Функциональный преобразователь
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий аналого-цифровой преобразователь,блок памяти и цифроаналогоЁый преобразователь, причем вход аналого-цифрового преобразова- . теля соединен с входом преобразователя , выход которого Соединен с выходом цифроаналогового преобразователя , отличающийся тем, что. с целью сокращения суммарных аппаратурных затрат путем уменьшения объема блока памяти, он содержит m регистров, m схем сравнения, где (т +1) - количество участков аппроксимации , и дешифратор, причем блок памяти содержит (т +1) запоминающих устройств, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, выходы запоминающих устройств соединены с входом цифроаналогового преобразователя, адресные входы i-ro запоминающего устройства (, 2, ..., m+l) соединемы соответственно fвыходами с 1-го по (п-1+1)-й разрядов аналого-цифi рового преобразователя, где п - раз (/) рядность аргумента, выход всех.разря-дов аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми входами схем сравнения-, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих регистров, выходы схем сравнения соединены с соответствующими входами дешифратора.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19) (!1) А
S(S1) G 06 F 1/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ъ ъ ЬМй() д% А (21) 3385163/18-24 (22) 29,01.82 (46) 30.09.83. Бюл, Р 36 (72) А.С.Просочкий (53) 681.325(088.81
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (56) 1. Гинзбург С.А., Любарский IO,Я, Функциональные преобразователи с аналого-цифровым представлением информации. (1., "Энергия", 1973.
2. Смолов В.Б. Функциональные преобразователи информации. Л., Энергоиздат, 1981, рис.2-4 (прототип) (54)(57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОBATE>lb, содержащий аналого-цифровой преобразователь, блок памяти и цифроаналоговый преобразователь, причем вход аналого"цифрового преобразова-, теля соединен с входом преобразователя, выход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью сокращения суммарных аппаратурных затрат путем уменьшения объема блока памяти, он содержит m регистров, m схем сравнения, где (m +1) - количество участков аппроксимации, и дешифратор, причем блок памяти содержит (m +1) запоминающих устройств, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, выходы запоминающих устройств соединены с входом цифроаналогового преобразователя, адресные входы 1-го запоминающего устройства (i=1, 2, ..., m +1) соеди- нены соответственно с выходами с 1-го по (n-i+1)-" разрядов аналого-цифрового преобразователя, где п - разрядность аргумента, выход всех разрядов аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми входами схем сравнения, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих регистров, выходы схем сравнения соединены с соответствующими входами дешифратора. (2) 1og — .
-Я ( (4)
Информационная емкость ЗУ P определяется по формуле
Р = х Ч (5)
Учитывая (3), получают, — 100 X |Fit.." .(6) 01 У п 55
Следовательно, информационная ем- . кость блока памяти прямо пропорциональна максимальному значению модуля
3 10452
Изобретение относится к аналоговым вычислительным машинам и может быть использовано в аналоговых и гибридных вычислительных комплексах.
Известен функциональный преобразователь, содержащий цифроаналоговые преобразователи, аналоговые сумматоры. усилители и умножители (1)
Недостаток данного преобразователясложность. 10
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), .запоминающее устройство (ЗУ и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), причем вход устройства соединен с входом АЦП, выход устройства соединен с выходом L%ll f2)
Недостатком известного устройства является сложность, обусловленная большой информационной емкостью ЗУ.
При воспроизведении функциональной зависимости Y=F(X) (входная и выходная аналоговые переменные определены на интервалах (0; ХпД (О; У) соот, ветственно) необходимое число адресов
ЗУ определяют по формуле
N., (1?
"Х min
30 где Ь Хщ„я- минимальный шаг аппроксимации, который можно определит ь по формуле ва У п Х уп1п! 100 iF„i
35 где 5 — допустимая погрешность аппроксимации функции У, 3; -
1 (щд - максимальное значение модуля производной функции Y на ин40 тервале определения X.
