Аналого-цифровой функциональный преобразователь

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в системах сбора и обработки информахдаи, в измерительных устройствах. Цель изобретения - повьшение точности и расширение области использования за счет увеличения числа преобразуемых характеристик. Поставленная цель достигается за счет того, что в аналого-цифровой функциональный преобразователь введены полусумматор и два D-триггера, обеспечившие точный подсчет сигналов переноса при суммировании коэффициентов аппроксимации в каждом такте преобразования , 2 ил. (Л ЛлГ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А3 (S1) 4 Н 03 М 1/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3980528/24-24 (22) 10, 10. 85 (46) 23.03.87. Бюл, У 11 (72) Ю. А. Киберев, В. H. Кучугура и Ю, И. Пивоваров (53) 681. 325(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 567203, кл. Н 03 М 1/12, 19?6, Авторское свидетельство СССР . 9 1157680, кл. Н 03 M t/00, 1,983. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в системах сбора и обработки информации, в измерительных устройствах.

Цель изобретения — повышение точности и расширение области использования за счет увеличения числа преобразуемых хар актеристик. Поставленная цель достигается за счет того, что в аналого-цифровой функциональный преобразователь введены полусумматор и два D-триггера, обеспечившие точный подсчет сигналов переноса при суммировании коэффициентов аппроксимации в каждом такте преобразования, 2 ил.

98920 2

40

1 l2

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в системах сбора и обработки информации, в измерительных устройствах.

Цель изобретения — повышение точности и расширение области использования за счет увеличения числа преобразуемых характеристик.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 " график, по я сияющий е го р а боту.

Аналого-цифровой функциональный преобразователь содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2 текущих значений функции, дешифратор 3, блок 4 памяти, сумматоры 5 — 5„, полусумматор 6, счетчик 7, -разрядный цифроаналоговый преобразователь 8 (ЦАП), регистры 9 — 11, Э-триггеры

12 и 13 компаратор 14 и элемент

НЕ 15.

Устройство работает следующим образом.

Принцип действия преобразователя основан на сравнении мгновенного значения входного напряжения и циклически формируемого напряжения (по методу кусочно-линейной аппроксимации), закон изменения которого соответствует закону изменения входного напряжения преобразователя.

Отрезок времени от момента начала формирования напряжения до момента сравнения напряжений заполняется импульсами генератора 1, причем число импульсов и является цифровым эквивалентом входного напряжения преобразователя.

Пусть имеется некоторая кривая

AF (фиг. 2), любую точку на которой с заданной точностью по методу кусочно-линейной аппроксимации можно найти так

5.

f5

25 поступающие на вход 1.-р рчд < г

ЦАП 8 (или напряжение П на его ввтходе), то для получения любого значения напряжения (заранее рассчитанного) на выходе ЦАП необходимо число импульсов (также заранее рассчитанное) на каждом участке аппроксимации, начиная с первого, умножить на коэффициент аппроксимации на этом участке и суммировать эти величины или, что равносильно, суммировать на каждом участке соответствующий коэффициент аппроксимации сам с собой столько раэ, сколько импульсов соответствует данному участку аппроксимации (т.е. на первом участке коэффициент d, суммировать Z, раз, что соответствует d,Z,; на втором участке коэффициент с1 — Е раз, что соответствует д 7., где Е„ =Х;"

-Х;,, и т.д. и просуммировать эти величины до момента сравнения напряжений) °

В исходном состоянии счетчики 2 и 7, регистры 9 — 11 и триггеры 12 и 13 обнулены, дешифратором 3 выбран первый участок аппроксимации, которому на выходе блока 4 памяти соответствует код (например, двоичный) коэффициента аппроксимации d

Величина коэффициента аппроксимации может быть любой в зависимости от вида заданной функции и требуе" мой точности ее воспроизведения и определяет разрядность слова блока памяти.

На вторых входах сумматоров 5 в исходном состоянии присутствуют нулевые сигналы с выходов регистра 10.

Поэтому код коэффициента аппроксимации с выходов блока 4 памяти посту1 пает через сумматоры 5, который на информационные входы регистра 9 поступает без изменения, При поступленни первого импульса с генератора

Х» Х -Х,, Х.-Х . а

У1 (и;)=а, х„+й (х -Х, )+... ..,+d (Х.,-Х,,), где d» Й

d. " коэффициенты аппрок1 симации; — участки аппроксимации.

Таким образом, если по оси Х отложить число импульсов N подсчитываемое счетчиком 2 текущих значеf ний функции, а по оси Y — число N

1 происходит запись кода коэффициен та аппроксимации в регистр 9. Часть коэффициента аппроксимации, соответствующая разрешающей способности

1-разрядного ЦАП 8 с выходов (п-ш),...,(n-1), п поступает на соответствующие входы ЦАП, на выходе которого установится напряжение,„ эквивалентное данному коду. По окончании импульса генератора 1 код коэффициента аппроксимации записывается с помощью сигнала на выходе элемента НЕ 15 в регистр 10 и поступает на вторые входы сумматоров 5, 1298Ц 20 н рея;льтате чего на выходах сумматоров 5 и полусумматора 6 устанав-. ливается код, вдвое болыпий кода коэффициента аппроксимации на данном участке т е 11 =о +О где 1 код коэффициента аппроксимации на данном (первом) участке аппроксимации, хранящийся в блоке 4 памяти. Если разрядность числа N превышает совместную разрядность сумматоров 5 и полу- f0 сумматора 6, то на выходе переноса последнего появится единичный сигнал.

