Частотно-импульсный функциональный преобразователь

Частотно-импульсный функциональный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

Т. Г. Галамай, В. Б. Дудыкевич и 3. М. Стрилецкий

Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (7I) Заявитель (54} ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ фУНКЦИОНАЛЪНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к автомати-: ке и вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных цифровых комплексов, в которых применяются первичные преобразователи с нелинейной выходной характеристикой.

Известен цифровой фуйкциональный преобразователь, содержащий схему умножения, которая состоит из. m"ðàçрядного двоичного счетчика, ключей. с" схемы свертки параллель ного m-разрядного кода по нечетности и формирователя, схему преобразования кодов, которая состоит из и-разрядного двоичного счетчика, запоминающего регистра íà r разрядов и постоянного sanoминающего устройства, схему пересче.та, которая состоит из )воично-десятичного счетчика с установочными входами и ключей выхода на магистраль, схему допускового контроля, которая состоит из схемы сравнения кодов, логического преобразователя, 2 запоминающего регистра и ключей выхода на магистраль Pl).

Недостатком преобразователя является черезмерное усложнение устройства при незначительном повыше5 нии точности воспроизведения большинства функциональных зависимостей. наиболее близким к изобретению по технической сущности является час,тотно-импульсный функциональный преобразователь, содержащий генератор опорной частоты, три управляемых де"

:лителя ч*стоты, дешифратор, блок памйти и блок управления. Один из управляемых делителей частоты выполняет функции частотного интегратора и содержит счетчик-делитель, управляющий реверсивный счетчик, элементы И по числу разрядов счетчиков и элемент ИЛИ f2) .

Недостатками известного преобразователя являются пониженная точность и узкие функциональные возможности.

3 95364

Цель изобретения — повышение точности воспроизведения функциональных зависимостей и расширение функциональных возможностей преобразователя. 5

Поставленная цель достигается тем, что в частотно-импульсный функциональный преобразователь, содержащий блок управления, два управляемых делителя частоты, реверсивный счетчик, группу элементов И, делитель частоты и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами элемснтов И группы, первые и вторые входы которых соединены с выходами соответ- 1 ственно делителя частоты и реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с входом записи реверсивного счетчи ка, счетный вход которого соединен с выходом первого управляемого делителя частоты, управляющий и счетный входы которого соединены соответственно с вторым выходом блока уп- щ равления и первым выходом группы выходов блока управления, третий выход которого соединен с управляющим входом второго управляемого делителя частоты, введен импульсный вычитатель, первый и второй входы которого соединены с первым и вторыми выходами группы выходов блока управления, третий и четвертый выходы которой соединены соответственно с

35 входом делителя частоты и счетным входом второго управляемого делителя частоты, выход импульсного вычитателя соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого соединен

40 с выходом элемента ИЛИ, четвертый вход блока управления соединен с входом преобразователя.

Причем блок управления содержит четыре элемента И, два элемента ИЛИ, элемент НЕ, дешифратор и блок па45 мяти, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим выходами блока управления и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с четвертым входом и первым выходом группы выходов блока управления, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ и первым входом третьего

:элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, и третьим выходом группы выходов блока управления, третий вход которого соединен с вторым выходом группы выходов блока управления и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока памяти и входом элемента НЕ, выходы первого и второго элементов .И соединены с входами первого элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с четвертым выходом группы выходов бло" ка управления, первый вход которого соединен с входом дешифратора; выход которого соединен с входом блока памяти.

На фиг. 1 показана блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - то же, блок управления.

Частотно-импульсный функциональный преобразователь содержит блок 1, управления, управляемые делители 2 и

3 частоты, реверсивный счетчик 4, делитель 5 частоты группу 6 элементов И, импульсный вычитатель 7 и элемент 8 ИЛИ.

Блок управления содержит выходы

9- ll, группу 12 выходов, входы 13 и

14, выходы группы 15- 19, вход 20, блок 21 памяти, элементы 22-25 И, элементы 26 и 27 ИЛИ, элемент 28 НЕ и дешифратор 29.

Счетчик 4 и делитель 5, группа 6 элементов И и элемент 8 ИЛИ образуют третий управляемый делитель частоты.

В преобразователе используется кусочно-линейная и кусочно-нелинейная аппроксимация заданной функции.

