Число-импульсный функциональный преобразователь

 

ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНЫП ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий два счетчика, реверсивный счетчик, коммутатор, делитель частоты, три группы импульсно-потенциальных элементов И, три элемента ИЛИ, два сумматора-вычитателя и блок управления, содержащий два ключа, элемент НЕ и форглирователь импульсов, вход которого соединен с информационным входом преобразователя, первые информационные входы первого и второго ключей соединены с входом логической единицы преобразователя, вход нуля которого соединен с вторыми информационными входами первого и второго ключей, управляющие входы которых соединены с входом задания режима преобразователя, выход первого ключа соединен с управляющим входом коммутатора , выход второго ключа .соединен с входом суммирования реверсивного счетчика и через эЛемент НЕ с вычитающим входом реверсивного счетчика, выход -формирователя импульсов соединен с первым входом первого сумматора-вычитателя , выход которого соединен с входом первого счетчика, i-и выход которого (i г 1,2 ,.. . , , где г разрядность преобразователя) соединен с импульсным входом t -го элемента И первой группы, выход которо-го соединен с соответствующим входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора-вычитателя, выходы элементов И второй группы соединены с второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второго сумматора-вычитателя, выход которого подключен к информационному входу коммутатора, i-и выход второго счетчика соединен с импульсным входом 1 -го элемента И третьей группы, выход которого подключен к I соответствующему входу третьего элемента ИЛИ, отли.чающийся (Л тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет возможности дополнительного вычисления функции jsexxpnx, в него введен третий счетчик , вход которого соединен с выходом формирователя импульсов блока Jyпpaвлeния и вторым входом второго сумматора-вычитателя, i-й выход первого счетчика соединен с потенциальным входом i-го элемента И второй оо а группы, импульсный вход которого подключен к (ц+1-1)-му прямому вы4 ходу третьего счетчика, i-й инверсг ный выход которого соединен с потенсл циальным входом (n+l-i)-ro элемента И первой группы, выход коммутатора через делитель частоты соединен с входом второго счетчика, выход j-третьего элемента ИЛИ соединон с входом реверсивного счетчика, 1 -и выход которого соединен с потенциальным входом (n+l-i)-ro элемента И третьей группы.

„.SU„„.1 043645

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) G 06 F 7/556

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ»>>:

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3426129/18-24 (22) 19.04.82 (46) 23.09.83. Бюл.- 9 35 (72) В.Б. Дудыкевич, В.И. Отенко и 3.М. Стрилецкий (53) 681.325(088.8) (56) .1. Мельников A.A. Ðûæåâñêèé A.Ã.>

Трифонов Е.Ф. Обработка частотных и временных импульсных сигналов. М., Энергия, 1976, с. 93.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 807285, кл.. G 06 F 7/62 1981 (прототип). (54)(57) ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий два счетчика, реверсивный счетчик, коммутатор, делитель частоты, три группы импульсно-потенциальных элементов И, три элемента ИЛИ, два сумматора-вычитателя и блок управления, содержащий два ключа, элемент НЕ и формирователь импульсов, вход которого соединен с информационным входом преобразователя, первые информационные входы первого и второго ключей соединены с входом логической единицы преобразователя, вход нуля которого соединен с вторыми информационными входами первого и второго ключей, управляющие входы которых соединены с входом задания режима преобразователя, выход первого ключа соединен с управляющим входом коммутатора, выход второго ключа, соединен с входом суммирования реверсивного счетчика и через эЛемент НЕ с вычитающим входом реверсивного счетчика, выход формирователя импульсов соединен с первым входом первого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом первого счетчика, i --й выход которого (i "1,2,.„.. . где разрядность преобразователя) соединен с импульсным входом 1 -го элемента И первой группы, выход которо.го соединен с соответствующим входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора-вычитателя, выходы элементов И второй группы соединены с вхо,дами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу вто- рого сумматора-вычитателя, выход которого подключен к информационному входу коммутатора, >-й выход второго счетчика соединен с импульсным входом i -го элемента И третьей группы, выход которого подключен к Я соответствующему входу третьего элемента ИЛИ, отличающийся /фью тем, что, с целью расширения класса решаемых эадач за счет возможности дополнительного вычисления функции з=ах Рп >, в него введен третий счет- а чик, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов блока Ь>е>

:,управления и вторым входом второго сумматора-вычитателя, i-й выход первого счетчика соединен с потенци- @ah альным входом i.--га элемента И второй QQ группы, импульсный вход которого подключен к (n+1-i) -му прямому вы,ходу третьего счетчика, 1 -й инверс-. )ефим ный выход которого соединен с потен- в циальным входом (и+1-i)-го элемента

И первой группы, выход коммутатора через делитель частоты соединен с входом, второго счетчика, выход .третьего элемента ИЛИ соединен с

" входом реверсивного счетчика, 1-й . выход которого соединен с потенциальным входом (м+1 — i)-ro элемента И третьей группы.

1043645

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в устройствах функционального преобразования временных импульсных последовательностей, в частности в соста- 5 ве линеаризаторов характеристик частотных датчиков.

