Цифровой функциональный преобразователь

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для воспроизведения заданных функций, коррекции амплитудных характеристик датчиков, а также аппаратурной реализации специализированных арифметических устройств. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет возможности реализации кусочно-линейной аппроксимации для преобразования . Преобразователь содержит входной регистр 1, генератор 2 импульсов, соединенный с тактовым входом преобразователя , n-разрядный счетчик 3, схему 4 сравнения, сумматоры 5, 7, блок 6 памяти опорных значений, регистр 8 результата, элемент 9 задержки Преобразователь производит кусочно-линейную аппроксимацию заданной функции и при этом позволяет реализовать математическую зависимость, лежащую в основе линейной интерполяции, за один цикл заполнения счетчика с помощью небольшого количества функциональных узлов . 1 ил. in С

СОЮЗ СОВГ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1751736 А1

{ t 9) {1 I ) {я>5 6 Об F 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ Vl ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4852079/24 (22) 18.07.90 (46) 30.07.91. Бюл, ¹ 28 (71) Научно-исследовательский институт автоматических систем (72) А. А. Уманский и Е. А. Никифоров. (56) Смолов В. Б, Функциональные преобразователи информации. Л.: Знергоиздат, 1981, с. 53, рис. 33.

Авторское свидетельство СССР

N- 1324092, кл. G Об F 1/02, 1986. (54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИÎHАЛЬНЬ(Й

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для воспроизведения заданных функций, коррекции амплитудных характеристик датчиков, а также аппаратурной реализации специализированных арифметических устройств. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет возможности реализации кусочно-линейной эпйроксимации для преобразования. Преобразователь содержит входной регистр 1, генератор 2 импульсов, соединенный с тактовым входом преобразователя, и-разрядный счетчик 3. схему 4 сравнения, сумматоры 5, 7, блок 6 памяти опорных значений, регистр 8 результата, элемент 9 задержки. Преобразователь производит кусочно-линейную аппроксимацию заданной функции и при этом позволяет реализовать математическую зависимость, лежащую в основе линейной интерполяции, за один цикл заполнения счетчика с помощью небольшого количества функциональных узлов. 1 ил, 1751736

30 функциональный преобразователь, содер-.35

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для воспроизведения заданных функций, коррекции (в том числе лииеаризации) амплитудных характеристик датчиков, аппаратурной реализации специализированных арифметических устройств.

Известны преобразователи, производящие кусочно-линейную аппроксимацию заданной функции, значения которой в узлах аппроксимации, а также значения углов наклона аппроксимирующей ломаной хранятся в блоке памяти, Промежуточные значения заданной функции определяются линейной интерполяцией с помощью множител ьно-суммирующего устройства, Недостатками таких преобразователей являются большой объем и сложность блока памяти, в котором приходится хранить не только значения заданной функции, но и значения углов наклона аппроксимирующей ломаной.

Известен также функциональный преобразователь, содержащий входной и буферный регистры, дешифратор, блок памяти, два блока вычитания, реверсивный и вычитающий счетчики, два делителя частоты, три элемента И, два элемента ИЛИ, генератор, формирователь импульсов, и триггер..

Недостатком указанного преобразователя является сложность конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цифровой жащий блок памяти опорных значений, первый сумматор, счетчик и регистр результата, причем выход блока памяти соединен с информационным входом первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом регистра результата, тактовый вход преобразователя соединен со счетным входом счетчика, Недостатком известного устройства является ограниченность функциональных возможностей (известное устройство воспроизводит лишь такие функции, которые можно представить в виде суммы экспонент).

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет воз можности реализации кусочно-линейной аппроксимации заданных функций.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой функциональный преобразователь, содержащий блок памяти опорных значений, первый сумматор, счетчик и регистр результата, причем выход блока памяти соединен с информационным входом первого сумматора, выход которого соеди5

15 нен с информационным входом регистра результата, тактовый вход преобразователя соединен со счетным входом счетчика. дополнител-ьно введены второй сумматор, входной регистр и схема сравнения, причем вход аргумента преобразователя соединен с информационным входом входного регистра. выходы младших разрядов которого соединены с входом первого операнда схемы сравнения, вход второго операнда которой соединен с выходом счетчика, выход признака "Больше" схемы сравнения соединен с входом младшего разряда первого информационного входа второго сумматора, входы старших разрядов первого информационного входа которого соедине- . ны с шиной логического нуля, второй информационный вход второго сумматора соединен с выходами старших разрядов входного регистра, выход второго сумматора соединен с адресным входом блока памяти опорных значений, выход регистра результата соединен с выходом результата преобразователя, тактовый вход которого соединен с синхрониэирующим входам первого сумматора, выход переполнения счетчика соединен с с инхронизирующим входом регистра результата непосредственно и через элемент задержки — с синхрониэирующим входом входного регистра и входом обнуления первого сумматора.

Введение второго сумматора, входного регистра. схемы сравнения и связей между ними обеспечивает то, что преобразователь производит кусочно-линейную аппроксимацию заданной функции и при этом позволяет реализовать математическую зависимость, лежащую в основе линейной интерполяции, за один цикл заполнения счетчика с помощью небольшого количества функциональных узлов.

На чертеже приведена структурная схема цифрового функционального преобразователя.

Устройство содержит входной регистр .