В случае кусочно-линейной аппроксимации с помощью блока 1 управления организуется структура, аналогичная описанной в (2J, т.е. входные импульсы частоты fy поступают не. посредственно на входы делителя 5 и управляемого делителя 2 частоты. Импульсный вычитатель 7 в данном случае. исключен из структуры преобразователя. Импульсы с выхода элемента 8 ИЛИ поступают на вход управляемого делителя 3 частоты. Изменение коэффициентов деления управляемых делителей частоты осуществляет блок

1 управления.

30

40

2п

Ф й„,,3

С выхода делителя 2 на счетный вход реверсивного счетчика 4 поступают импульсы с частотой о (Л -к, где К - коэффициент деления управляемого делителя 2 частоты.

Текущее значение кода в реверсивном счетчике 4 для монотонно возрастающей функции при нулевом начальном значении определяется выражением т

= ) 1 86, (2) где Т=2"/ — временной интервал, на котором формируется заданная функция;

n - число разрядов в счет чике 4 и делителе 5.

Для монотонно убывающей функции текущее значение кода в реверсивном счетчике 4 определяется выражением

N> = N> 1 -Г dt (3) о где и - начальный код, вводимый в в счетчик из блока управления.

На выходе элемента 8 ИЛИ формиру ется последовательность импульсов, следующих со средней частотой о

« °, (4) Импульсы с частотой f поступают . на вход делителя 3, в регистре памяти которого установлен коэффициент деления К,, соответствующий 1-му аппроксимирующему отрезку заданной функции. Частота следования импульсов на выходе этого делителя является выходной частотой устройства « г . (Ь)

Ф к2

При достижении текущим значением кода tJ<; в реверсивном счетчике зна- чений, сбответствующих узлам аппроксимации, блок управления. записывает в регистр памяти выходного делителя новое значение коэффициента деления

К, меняющее скорость изменения частоты f2 . Соответственно переключение счета импульсов в реверсивном счетчи ке 4 позволяет переходить от возрастающего изменения функции к убывающему и обратно.

В случае кусочно-нелинейной аппроксимации с помощью блока управления структура преобразователя ор3640 6 ганизуется следующим образом. Входные импульсы с частотой Е поступают на вход управляемого делителя 2 частоты и на первый вход импульсного вычитателя 7, на второй вход которого поступают импульсы с выхода элемента 8 ИЛИ. Последовательность импульсов.с выхода вычитателя 7 поступает на входы делителя 5 и управля"

10 емого делителя 3 частоты. Последовательность импульсов с частотой Х0 поступает на вход управляемого делителя 2 частоты, в регистре памяти которого записан код К 0. Последовательт f ность импульсов с выхода этого управ" ляемого делителя частоты поступает . на вход реверсивного счетчика 4, в котором за некоторое время запишется число

20 0 (6)

"

Ф где И 1- коэффициент пересчета счет. чиков управляемого делителя

2 частоты.

Частота на выходе вычитателя 7 Ъ о 2 (7)

В то же время частота, поступающая с выхода элемента ИЛИ 8, равна

М„ э ((8) ÓÀ2. где Й - коэффициейт пересчета счет5g. чика 4 и делителя

Тогда согласно (7) и (8)

N» 3- о 3 „ (9)

Откуда " 2 о 1 Ф2

Ъ Nmih N4

Импульсы с частбтой fq поступают на вход управляемого делителя 3 частоты в регистре памяти которого записан код К . На выходе этого делителя получим последовательность импульсов с частотой где М - коэффициент перес ета счет013 чиков управляемого делителя 3 частоты.

Учитывая выражения (6) и (10) 26 41 tn2 2п 1 т2 о

° (I g I

4 Nms Й К(I <,n } и „

"th1

953640 8

Аналогично, для. fp „= 1000; N=62.

Изменим К, и определим для эТого случая К,„, но так, чтобы f t осталось равным 2000, à N=123.

5 Пусть К„";=40;

Из формулы (14) 7

Последовательность импульсов с частотой fg поступает на реверсив-. ный счетчик результата (не показан) в котором за период времени с С,1,„до зафиксируется число

«и

"Щ2 К „о ,j)) и

tnz+ N e„o rl-»

»(Н- N ) где К,:;- конец предыдущего участи» ка аппроксимации по функции;

f- С =N .-конец предыдущего участЬ 1 -» ка аппроксимации по ар- 1> гументу;

tö=N - конец рассматриваемого участка аппроксимации по.аргументу.