Известен цифровой функциональный преобразователь, содержащий двоичных умножителей частоты и (m-1) ключей (1). ið

НедостаткоМ этого устройства яв.ляется узкий класс воспроизводимых функций °

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является функциональный преобразователь числа импульсов в цифровой код, содержащий реверсивный счетчик, первый и второй счетчики, первую, вторую и третью группы импульсно-потенциальных элементов И, первый, второй и третий элементы ИЛИ, первый.и второй сумматоры-вычитатели, делитель частоты, коммутатор, блок управления, содержащий инвертор, формирователь импульсов и два ключа, первые входы которых подключены к источнику питания, а вторые — к шине нулевого потенциала, выход первого ключа подключен к управляющему входу коммутатора, выход второго ключа — к входу 30 управления суммированием и через .инвертор к входу управления вычитанием реверсивного счетчика, вход формирователя импульсов соединен с входом блока управления, а выход 35 .формирователя подключен к первому входу первого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом первого счетчика, разрядные выходы которого подключены к импульсным 4р входам первой группы импульсно-потенциальных элементов И, выходы которой подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора-вычитателя, выходы второй группы импульсно-потенциальных элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второго сумматора-вычитателя, выход которого соединен с первым входом коммутатора, разрядные выходы второго счетчика подключены к импульсным входам третьей группы импульсно-потенциальных элемен-. тов И,выходы которой соединены с входа- 55 ми третьего элемента ИЛИ Г2).

Недостатком известного преобразователя являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные узким классом воспроизводимых функций,,р так как устройство выполняет вычисление функций вида

65 где x — входная переменная; коэффициенты преобразования, и не может воспроизводить функцию вида у = а х tnx.

Кроме того, недостатком является черезмерная сложность устройства.

Цель изобретения — расширение класса решаемых задач за счет возможности дополнительного вычисления функции у = а х Сп х.

Поставленная цель достигается тем, что в число-импульсный функциональный преобразователь, содержащий два счетчика, реверсивный счетчик, коммутатор, делитель частоты, три группы импульсно-потенциальных элементов И, три элемента ИЛИ два сумматора-вычитателя и блок управления содержащий два ключа, элемент НЕ и формирователь импульсов, вход которого соединен с информационным входом преобразователя, первые информационные входы первого и второго ключей соединены с входом логической единицы преобразователя, вход нуля которого соединен с вторыми информационными входами первого и второго ключей, управляющие входы которых соединены с входом задания режима преобразователя, выход первого ключа соединен с управляющим входом коммутатора, выход второго ключа соединен с входом суммирования реверсивного счетчика и через элемент НЕ с вычитающим входом реверсивного счетчика, выход формирователя импульсов соединен с первым входом первого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом первого счетчика, .1-й выход которого (i=I,2,...,п, где разрядность преобразователя) соединен с импульсным входом i --ro элемента И первой группы, выход которого соединен с соответствующим входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого. сумматора-вычитателя, выходы элементов И второй группы соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второго сумматора-вычитателя, выход которого подключен к первому информационному входу коммутатора, j-й. выход второго счетчика соединен с импульсным входом i-го элемента И третьей группы, выход которого подключен к соответствующему входу третьего элемента ИЛИ, введен третий счетчик, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов блока управления и вторым входом второго сумматора-вычитателя, 1-й выход первого счетчика соединен с потенциальным,входом j-ro элемента И второй группы, импульсный вход которого подключен к (п+1- i) -му прямому выходу третьего счетчика, i-й ин)043645 версный выход которого соединен с потенциальным входом (n+1- i)-го элемента И первой группы, выход коммутатора через делитель частоты соединен с входом второго счетчика, выход третьего элемента ИЛИ соединен с 5 входом реверсивного счетчика, i --й выход которого соединен с потенциальным входом (п +1- i) -го элемента Итретьей группы.

На фиг.l представлена структурная 10 схема предлагаемого преобразователя1 на фиг.2 — структурная схема блока управления; на фиг ° 3 — вариант .выполнения сумматора-вычитателя в случае суммирования импульсных последовательностей; на фиг.4 — то же, в случае вычитания импульсных последо вательностей.

Преобразователь содержит вход 1, блок 2 управления с выходами 3 — 6, реверсивный счетчик 7, счетчики 8

l0 группы 11 — 13 элементов И, элементы ИЛИ 14 — 16, сумматор-вычитатель 17 с входами 18 и 19 и выходом

20, сумматор-вычитатель 21 с входами

22 и 23 и выходом 24, делитель 25 частоты и коммутатор 26.

Блок 2 управления (фиг.2) содержит вход 1; выходы 3 — 6, причем с помощью выхода 3 производится управление работой коммутатора 26, с по- 30 мощью выходов 4 и 5 выбирается режим работы реверсивного счетчика 7, а выход 6 является импульсным выходом блока управления; ключи 27 и 28; элемент НЕ 29 и формирователь 30. им- 35 пульсов.

Сумматор-вычитатель для сложения импульсных последовательностей (фиг.3) содержит элемент ИЛИ 31 и элемент 32 задержки. 40

Сумматор вычитатель для вычитания импульсных последовательностей (фиг.4) содержит триггер 33 и элемент ИЛИ 34.