Учитывая (2), получают
1G0X (Fy/, Уп
Необходимую разрядность ячеек бло- 25 2 производ,«вй воспроизводимой функции. Например, при воспроизведении функции Y=F(X) = 10 X при X =-У =10b: m w о =0,11 ее произвоцная определяется выражением F (Х)=3 10 Х . Модуль производной функции 1 принимает макс..мальное значение при Х=Х„„, т,е. IF 1щд =3 10 Хр=3. Используя выражение (4), определяют необходимую разрядность ячеек памяти блока памяти 1 =10, Информационная емкость блока памяти функционального преобразователя Р=30000 бит. Если информационную емкость ЗУ реализовать на микросхемах серии К500РУ410, имеющих структуру 256 ячеек на 1 разряд, то величина Р будет соответствовать .12х10 корпусов. Цель изобретения — сокращение сум- марных аппаратурных затра путем уменьшения обьема блока памяти. Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий аналого-цифровой преобразователь, блок памяти и цифроаналоговый преобразователь,.причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом преобразователя, выход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, содержит m регистров,,m схем сравнения, где (m+1) - количество участков аппроксимации, и дешифратор, причем блок памяти содержит (г1+1) запоминающих устройств, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, выходы запомина щих устройств соединены с входом цифроаналогового преобразователя, адресные входы I-го запоминающего устройства (i=-1, 2. . ., m+1) соединены соответственно с выходами с первого по (и-i+1)-й разрядов аналого-цифрового преобразователя, где и — разрядность аргумента, .выход всех разрядов аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми входами схем сравнения, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих регистров, выходы схем сравнения соединены с соответствующими входами дешифратора. На чертеже представлена блок-схема преобразователя. Функциональный преобразователь содержит АЦП 1, блок 2 памяти, ЦАП 3, вход 4 и выход 5 преобразователя, схемы 61-6р сравнения, информационный 3 10452 вход 7 блока памяти, регистры 81-8п„ дешифратор 9 и ЗУ 101-10»<. Принцип действия преобразователя заключается в следующем. На вход 4 преобразователя подается ) .аналоговая переменная X. На выходе ЦАП 1 при этом формируется цифровой эквивалент fX) переменной X. Цифровой код (X)<, подаваемый на информационный вход блока 2 памяти, опреде- f0 ляет адрес ячейки, в которой хранится цифровой эквивалент (У)ц выходной аналоговой переменной Y. Воспроизводимая функция разбивается íà m+1 участков. Для каждого участка характерно, что максимальное значение модуля производной функции 1 на этом участке будет в 2 (где (— любое целое число, равное или больше 0) раз меньше максимально возможного значения модуля 2О производной функции 1 нна а ввссеем интеовала ее определения. Это позволяет увеличить шаг аппроксимации на этом участке в 2 раза по сравнению с минимальным шагом аппроксимации р X „ ä .25 Для хранения цифровых эквивалентов(У1, выходной переменной Уцкаждого участка служит свое ЗУ.10Ä . При этом к первому входу данного ЗУ 10. подf ключаются лишьл — старших разрядов (r цифрового кода f Xj с выхода АЦП где 0„- общее число разрядов цифрового кода на выходе АЦП 1. Границы участков задаются с помощью выходных кодов регистров 8 „ Переход от одного .участка к другому фиксируется соот,ветствующей схемой 6 сра-внeния, которая при этом изменяет значения выходного сигнала. Дешифратор 9 анализирует соотношение выходных сигналов схем сравнения .и подключает нужное ЗУ 10„ блока 2 памяти. Для воспроизведения функции, имеющей три участка, полную информационI, ную емкость Р блока памяти определяют по формуле Р = P<+ Р + Р, (7) где Р,(— информационная емкость ЗУ 10< > Р2 - информационная емкость ЗУ 10 . (S0 P> - информационная емкость ЗУ 10 . Учитывая (б), можно записать 100 Хо I r1(ясах (8) 1 ba Ye 100(X - Xo) Y l rxx 17 () Р2 у („,, 9 У 100(Хв — Х ) (Iy(((аx Y где X„, Х„- верхняя граница первого и, второго участков соответственно; X „- верхняя граница области определения входной переменной; (1(псч х ) ) 7 1 (((л r ( (Y1f», Ч „ „„ ; максимальное значение модуля производной функции Y на первом, втором и третьем участках соответственно. Границы участков совпадают с теми значениями входной переменной Х, при которых значение модуля производной функции 1 в 2 1 раз меньше максимально возможного значения модуля производной данной функции. С.педовательно, границы участков можно определить из соотношений lFI-ll l" = 2; (1 1) IF (Х„) I = 4 (12) l F1 (Ха) I ( где F (Xo) F (Х ) — значения производной функции Y на верхней границе первого и второго участков соответственно. Определяют, каким образом изменяется структура функционального преобразователя при воспроизведении функции Y=F(X)=10 X при X =(=10b;Б(-0,14,п1-2 ° (Верхняя граница первого участка определяется иэ соотношения (12) Х„=5 I Y / „с(((=0,75. По формуле (8) определяют P< = =3750 бит. Верхнюю границу второго участка находят из соотношения (11) X — — 7, ((2(г(ду —— 1,47 ° По формуле (9} Рд =2940 бит, по формуле (10) Р =9000 бит. Полная информационная емкость ЗУ P =15690 бит. Следовательно, Р < P = =30000 бит. На этом принципе могут быть пов строены преобразователи для воспроизведения любых, в том числе и немонотонных функций. Таким образом, сокращение обьема блока памяти приводит к упрощению предложенного преобразователя ° ВНИИПИ Заказ 7554/50 Тираж 706 Подписное Филиал ППП ((Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 