1, генератор 2 импульсов, соединенный с тактовым входом преобразователя, и-разрядный счетчик 3, схему 4 сравнения, которая может быть выполнена на цифровом компараторе, сумматор 5, блок 6 памяти опорных значений, сумматор 7, регистр 8 результата и элемент 9 задержки.

Тактовый вход преобразователя соединен со счетным входом счетчика Э и с синхронизирующим входом сумматора 7, Вход аргумента преобразователя соединен с информационным входом входного регистра 1, выходы младших разрядов которого соединены с входом первого операнда схемы 4 сравнения (вход А). вход второго

1751736

Генератор 2 импульсов находится в 25

35

40 операнда (вход В) которой соединен с выходом счетчика 3.

Выход признака "Больше" схемы 4 сравнения соединен с входом младшего разряда первого информационного входа сумматора 5, входы старших разрядов первого информационного входа которого соединены с шиной логического нуля, а второй информационный вход — с выходами старших разрядов входного регистра 1, Выход сумматора 5 через блок 6 памяти соединен с информационным входом сумматора 7, выход которого соединен с информационным входом регистра 8 результата, Выход регистра 8 результата соединен с выходом преобразователя.

Выход переполнения счетчика 3 соединен с синхронизирующим входом регистра

8 результата непосредственно и через элемент 9 задержки — с синхронизирующим входом регистра 1 и входом обнуления сумматора 7.

Цифровой функциональный преобразователь работает следующим образом. режиме непрерывной генерации, счетчик 3 непрерывно считает поступающие от генератора 2 импульсы. Код на его информационном выходе периодически достигает максимального значения, равного 2"-1, и обнуляется. После очередного обнуления счетчика 3 по импульсу переполнения этого счетчика обнуляется сумматор 7, а в регистр

1 записывается текущее значение кода N«, численно равное i+I. Группа из и младших разрядов этого кода. имеющая численное значение I (О «IS2" — 1 ) подается на вход А схемы 4 сравнения, На вход В подается нарастающий код счетчика 3. Первое время, пока код счетчика не достиг величины 1, условие срабатывания схемы 4 сравнения (A>B) выполняется, на выходе схемы 4 присутствует логическая единица, которая подается на один из входов (m-n)- разрядного сумматора 5. На второй вход сумматора 5 подается группа из m-n старших разрядов кода Nax с числовым значением i, равным номеру участка аппроксимации. Следовательно, на высоте сумматора 5, пока выполняется условие А> В, формируется код с числовым значением i+1; Блок памяти по адресу i+1, поданному на его вход. выдает значение Ni+< функции в (i+1)-м узле аппроксимации, Это значение подается на вход (m+n)-разрядного сумматора 7 и суммируется там само с собой в моменты прихода на его управляющий вход импульсов генератора 2 до тех пор, пока код на выходе счетчика

3 не достигнет значения l, т, е, I раз. К этому моменту на выходе сумматора 7 формирует5

20 ся число N+1I. После этого условие срабатывания схемы 4 сравнения А>В перестает выполняться, на ее выходе появляется логический нуль, на выходе сумматора 5 формируется код с числовым значением i и блок 6 памяти по этому адресу выдает на вход сумматора 7 значение и функции в i-м узле аппроксимации. Это значение суммируется само с собой до тех пор, пока не обнулится и-разрядный счетчик 3. т. е, (2" — l) раз. К этому моменту на выходе сумматора 7 сформируется s cno(Ni+>I+Ni(2"-I), Импульс, пришедший с выхода переполнения счетчика 3, записывает это число в выходной регистр 8 со сдвигом в сторону младших разрядов на и позиций. На этом цикл преобразования заканчивается, B результате чего на выходе цифрового функционального преобразователя оказывается число . которое представляет собой результат линейной интерполяции на участке длиной 2" между значениями Ni Ni+> для промежуточного значения и х=!+!. Элемент 9 задержки введен для того, чтобы запись результата преобразования в выходной регистр 8 закончилась раньше, чем произойдет обнуление сумматора 7 и запись нового кода N» в регистр 1.

Формула изобретения

Цифровой функциональный преобразователь, содержащий блок памяти опорных значений, первый сумматор, счетчик и ре.гистр результата, причем выход блока памяти соединен с информационным входом первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом регистра результата, тактовый вход преобразователя соединен со счетным входом счетчика, о тл и ч а ю шийся тем. что, с целью расширения функциональных возможностей путем реализации кусочно-линейной аппроксимации для преобразования, в него дополнительно введены второй сумматор, входной регистр и схема сравнения, причем вход аргумента преобразователя соединен с информационным входом входного регистра, выходы младших разрядов которого соединены с входом перво.. - операнда схемы сравнения, вход втором операнда которой соединен с выходом счетчика, выход признака, выход признака "Больше" схемы сравнения соединен с входом младшего разряда первого информационного входа второго сумматора, входы старших разрядов первого информационного входа кото1751736

Составитель А.Уманский

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор З.Салка

Редактор A.Îãàð

Заказ 2691 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 1р1 рого соединены с шиной логического нуля, второй информационный вход второго сумматора соединен с выходами старших разрядов входного регистра, выход второго сумматора соединен с адресным входом блока памяти опорных значений, выход регистра результата соединен с одноименным выходом преобразователя, тактовый вход которого саединей с синхронизирующим входом первого сумматора. выход перепол. нения счетчика соединен с синхронизирующим входом регистра результата

5 непосредственно, а через элемент задержки — с синхронизирующим входом входного регистра и входом обнуления первого сумматора.