При поступлении очередного импульса с генератора 1 этот сигнал сосчитывается счетчиком 7, а сигналы с вы- 15 ходов сумматоров 5 и полусумматора 6 записываются в регистр 9 и триггер

12, На выходе ЦАП при этом устанавливается напряжение, эквивалентное части результата суммирования N1, ZO

При поступлении следующих импульсов с генератора 1 продолжается суммирование числа d и подсчет сигналов переноса счетчиком 7. При поступлении на вход счетчика 2 Z импульсов 25 на входах ЦАП 8 и на 1,2,.. °,(n-m-1) выходах регистра 9 записывается код

N „=Z й,, При наборе на входе дешифратора 3 кода, соответствующего второму участку аппроксимации, дешифра- 3р тор 3 меняет адрес на входе блока 4 памяти и на его выходах появляется код коэффициента аппроксимации d, соответствующий второму участку аппроксимации. Этот код сразу суммируется с числом, находящимся на вторых входах сумматоров 5. Далее описанные процессы повторяются. Таким образом, часть результата, находящаяся в данный момент на 1,2,...,(n-ш-1) выхо- 4р дах регистра 9 и представляющая собой погрешность реализации кусочнолинейной функции на данном (первом) участке аппроксимации, учитывается на следующем (втором) участке в мо- 45 мент суммирования этой части результата d,- Z, с коэффициентом аппроксимации Й

В момент равенства входного напряжения преобразователя и напряжения на выходе ЦАП 8 сигнал с выхода ком- . паратора 14 разрешает запись кода счетчика 2 текущих значений функции в регистр 11, На входе ЦАП 8 устанавливается код

1 1 =<1 1 ++d р+ ° ° °

+ 1; Z; Я, в где Ц код, представленный Hë

l,2,...,(n-m-1)выходах регистра 9 в момент срабатывания компаратора 14 на 1 м участке аппроксимации;:

Z,, Z,° „°,°„, 2

Z — число импульсов, подсчитанных счетчиком 2 на каждом из соответствующих участков аппроксимации;

Z. — число импульсов, подсчитанных счетчиком 2 до момента срабатывания компаратора 14 на i-м участке аппроксимации.

На выходной шине устройства (выходы регистра 11) устанавливается код

N =Z +Z +...+Z. +Z- .

2 1 2. 11 1

Г огрешность реализации кусочнолинейной функции в предлагаемом устройстве равна Q,, т,е, меньше младшего разряда ЦАП 8, и имеет место только на том участке аппроксимации, где произошло срабатывание компаратора

14.

Сигнал переполнения счетчика 2 текущих значений функции сбрасывает в

О регистры 9 и 10, триггеры 12 и 13 и счетчик 7, а следовательно, на выходе ЦАП 8 устанавливается нулевой уровень и начинается новый цикл измерения.

При определенных комбинациях сигналов на входах сумматоров 5 возможны ситуации, когда единичный сигнал переноса на выходе сумматора 5 не л меняется. Однако, за счет введенной в устройство совокупности полусумматора 6 и D-триггеров 12 и 13 обеспечен подсчет счетчиком 7 сигналов переноса с выхода сумматора 5„ в каждом такте работы устройства. Тем самым без увеличения разрядности блока 4 памяти повышена точность работы преобразователя и обеспечена возможность увеличения числа преобразуемых хар актеристик.

Формул а и з о бр е т ения

Аналого-цифровой функциональный преобразователь, содержащий цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные генератор импульсов и счетчик текущих значений функции, выход переполнения которого соединен с входами обнуления первого, l2

98920 6 выходной шиной устройства, выход генератора импульса соединен через элемент НЕ с входом записи первого регистра и непосредственно — с входом. записи второго регистра, (n+I)-й выход которого соединен со счетным входом счетчика, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области

10 использования за счет увеличения числа преобразуемых характеристик, в него введены полусумматор и два

D-триггера, причем первый вход полусумматора соединен с выходом nepef5 носа и-го сумматора, второй вход— с выходом первого триггера, выход переноса — с (и+1)-м информационным входом второго регистра, а выход суммы — с D-входом второго триггера, 20 выход которого соединен с (К+1 )-м входом цифроаналогового преобразователя и D-входом первого триггера, С-вход которого подключен к выходу элемента НЕ, à R-вход объединен с

25 R-входом второго триггера и подключен к выходу переполнения счетчика текущих значений фракции, С-вход второго регистра триггера подключен к выходу генератора импульсов. второго регистров и счетчика, а информационные выходы - с информационными входами третьего регистра и с входами дешифратора, выходы которого соединены соответственно с входами блока памяти, выходы которого соответственно соединены с первыми входами и сумматоров, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого регистра, а выходы суммы — соответственно с информационными и входами второго регистра, выходы с 1-го по и-й которого соединены соответственно с информационными входами первого регистра, выходы переноса сумматоров с 1-го по (и-1)-й соединены с входами переноса сумматоров с 2-го по и-й соответственно, входы с l-го по К-й цифроаналогового преобразователя соединены соответственно с выходами с (n-m)-ro по и-й второго регистра, входы с (К+2)-го по E-й соединены соответственно с выходами счетчика, а выходы — с первым входом компарато- ра, второй вход которого является входной шиной устройства, а выход соединен с входом записи третьего регистра, выходы которого. являются

I, у 11(iv gi

Составитель 3, Моисеенко

Редактор Л. Гратилло Техред М.Ходанин Корректор Л. Патай

Заказ 899/60 Тираж 902 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4