Элемент 32 задержки исключает возмбжность совпадения импульсов им45 пульсных последовательностей, поступающих на входы схемы. Схема вычитания проиллюстрирована временными диаграммами (фиг.4) .

Работу преобразователя рассмотрим в предположении, что сумматоры-вычитатели 17 и 21 работают в режиме сложения импульсных последовательностей.

На вход 1 преобразователя посту- 55 пает входная импульсная последовательность, формирующая текущее значение числа х в счетчике 8, который устанавливается перед началом преобразования в единичное состояние. 60

Этот счетчик с помощью инверсных раз= рядных выходов управляет двоичным умножителем частоты, состоящим из счетчика 9, группы 11 элементов И.и элемента ИЛИ 14, причем счетчик 9 устанавливается перед началом преобразования в нулевое состояние. Приращение dy импульсной последовательности у, поступающей на вход счетчика 9 с выхода 26 сумматора-вычитателя 17, вызывает на выходе элемента ИЛИ 14 приращение dz импульсной последовательности

aZ (m 4 ()) d„, (1) где Ф вЂ” коэффициент пересчета счетчиков 8 и 9, или саар= „ЫУ . (2)

m-x

Однако приращение дч импульсной последовательности у определяется суммой приращения dx u el соответственно входной последовательности х, поступающей на вход 18, и последовательности 2, поступающей на вход

19 сумматора-вычитателя 17

dy=dx+dz . (3) учитывая выражения (2) и (3) а а (rn-x) dy (4)

Отсюда а = †. (5)

mdx

Х

Интегрируя выражение (5), получаем текущее значение числа у в счетчике 9 "= ЕпХ", (6) =е. ()

Счетчик 8, группа 12 элементов.И и элемент ИЛИ 15 образуют двоичный умножитель., управляемый счетчиком 9.

Приращение dx входной последовательности х, поступающей на вход счетчика 8 с выхода 6 блока 2 управления, вызывает на выходе элемента ИЛИ 15 приращение de импульсной последовательности d., определяемое с учетом (7) выражением

ы=е "ах. (в)

Приращение cLf3 импульсной последовательности р на выход сумматоравычитателя 21 определяется суммой приращений с)о(и с1х аp = аd.+ dх . (9)

Пусть коммутатор 26 подключает к входу делителя 25 частоты выход 24.

Ф сумматора-вычитателя 21. Тогда приращение dy импульсной последовательности у, поступающей на вход счетчика 10, равно

dp

33 = к (10) где к — коэффициент деления делителя

25 частоты.

1043645 или

Отсюда к

+ д, к ", (ae) 10

Учитывая выражения (8) - (10) получаем г ) = — — г — — I e I

fnxdx+dx

Проинтегрировав выражение (11), определяем текущее значение числа в счетчике 10

x gnx-x f(+ x f" .(n)

Окончательно

1 = " xtnx. (з);

К

Счетчик 10, группа 13 элементов И и элемент ИЛИ 16 образуют двоичный (5 умножитель частоты, управляемый реверсивным счетчиком 7,.в который перед преобразованием записывается число с . Работа этого двоичного умножителя описывается уравнением 20

+- (К + — — гг — г (14 ) д <3 п где d - текущее значение числа в реверсивном счетчике 7; коэффициент пересчета реверсивного счетчика 7 н счетчика 10.

Знак + в выражении (14) соответствует работе реверсивного счет.— чика в режим суммирования, а знак — работе в режиме вычитания.

Принимая во внимание выражения (11) и (14), величина d"определяется выражением

d =ä+ (" (d"Е х1к+ — 1УДк . (ю)

Кп)

Продифференцировав выражение (15) и разделив переменные, получаем

=+ " (I?nXatx+dxJ, (16) д Кгг

Проинтегрировав выражение (16) с учетом пределов интегрирования, получаем

)Ф 1/ )к )к ) ЬсФ I *+ ((xtnx-x)c +xf / (11) а - К (1 11 !

Е =+ кЕпк, (е)

Ф» ,ф. )г. n

Рассмотрям рабату преобразователя в случае, когда коммутатор 26 подключает к входу делителя 25 частоты выход 20 сумматора-вычитателя

17. Тогда приращение гну импульсной последовательности у определяется выражением ,у,: . (го)

dY

Продифференцировав выражение (21) с учетом пределов интегрирования, определяем текущее значение Р числа в реверсивном счетчике 7 г =г „" гнг „". (гг

Окончательно.

Al с "- о х . (23) Таким образом, помимо функций вида у= а.(х -, y= a > х- "2, y=eL kn х,,устройство позволяет воспроизводить функцию вида y=a 3 х-8п õ. Расширение класса решаемых задач достигается за счет исключения из состава извест,ного устройства одной группы импульсно-потенциальных элементов И и одног о элемента ИЛИ с .одновременным изменением связей между узлами устройства и введением третьего счетчика.

1043645

1043645

2Ф) 8(®

Заказ 7339/52

Тираж 706 Подписное аНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A. Зорин

Редактор r. Безвершенко Техред H.Ìåòeëåâà КорректоР Л.