Функциональный преобразователь

Функциональный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И . Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соаетекии

Социаяиетических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (61) дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 160376 (21) 2334351/24

Я (5!) М. Кл. 06 т 1/00

Ст 06 Cj 7/26 с присоединением заявки М (23) Приоритет (43) Опубликовано 050678. ьтоллетень ля21

Гасударственный иаиитет

Совета Иинистрав СССР на делая иеабретений и аткрытий (03) УДК 681. 34 (088.8) (45) дата опубликования описания 110578 (72) / втори изобретения

В.Ф. Бахмутский, A Б. Кметь, М.А.Раков и В.С.Якушев

P3) Заявитель

Специальное конструкторское бюро микроэлектроники в "приборостроении (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области вйчислительно техники и может быть использовано в аналоговых и гибридных иэмерительно-вычислительных комплексах.

Известны функциональные преобразова- 5 тели, использующие метод кусочно-линейной аппроксимации.

Один из известных преобразователей содержит в выходной части сумматор,две входные цепи которого являются цифро- lp аналоговыми преобразователями (ЦАП) и на их входы поступают возрастающие и убывающие пилообразные напряжения. Та ким образом, выходное напряжение образуется суммированием двух точек ука- 15 занных пилообразных напряжений. Значения функции в точках излома задаются кодами с помощью перфокарт и диодной матрицы. Для преобразования входного напряжения в пилообразное с периодом ЯО зависящим от принятого разбиения оси абцисс при аппроксимации, преобразователь содержит два канала преобразования, в каждом из которых установлен входной суммирующий усилитель. Йа один 25 вход суммирующего усилителя поступает входное напряжение, а на второй, содержащий ЦАП для задания тбчек иэлома;эталонное напряжение. B цепи обратной связи суммирующего усилителя включен

ЦАП задания коэффициента передачи(1).

Недостатком этого преобразователя является низкая точность работы.

Другой известный универсальный гибридный функциональный преобразователь . содержит блок памяти, блок задания функции, блок определения зоны аппроксимации, дешифратор и блок определения положения аргумента f2) .

В таком преобразователе весьма затруднена (практически невозможна) перестройка на другую функцию преобразования, поскольку при этом должен быть изъят один блок задания функции и установлен другой. Кроме того, преобразователь сложно реализовать.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является функциональный преобразователь, содержащий две группы по т(запоминающих элементов, первые входы которых соединены с установочным входом преобразователя, второй и третий входы соединены с соответствующими выходами генератора импульсов и генератора ступенчатого напряжения. Выход каждого запоминающего элемента второй группы соединен с соответствующим входом блока выделвния временных интервалов.

610137

Первый вход и выход являются соответственно входом и выходом преобразователя, а второй и третий входы подключены соответственно к выходам генератора ступенчатого напряжения и генератора импульсов (3).

Недостатками такого преобразователя являются низкая точность аппроксимации, так как он является преобразователем нулевого порядка, а также отсутствие автоматизированного задания

10 узлов интерполяции.

Целью изобретения является повышение точности работы и технологичности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенный функциональный преобразователь введены дискретный делитель напряжения, первый и второй распределители, аналоговый сумматор,аналоговый запоминающий коммутатор, ЦАП 20 блок задания кодов, блок управления и аналоговых вычитающих блоков, два сигнальных входа каждого из которых соединены соответственно с выходом соответствующего и последующего эапо- 25 минающих элементов первой группы, управляющий вход соединен с соответст. вующим выходом блока выделения временных интервалов, а выходы всех аналоговых вычитающих блоков подключены 30 к сигнальному входу дискретного делителя напряжения. управляющие входы последнего соединены с соответствующими выходами первого распределителя, подключенного счетным входом к выходу ге-35 нератора импульсов, а входом управления — к выходу аналогового запоминающего коммутатора. Выход дискретного делителя напряжения соединен с первым входом аналогового сумматора, выход которого подключен к четвертому входу выходного масштабного преобразователя. Второй вход аналогового сумматора соединен с выходом аналогового запоминающего коммутатора, первые входы которого подключены к соответствующим выходам запоминающих элементов первой группы, а вторые входы — к соответствующим выход л запоминающих элементов второй группы. Четвертые входы каждого запоминающего элемента первой и второй групп соединены с соответствующим выходом Запись второго распределителя, вход которого подключен к первому выходу блока управления, соеr>r диненного входом с выходом генератора испульсов, а вторым и третьим выходами соответственно — co. входом управления блока задания кодов и ЦАП, сигнальный вход которого подключен к выходу блока задания кодов, а выход - 60 к установочному входу преобразователя.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема функционального преобразователя; на фиг.2 — диаграмма кусочной линейно-ступенчатой an-,;5 проксимации, реализуемой преобразователем.

