Функциональный преобразователь

 

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий аналого-цифровой преобразователь, соединенный выходами с входами первого и второго преобразователей кода и с управляющими входами первого управляемого де гателя напряжения, подключенного сигнальньомвходом к выходу источника опорного напряжения, а выходом к сигнальному входу второго управляемого делителя напряжения, управляющие входы которого соединены с выхода 1и первого преобразователя кода , причем третий управляемый делитель напряжения подкдпочен сигнальным входом к выходу суммирующего усилителя, а выходом - к выходной шине функционального преобразователя , отличающийся тем, что, с целью расширения функциональHfcjx возможностей путем дополнительного воспроизведения квадратичной функции, в него дополнительно введены коммутаторы кодов, ключи и четвертый управляемый делитель напряжения , соединенный сигнальным .входом с шиной ввода аргумента и с сигнальньм входом первого ключа, управляющими входами - с выходами . первого KOMNiyTaTopa кодов, а вьдходом - с первым входом суммирующего усилителя, подключенного вторым и третьим входами соответственно к выходам второго и третьего ключей, соединенных сигнальньдми входами с выходом второго управляемого делителя напряжения, причем первый коммутатор кодов подключен первой группой информационных входов к шине ввода первого опорного кода,- а втоg рой группой информационных входов к выходам второго преобразователя (Л кода и к первой группе информационных входов второго коммутатора, кодов соединенного второй группой информационных входов с шиной ввода второго опорного кода, а выходами с управляющими входами третьего управляемрго делителя напряжения, подключенного ВЕлходом к сигнальнок у входу четвертого ключа, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя и с вьлходом первого ключа, причем управляющие входы третьего и четвертого ключей ипервые управляющие входы коммута- . торов кодов подключены к шине ynpaBiления режимом извлечения квадратного корня, а управляющие входы первого и второго ключей и вторые -, управляющие входы коммутаторов кодов соединены с шиной управления режимов квадратичного преобразования.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) {11) 3t51) G- 06 Ы 7 26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3402297/18-24 (22) 17-02.82

-(46) 30.09.83. Бюл. 9 36 (72) В.Э. Штейнберг и Р.В. Галиев (53) 681.335(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 223467, кл. G G 7/20, 1967.

2. Анторское свидетельство СССР

Р 744655, кл. G 06 G 7/20, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2764864/18-24, кл. G 06 G 7/20, 1979.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2798945/18-24, кл. G 06 G 7/20, 1979 (прототип). (54)(57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий аналого-цифровой преобразователь, соединенный выходами с входами первого и второго преобразователей кода и с управляющими входами первого управляемого делителя напряжения, подключенного сигнальнйм входом к выходу источника опорного напряжения, а выходом— к сигнальному входу второго управляемого делителя напряжения, управляющие входы которого соединены с выходами первого преобразователя кода, причем третий управляемый делитель напряжения подключен сигнальным входом к выходу суммирующего усилителя, а выходом — к выходной шине функционального преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем дополнительного воспроизведения квадратичной функции, в него дополнительно введе.ны коммутаторы кодов, ключи и четвертыи управляемый делитель напряжения, соединенный сигнальным входом с шиной ввода аргумента и с сигнальным входом первого ключа, управляющими входами — c эыходами первого коммутатора кодов, а выходом — с первым входом суммирующего усилителя, подключенного вторым и третьим входами соответственно к выходам второго и третьего ключей, соединенных сигнальными входами с выходом второго управляемого делителя напряжения, причем первый коммутатор кодов подключен первой группой информационных входов к шине ввода первого опорного кода, а второй группой информационных входов — у

С2 к выходам второго преобразователя кода и к первой группе информационных входов второго коммутатора. кодов, соединенного второй группой информационных входов с шиной ввода второго опорного кода, а выходами - Я с управляющими входами третьего управляемого делителя напряжения, под-, ключенного выходом к сигнальному нходу четвертого ключа, выход которого соединен с входом аналого-циФ! роэого преобразователя и с выходом первого ключа, причем упранляющие входы третьего и четвертого ключей и первые управляющие входы коммутаторов кодов подключены к шине упрацления режимом извлечения квадратного корня, а управляющие входы первого и второго ключей и вторые -„ управляющие входы коммутаторов кодов соединены с шиной управления режимов квадратичного преобРазования.