Знак "+" - при работе счетчика 20 результата в режиме сложения, в режиме вычитания.

При достижении функцией следующе- го узла аппроксимации блок 1 управления .изменяет коды в регистрах памяти управляемых делителей 2 и 3 частоты изменяя тем самым коэффициенты деления делителей, и преобразователь работает аналогично предыдущему участку. зо . Если аппроксимация заданной функции осуществляется только нелинейными отрезками, то число в счетчике результата, если в нем перед началом преобразования установить число No, определяется выражением К,»»

И, П ПК,„"й N „ 4« и Йр Й„Е „",En „". jlv) о ц„в „.» К„„„,К»;

ПИ

М2 ы о»4», Изменяя коды К» и К в регистрах

:памяти управляемых делителей частоты можно менять кривизну и наклон ,аппроксимирующей кривой.

Из (5) и (14) видно, что предложенный преобразователь пригоден для кусочно-линейной и кусочно-нелинейной (кусочно-логарифмической) аппроксимации.функций.

Пусть в формуле (14)

2000; fg t(„=0; Kq„=2; Ку, 4 ý

N 0; N » и щи=64; й„, =2048.

Определим

Тогда, 2» формула изобретения

2048 р 2000

N = О».— 2048 — Bn = 123, о4 2 2048»О

Ка»

К»»

Ь И

%z 1,„» о — и .> (и ФЗ».i»» N, «,f .t°, К

Ф2 1 ь

2048,4 2000

64 2048 40gn

2048» О

Определив величину К» „, вычисляем для f - »=1000 и =68,2.

Следовательно, применив нелинейную айпроксимацию, подбирая соответствующие значения коэффициентов

К „и К „, т.е. изменяя кривизну аппроксимирующей кривой, можем с необходимой точностью воспроизводить заданную функцию. В известном устройстве для этого . необходимо увеличить количество участков аппроксимации, а это приводит к усложнению устройства.

Таким образом, применение кусочно. логарифмической аппроксимации позволяет существенно повысить точность и расширить функциональные возможности преобразователя.

1. Частотно-импульсный функциональный преобразователь, содержащий блок управления, два управляемых делителя частоты, реверсивный счетчик, группу элементов И, делитель частоты и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И группы, первые и вторые входы которых соединены с выходами соответственно делителя частоТы и реверсивного счет-, .чика, выход которого соединен с первым входом блока управления, первый вйход которого соединен с входом записи реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого управляемого делителя частоты, 0 10 управления, второй вход которого соединен с первым входЬм второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ и третьим выходом группы выходов блока управления, третий вход которого сое" динен с вторым выходом группы выходов блока управления и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока памяти и входом элемента

НЕ, выходы первого и второго элементов И соединены с входами перво-, го элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с четвертым выходом группы выходов блока управления, первый вход .которого соединен с входом дешифратора, выход которого соединен с входом блока па" мяти.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гильман Г. Г. и др. Приборы

30 и системы управления. "Цифровой функциональный преобразователь для многоканальных измерительных систем .-У 10, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР . 543945, кл. G 06 F 15/31, 1976, (прототип).

9 95364 управляющий,и счетный входы которого соединены соответственно с вторым выходом блока управления и первым выходом группы выходов блока управления, третий выход которого соединен с управляющим входом второго управляемого делителя частоты, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения функциональных зависимостей, в него 1% введен импульсный вычитатель, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами группы выходов блока управления, третий и четвертый выходы которой соединены со- 15 ответственно с .входом делителя частоты и счетным входом второго управляемого делителя частоты, выход им пульсного вычитателя соединен с вто.";" рым входом блока управления, третий m вход которого соединен с выходом эле мента ИЛИ, четвертый вход блока управления соединен с входом преобразователя.

2. Преобразователь по п.1, о т л и 2з ч а ю шийся тем, что, блок управления содержит четыре элемента И, двв элемента ИЛИ, элемент НЕ, дешифратор и блок памяти, первый, второй третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим выходами блока управления и первым входом первого элемента И, второй вход которого

1соединен с четвертым входом и первым выходом группы выходов блока

Составитель А. Зорин

Редактор И. Николайчук Техред А.Ач Корректор М. Шароши

Заказ 6279/77 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4