Преобразователь содержит первую группу запоминающих элементов 1, каждый из которых включает первый масштабный преобразователь фазы в напряжение

2, второй масштабный преобразователь 3 фазы в напряжение и первый масштабный преобразователь 4 напряжения в фазу 4; генератор ступенчатого напряжения 5, генератор импульсов 6; выходной масштабный преобразователь 7, содержащий второй масштабный преобразователь 8 напряжения в фазу и третий масштабный преобразователь 9 фазы в напряжение; запоминающий аналоговый коммутатор 10 на однотипных масштабных преобразователях фазы в напряжение, аналоговый сумматор 11, аналоговые вычитающие блоки 12, первый распределитель 13, дискретный делитель напряжения 14 блок выделения временных интервалов 15,вторую группу запоминающих элементов 16, каждый иэ которых содержит четвертый масштабный преобразователь 17 фазы в напряжение,. третий масштабный преобразователь 18 напряжения в фазу и пятый масштабный преобразователь 19 фазы в напряжение, второй распределитель 20, ЦАП 21, блок задания кодов 22 и блок управления 23.

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

По сигналам Запись " значения

Е -Е,(заданной функции 3 4(х) (фиг.2,а) и соответствующие значения аргумента

)(ä - )(в точках аппроксимации записываются в виде напряжений, поступающих последовательно на установочные входы двух групп запоминающих элементов 1, 16. Значения функции и аргумента задаются в цифровом виде в блоке задания кодов 22, откуда они поступают на ЦАП 21, где преобразуются в напряжения. Блок задания кодов 22 предустанавливается вручную (например, с помощью перфокарты), или автоматически с помощью блока управления 23 согласно принятой программе. Второй распределитель 20, управляемый блоком óïравления 23, вырабатывает сигналы Запись поочередно на каждый многозначный запоминающий элемент 1,16 синхронно с поступлением соответствующих напряжений с выхода ЦАП 21. Блок управления 23 синхронизирован импульсами с выхода генератора импульсов 6.

Точность запоминания этих эначений определяется числом состояний и(запоминающих элементов 1, 16. Значение и( соответствует отношению частоты f генератора импульсов 6 к частоте 4 . генератора S e *f/g

После прохождения всех команд Запись запомненные значения функции (Kд- . Х„) и аргумента (Х;,-: X ) с выходов всех запоминающих элементов

610137

1,16 поступают на входы коммутатора

10. С его помощью по запомненным значениям воспроизводится временная зависимость Е 4 (») с периодом )б„ определяемым частотой f генератора 5 (фиг.2, б) .Временная зависимость Х = f (Ц определяется аппроксимируемой функцией Е =f(x) и является первой ступенью приближения к этой функции (фиг.2,в).

Воспроизведение 2, =»(») происходит следующим образом. В момент време10 ни 1 х,, соответствующий величине аргумента Х) на выход коммутатора 10 подключается напряжение U пропорЪ 7 циональное величине ; xoropoe сохраняется до момента времени fy, со< б3. ответствующего величине Х . В мо1+1 мент времени 1 Х,,1 на выход коммутатора 10 подключается напряжение, пропорциональное 13- которое сохраняpi+1 2 ется до моментами х, и т.д. Получен- 20 ное напряжение вида Х = j (t)noступает на один вход сумматора 11, на второй вход которого поступают приращения напряжения с выхода делителя напряжения 14.

Приращения получают следующим об- 25 разом. Запомненные в запоминающих элементах 1 значения напряжений(0, g ) пропорциональные величинам Е Z пос б 1

ii)> i> тоянно подаются на соответствующие входы вычитающего блока 12. Блок выде-; 0 ления временных интервалов 15 выделяет по управляющему выходу импульс, длительностью, равной» х -1 х, .В теI+1 чение этого времени напряжение с выхода аа)читающего блока 12, paeeoe(lle..,1

-U поступает на общую шину и на вход делителя напряжения 14, который представляет собой набор точных резисторов и ключей и осуществляет деление.