1045236

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности, к устройствам для возведения в квадрат и извлечения квадратного корня из аналогового сигнала.

Известен функциональный преобразователь, содержащий генераторы, экспоненциального напряжения, компаратор и блок управления. данный преобразователь позволяет возводить входной аналоговый сиг- IO нал в целую степень или извлекать из него корень целой степени (1).

Однако данный преобразователь обладает пониженными точностью и быст.-родействием. 15

Известен также функциональный преобразователь, содержащий генератор импульсов, счетчики, блок управления, управляемый делитель каприз(ения, генератор управляемой час.тотl(б11ОК :Зс3даниЯ ОснОВакия степе— блок задан:.я показателя còåHåни (2 . (сдо; атком указанного преобразоВс(1 Ь. . :я, Обн<>лаю(((ЕГО ШирОКИМИ ФУНК G iа;ц,(((<ли Воэможностями, являетси .:о« генное быстродействие.

1: " т -I также фун!<цио на>(ьный ! С) Е.". () 1) а(О Б с1 Т Е Л Ь С ОДЕ рж а (цИ Й а Н с ЛО ,:::р(:;Ой Hpеобразозатель управ1пс(О(ьи делители (апряжения, преобразователь кода, масштабный усилитель, исто кик о(-орного напряжения и суммирующий усилитель (3) „

Недостатком,цакного преобразова-. теля яьляются ограниченные функциональные возможности, так как он позволяет выполнять только квадратич-ное функциональное греобраэование са КаЛОГОБЫХ СИГНаЛОВ .

И эв е стен фу нк ЦиО наль ный IipBG6pB" 4Q

=-oII;.Tåëü, содержащий аналого-цифровой пр((обраэоздтель(соединенный Быхо лам.-l с вхОцами перВОГО и BTo>poÃG преобраэозателеЧ(кода и с управляюЩ>(М;1 Входами ПЕ>ЭБ ЗГО УПРаБЛЯЕМОГО делителя напряжения, подключенного сН 11ал<>(ь(м ?ходом к Вь(ходу источ ника G. орного папряжения, а. выхо,цом — 1< сигнальному- БхОду ВтОрОГG управляемого делителя напряжения, управляющие зхсдь1 которого соединены с выходами первого преобразователя кода,, причем третий управляемый делитель напряжения подключен сигн=(лькеlм Б хОдОм к Выходу суммирую щего усилителя, выходом — к выход5 ной шине функционального преобразователя и к входу аналого-цифрового преобразователя, а управляющими входами — к выходам второго преобразователя кода, причем суммирующий 6Î усилитель соединен первым входом с в->(oäàè второго упраьляюцегo делителя напРЯжения„ а ВтОрЫМ Входом чере з мас(((табный усилитель — к шипе Бноца аргумента ь 2.(. 65

Недостатком известного прербразователя является ограниченность функциональных воэможностей, так как позволяет извлекать только квадратный корень из аналоговго сигнала.

