) Дата опубликования описания 14.04.78

2 (51) М. Кл, (3 06 С 7/26

Гасударственный комитет

Совета Инннстроа СССР по делам изобретений и открытий (53) VQK

681335.813 (088.8) (72) Автор изобретения

Г. И, Алексеев (71) За явитель

Институт технической кибернетики АН Белорусской ССР

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, а именно к устройствам для функционального преобразования информаци» и генерирования функций, Известен функциональный преобразователь т11., основанный на разложении в ряд Уолша, содержащий регистр, матрицу переключателей и выходные резисторы, Недостатком этого преобразователя является низкая точность воспроизведения функций.

С целью повышения точпосп работы и быст1»одействия, предложенный преобразователь содсрж»т блок мостовых переключателей, входы которого подключены к выходу блока формирования сигналов и выходам первого н второго блоков аналого. вой памяти, входы которых соединены со входами преобразователя. Выходы блока мостовых псрек лючателей через первыйт и второй инверторы соединены с соответствуюцимн выходами преобразователя.

На фиг. представлена структурная схема предложенного функционального преобразователя, основашюго на разложении фурье - уолша; на фиг,2 — его развернутая функцчональная схема.

15 Преобразователь содержит блок 1 формирования сигналов, (функщш Уолша), выходами связанный с управляю1цими входамн блока 2 мостовых переключателей, к первым входам которого (точка а на фиг. 2) подключены выходы блока аналоговой памяти 3, а ко вторым входам (точка б на фиг. 21 выходы блока аналоговой памяти 4.

Одни выходы блока 2 мостовых переключателей связаны с инвертором 5, а другие — с илвсртором 6.

С выходов 7 и 8 преобразовател» снимаю»ел о5 основной (синфазный) и инверсный (противофаэНаиболее близким техническим решением к изобретению является функциональный преобразователь, содержащий блок формирования сигналов, блоки аналоговой памяти и инверторы. Работа этого преобразователя основана на принципе "весового" суммирования сигналов напряжений функций Уолша с "весами", пропорциональными величинам проводимостей резисторов блока аналоговой памяти, представляющих коэффициенты ряда фурье — Уолша.

Суммирование указанных напряжений производится на инвертирующем входе операционного усилителя (2) .

Этот преобразователь имеет низкую точность работы и малое быстродействие. (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, ОСНОВАННЫЙ НА

РАЗЛОЖЕНИИ ФУРЬЕ- УОЛША

561!94 (7} ный) выходные сигналы,на входы 9 и 10 подаются эталонные (прямоеОвх и инверсное — Овх) напряжения.

Блок 2 мостовых переключателей содержит мостовые переключатели 11-13.

Предложенный преобразователь работает в одном из двух режимов.

P е ж и м 1. Получение однофазного сигнала воспроизводимой функции. Рассмотрим получение прямого (синфазного) сигнала.

В исходном состоянии вторые выходы блока мостовых переключателей 2 (вход инвертора 6) замкнуты на шину нулевого потенциала. При этом инвертор 6 в работе не участвует и может быть исключен иэ состава устройства.

Предположим, что на некотором участке энакопостоянства функций Уолша S сигналов из всего множества 0 сигналов, вырабатываемых блоком 1 и поступающих иа входы 3 $ мостовых переключателей блока 2, положительны, а остальные 0-$ сигналов, поступавицих на входы 8 остальных

0 — $ мостовых переключателей блока 2, отрицательны. Сигналы, цринадлежаитие множеству S, коммутируют S соответствующих выходов блока аналоговой памяти 3 к инвертору 5, формируя на

его выходе составляющую выходного сигнала

} 1 ах, ПЭЫх "y. SX g т "y+t (1)

1а® а остальные 0 — S выходов — к шине нулево потенциала, .

Аналогично Q — S отрицательных сигналов функций Уолша, поступающих на входы 3 остальных 0-S мостовых переключателей блока 2, коммутируют 0-S выходов блока аналоговой памяти 4 ко входу инвертора 5, формируя на его выходе составляющую выходного сигнала и 1 эх (gX) 1э, t (2)

Суммарный сигнал на выходе 7 устройства ю определяется при этом как сумма сигналов Овых и

Ов,т.е. (3b}x у 3x 3x(- g +i g +j

1ЮЯ А iE)Q-5 j

Обозначим

1 а;- — и к=К Э®„ 0 „.

Тогда выражение (3) примет форму

1„т „=K(K а;Ф; Е а;ЪЧ;), (4) вых . ъ, «, р Ь

Анализ формулы (4) с учетом того, что мощность множества 0 равна 2, позволяет сделать

fl вывод о том, что формула (4) представляет собой ряд Фурье - Уолша, записанный в развернутой форме, а выходное напряжение Овых., сформированное на выходе 7 устройства, является напряжением, пропорциональным заданной аппроксимирующей функции.