Напряжения 5 Ц > - Ц ° ) делятся на равные приращения, которые передаются на вход сумматора 11 и суммируют ся в нем с напряжением U ° . Первый

Е 1 распределитель 13 представляет собой счетчик с дешифратором, подсчитывающий импульсы с выхода генератора импульсов 6. Число подсчитываемых импульсов (объем счетчика)соответствует длительности выделенных интервалов аппроксимации (1, + 1- 1 „; ) и равно

К = и1/)((фиг.2, г) °

В принципе дискретизация во времени может быть неравномерной: в этом случае коэффициент деления К может быть различным для различных участков кусочно-линейной интерполяции и может > быть предусмотрен по сигналам переключения ступенчатого напряжения Е = (Ц поступающим с выхода коммутатора 10 на управляющий вход распределителя 13.

При этом может быть обеспечена более 60 высокая точность аппроксимации или уменьшено число участков аппроксимации.

Коэффициент деления К распределителя 13 задан, исходя из требуемой точ1,!1 ности аппроксимации.. Таким образом, сумматор 11 суммирует в момент времени t т. g kf. » . напряжение U>; co ступенчато нараС4 7 тающим (падающим) напряжением » ф:"л12. ,В результате суммированйя получаем вторую ступень приближения функции Е" Х(Е) к аппроксимируемой функции g =1(Х)(фиг.2,в) .

Полученное напряжение 2, f(4) поступает в качестве задающего на вспомогательный вход преобразователя 7, хоторый для входных сигналов Х обеспечивает получение на выходе значения 3 согЛасно зависимости „ " 1(X) что является кусочным ступенчато-линейным приближенйем функции K =f(K) .

Функциональный преобразователь обеспечивает выигрыш в точности аппроксимации в К= щ/ g раз или при той же точности выигрыш в К раз по затратам оборудования (числу запоминающих элементов) .

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий две группы по sly f запоминающих элементов, первые входы которых соединены с установочным входом преобразователя, второй и третий входы соединены с соответствующими выходами гейератора ступенчатого напряжения и генератора импульсов, причем выход каждого запоминающего элемента второй группы соединен с соответствующим входом блока выделения временных интервалов, и выходной масштабный преобразователь, первый вход и выход которого являются соответственно входом и выходом преобразовтеля, а второй и третий входы — подключены соответственно к выходам генератора ступенчатого напряжения и генератора импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы и технологичности преобразователя, в него введены дискретный делитель напряжения, первый и второй распределители, аналоговый сумматор, аналоговый запоминающий коммутатор, цифро-аналоговый преобразователь, блок задания кодов, блок управления и g аналоговых вычитаю щих блоков, два сигнальных входа каждого из которых соединены соответственно с выходом соответствующего и последующего запоминающих элементов первой группы, управляющий вход соединен с соответствующим выходом блока выделения временных интервалов, а выходы всех аналоговых вычитающих бло" ков подключены к сигнальному входу дискретного делителя напряжения, управляющие входы которого соединены с соответствующими выходами первого распределителя, подключенного счетным входом. к выходу генератора импульсов, а входом управления - к выходу аналО

610137 гового запоминающего коммутатора; вы ход дискретного делителя напряжения соединен с первым входом аналогового ,сумматора, выход которого подключен к четвертому входу выходного масштабного преобразователя, второй вход

5 аналогового сумматора соединен:c выходом аналогового запоминающего коммутатора, первые входы которого под» ключены к соответствующим выходам запоминающих элементов первой группы, а вторые входы — к соответствующим выходам запоминающих элементов второй группы; буричем четвертые входы каждого запоминающего элемента первой и второй групп соединены с соответствую-16 щим выходом Запись второго распределителя, вход которого подключен к первому выходу блока управления, соединенного входом с выходом генератора импульсов, а вторым и третьим выходами соответственно со входом управления блока задания кодов и цифро-аналогового преобразователя, который сигнальным входом подключен к выходу блока задания кодов, а выходом — к установочному входу преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США Р 3586&39, кл. 235-150.53.1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 419919, кл.(j 06 Ц 3/00, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР .9 473195,кл. Q 06 J 3/00, 1973.

610137

z,z» х», Ь, к

t к ц.. ° ° tx„, r = х х, хр

h = Ë /à

5i у; с+

Составитель Ю.Козлов

Редактор Л. Утехина Техред g. Келемеш Корректор Н. Яцемирская.

Заказ 3013/39 Тираж 826 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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