Цель изобретения — расширение функциональных вохможностей путем дополнительного Воспроизведения квадратичной функции.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь, содержащий аналого-цифровой преобразователь, соединенный выходами с входами первого и второго преобразователей кода и с управляющими входами первого управляемого делителя напряжения, подключенного сигнальным входом к выходу источника опорного напряжения, а выходом — к сигнальному входу Второго управляемого делителя напряжения, управляющие B:(Оць: которого соедине ны с выходами первого преобразователя кода, причем третии управляемый делитель напряжения подключен сигнальным Входом к выходу суммирующего усилителя, а Выходом к выходнои шике функционального преобразователя, до — îëíèтелько Введены комму=à- òîðû -:к од, ов,,ключи и четвертый управляе(лый делитель напряжения, соединенный сигнальным входом с шикой ввода аргумента и с сигнальным входом первого ключа, управляющими входами — с выходами первого коммутатора кодов, а выХОДОМ вЂ” С ПЕРВЫМ ВХОДОМ СУММИРУЮЩЕго усилителя, подключенного Вторым и третьим Входами соответc:ò"?åíío к выходам второго и третьего клю-чей, соединенных сигнальными входа.— ми с выходом второго управляемого дслитсля напряжен(ил „причем >(ерв -: и коммутатор кодов под;(лючек первой груп —..ой информационных Входов к шине ввода первого опорного кода, а второй группой информационных входоз — к выходам второго преобразозателя кода и к первой Группе информационных входов второго коммутатора кодов, соединенного второй группой информациоккых зходоз с шиной ввода второго опорного кода„ а выходами — c управляющими входами третьего управляемого делителя напряжения, подключенного Выходом к сигнальному входу четвертого ключа, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя и с выходом первого ключа, причем управляющие входы третьего и четвертого ключей и перВЫе управляющие входы коммутаTîpîa кодов подключены к шине управления режимом извлечения квадратного;<орня,. а упразляю(цие входы первого и второго ключей и вторые управляющие

10452= 6 входы коммутаторов кодов соединены с шинои управления режимом квадратичного преобразования.

На чертеже изображена блок-схеМа функционального преобразователя.

11реобразователь содержит аналого-цифровой преобразователь 1, соединенный выходами с входами первого и второго преобразователей 2 и 3 кода и с управляющими нходами первого управляемого делителя 4 напряжения. Делитель 4 подключен сигнальным Входом к выходу источника 5 опорного напряжения, а выходом — к сигнальному входу второго управляемого делителя 6 напряжения, 15 управляющие входы которого соединены с выходами первого преобразователя 2 кода. Третий управляемый делитель 7 напряжения подключен сигнальным входом к выходу суммирующего усилителя 8, а выходом — к выходной шине 9 функционального преобразователя, Четвертый управляемый делитель 10 напряжения соединен сигнальным входом с шиной 11 ввода. аргумента и с сигнальным входам первого ключа 12, управляющими входами †.с выходами первого коммутатора 13 кодов„ а выходом — с первым входом суммирующего усилителя 8.

Усилитель 8 подключен вторым и третьим входами соответственно к выходам второго и третьего ключей 14 и 15, соединенных сигнальными входами с выходом делителя 6. Коммутатор

13 кодов подключен пернай группой З5 информационных входов к шине 16 ввода первого опорного кода, а второй группой информационных входов,к выходам преобразователя 3 кода и к первой группе информационных . 40 входов второго коммутатора 17 кодов. Коммутатор 17 соединен второй группой информационных входов с шиной 18 ввода второго опорного кода, а выходами — с управляющими входами делителя 7, подключенного выходом к сигнальному входу четвертого ключа 19. Ключ 19 соединен выходом с входом аналого-циФрового преобразователя 1 и с выходом ключа 12.

Управляющие входы ключей 15 и 19 и первые управляющие входы коммутаторов 13 и 17 подключены к шине 20 управления режимом извлечения квадратного корня, а управляющие входы ключей 12 и 14 и вторые управляющие входы коммутаторов 13 и 17 соединены с шиной 21 управления режимом квадратичного преобразования.

Работа функционального преобразователя при выполнении квадратич- 60 ,I ного у = ах, где С вЂ” постоянная, Х вЂ” аргумент функции, и обратного к квадратичному (т.е. извлечение квадратного корня) = Q.4 преобразований основана на применении по- 6я лигональной аппроксимации данных функций функциями, содержащими линейную составляющую (зависящую ат номера и участка аппроксимации и ат величины входного сигнала g ) и ступенчатую составляющую (зависящую только от номера и) .Квадратичная и обратная квадратйчная эанисимости реализуются в соответствии с аппроксимирующими выражениями вида у = а =аа У (и -!)-дИ (H+<) 3, (< )

q = с1 К= < )%P+a Яа / К+ Ю(и+ 11, (<) где Ь вЂ” шаг квантования преабразонателя 1. функциональный преобразователь работает следующим образом.