P е ж и м 2. Получение парафазного сигнала воспроизводимой функции.

В исходном состоянии первые выходы блока мостовых переключателей 2 (точка б на фиг. 2) соединены с инвертором 5, а вторые выходы блока мостовых переключателей 2 (точка г на фиг. 2) соединены с ннвертором 6.

}0 Оставим в силе предположения о том, что на некотором участке знакопостоянства функций

Уолша $ сигналов из всего мп О, поступивших на входы о $ мостовых переключателей блока 2, положительны. а остальные Q — $ сигна15 лов, поступившие на входы Э остальных 0 — $ мостовых переключателей блока 2, отрица1ельны.

Тогда сигналы функций Уолша, принадлежащие множеству S, коммугируют соответствующими переключателями блока 2 S соответствующих вы20 ходов блока аналоговой памяти 3 к инвертору 5, формируя на его выходе составляющую выходного сигнала, определяемую формулой (1), а осзальные

0 — S выходов — к инвертору 6, формируя на е о выходе составляющую инверсного (противофаэ25 ного) выходного сигнала

} 8Õ

""ç }(y 1вх . (5) мЯ Gj

Аналогично 0 — S отрицательных сигналов

З0 функций Уолша, поступающих на входы о остальных 0 — S мостовых переключателей блока 2, коммутируют 0 — S выходов блока аналоговой памяти 4 к инвертору 5, формируя па его выходе составляющую выходного сигнала, определяемую выражением (2), а остальные S выходов — к инвертору 6, формируя на его выходе составляющую инверсного (противофазного) сигнала

40 ic$e)

Суммарный прямой (синфазный) сигнал Овых на выходе 7 устройства определяется, как и ранее.

Суммарный противофаэяый (инверсный) сигнал DBblx> формируемый на выходе 8 устройства, 1 /1

45 определяется как сумма сигналов Овых и Овых, 3) те, 1. 1

USv,„=К„ и „ 1.б„ L — а;+ 㠄—., а; .

}вЯ 1. }еЦ -6Р

С учетом ранее принятых обозначений окончательно имеем

lJ,„=Ê(Х а;И;t Е «а,>>>;}. выХ м l }694 }

Анализ этой формулы показывает, что это запи.

М санный в развернутой форме ряд Фурье — Уолша йя (р. (к),Е а W (к) (l 7 представляющий разложение инверсной функции Р}(х), а выходной сигнал UBb x, сформированный на выходе 8 устройства, -- сигнал, пропорцио—

561!о4 нальныи инверсному значению заданной аппрок< имируе мой функции.

Рассмотренный функциональный преобразователь отличается от известных повышенным быстродействием, более высокой точностью получаемого результата и отсутствием относительного сдвига фаз составляющих парафазного выходного сигнала.

Повышение быстродействия и точности получаемого результата обусловлено введением в схему блока мостовых переключателей (взамен блока двухпозиционных переключателей напряжения) и дополнительного блока аналоговой памяти, что при организации соответствующих связей позволило использовать мостовые переключатели в качестве компенсированных переключателей тока, не критичных к величинам проводимостей блоков аналоговой памяти и к величинам управляющих напряжений сигналов функций Уолша и поэтому существенно более быстродействующих. Повышение быстродействия приводит к уменьшению динамической погрешности преобразования.

В схеме устранен относительный сдвиг фаэ составляющих парафазного выходного сигнала путем организации новой связи между входом инвертора и вторыми выходами мостовых переключателей, что повыьйает точность формирования парэ фаэного сигнала аппроксимирующей функции.

Формула иэобре тенин

Функциональный преобразователь. основанный на разложении Фурье - Уолша, содержащий блок формирования сигналов, блоки аналоговой ламп и и инверторы, отличающийся тем,что,сцелью повышения точности н быстродействия, он содержит блок мостовых переключателей, входы которого подключены к выходу блока формирования слн палов и выходам первого и второго блоков аналоговой памяти. входы которых соединены со входаьп преобразователя, à BblxoIibl блока мосто1< вых переключателей через первый и второй инверторы соединены с соотве гствуюцгими вглходамн преобразователя.

Псточники 1щфо1>.мании, принятые во ьчшманис ! прн экспертизе, 1. Смолов В.Б. и омнчсв ВХ. "Аналого цифровь|е- н цифро - аналоговые нелинейные вьлгнс 11 теq ч р устрой твэ э. 1(:нгипкнй Я.И. и др. "Циф1то - аналоговью преобраэо.«атслп, основанные на разложении Фурьсд Уолл,а "Лв гометрня, Паукa, К" 4, 1972 г.

Ред ктор. Л. Утеси1!а

Заказ 1575/153

Сосзавитель H. Шелипова

Техред 4 латырев КоРРектоР С, Шекмар з

Тираж 8) Я Подписное

Щ1ИИПИ Госуднрствеиного комитета Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий

1! 3035. Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 4