Б режиме квадратичного преобразования управляющий сигнал поступает на шину 21. По этому сигналу замыкаются ключи 12 и 14 (ключи 15 и "9 остаются разомкнутыми), к выходам ксммутатара 13 подключаются выходи г.реабраэователя 3 кода, а к выходам коммутатора 17 подкл1очается опорный кад, численно равный .I/gQ с шины 18. Бхадно" напря,ж:. ен.ие Х с шины 11 ItocTóïàåò на сигнальный вход делителя 10 и через ключ 12

IIa вход аналога-цифрового греобраэа †::толя 1. 11 3=.. исимости оТ Величи ны входного напр.гкения преабразаватех ь 1 определяет номер и текущего участка аппроксимации, па значению которого греабразсватели 2 и 3 производят соответственна формирование кодов (и+ 1) и (2п 1) посредствам„например, выполнения простейших операций сдвига и прибавления единицы к г падшему разряду. Формирование ступенчатой составляющей палиганальна:l функции (1) производи cÿ умноже:-:ием напряжения.источника 5 (численно равного ) на вел-тч=;ны п и (и- 1) с помощью делитегеи 4 и 6,. казффициент передачи .— <атарых пря"га пропорционален вели%III ам кадав на управляющих Входах делителей 4 и 6, 11алученнае напряжение с выход=-:делителя 6 через ключ 1". падается на -зторой (вычитающий) вход усилителя 8, на первый (суммирующий) вход которого поступает напряжение с выхода делителя 10, соответствующее линейной составляющей палиганальнай функции (1), Эта составляющая формируется путем умножения на делителе

10 входного сигнала X на кад (2п 1), поступающий на управляющие входы делителя 10 через коммутатор 13 с выходов преобразователя 3.

Алгебраическая сумма напряжений выхода усилителя 8 поступает на

caI. IIûJI .I É axon qc IH eza 7, коэффициент передачи которого обратно пропорционален коду на ега управляющих входах„. так как на управляю104 а36

j)"

Составитель С. Казинов

Редактор Н. Ковалева Техред М.Костик Корректор Г.Решетник

Заказ 7555/51 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, E-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная„ 1 щие входы делителя 7 подан опорный код 1)06 с шины 18, на выходе делителя 7 будет сформировано напряжение, соответствующее квадратичному преобразованию (1) входного ана логового сигнала.

В режиме обратного квадратичноГо преобразования (т.е. извлечения квадратного корня) управляющий сиг-, нал снимается с шины 21 и подается на шину 20. При этом ключи 12 и 14 размыкаются, ключи 15 и 19 замыкаются, к выходам коммутатора 13 ,подключается опорный код с шины 16, численно равныйо ф, а к выходам; коммутатора 17 подключаются выходы преобразователя 3 кода. В этом режиме аналого-цифровой преобразователь 1 определяет номер п участка аппроксимации по величине сигнала на выходной шине 9 функционального преобразователя. Формирование ступенчатой составляющей полигональной функции (2) выполняется аналогично вышеописанному с помощью источника 5, преобразователей 1 и 2 и делителей 4 и 6. Выходное напря-, жение делителя 6 через ключ 15 подается на третий (суммирующий) Вход усилителя 8, где суммируется с напряжением, соответствующим линейной составляющей функции (2) . Линей-= ная составляющая формируется путем перемножения входного сигнала аргумента с шины 11 на выходной код преобразователя 3 с помощью делителя 10.

Суммарное напряжение с выхода

1О усилителя 8 поступает на сигнальный вход делителя 7, так как коэффициент передачи делителя 7 обратно пропорционален коду на его управляющих входах, который поступает на делитель 7 с выходов преобразова15 теля- 3 выходное напряжение делителя 7 в соответствии с выражением (2) будет представлять собой об ратное квадратичное преобразование входного сигнала.

2О

Таким образом, предлагаемый функциональный преобразователь по сравнению с прототипом обладает более широкими функциональными воз25 можностями, позволяя выполнять как квадратичное, так и обратное квадратичное преобразование аналогового сигнала.