Нелинейный аналого-цифровой преобразователь

 

13сгс гзгте тно- - " :<"и =" фибдиот (и) 47 9 247

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23,07.73 (21) 1946491/26-9 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.75. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 01.12.75 (51) Л!. Кл. Н 03k 13/20

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УД1 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Гусев и Е. И. Райзберг (71) Заявитель (54) НЕЛИНЕЙНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области техники аналого-цифрового преобр азования и может быть применено в устройствах преобразования информации управляющих ЦВМ и цифровых регуляторов.

Известное устройство содержит генератор им пульсов, подключенный через устройство управления к формирователю кодируемого временного интервала, выход которого через генератор единичного импульса подключен ко входу первого триггера, другой вход которого соединен с выходом устройства у1правления, а выход, подключен через вентиль к кодирующему счетчику, выходы которого соединены со входами первого деши фратора.

Недостатком известного устройства является его низкое быстродействие и значительные аппаратурные затраты.

Предложенное устройство от известного отличается тем, что с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, к выходу первого дешифратора подключена логичес кая схема, второй вход которой соединен с выходом второго дешифратора, второй выход которого подключен к устройству упра вления, а вход соединен с выходом счетчика номера участка аппроксимации, счетный вход последнего через схему И подключен к выходу схемы ИЛИ, один вход которой соединен с прямым выходом второго триггера и входом

«сложение» счетчика номера участка аппроксимации, вход «вычитание» которого подключен ко второму входу схемы ИЛИ и к инверсному выходу третьего тригера, одни входы

5 второго и третьего триггеров подключены к шине «сброс», а другие входы — к выходам логической схемы.

На фиг. 1 изображена структурная схема

1о предлагаемого нелинейного преобразователя; на фиг. 2 — логическая схема управления триггерами управления счетчика номера участка аппроксимации, где 1 — генератор импульсов, 2 — устройство управления прсобра15 зователем, 3 — формирователь кодирусмого временного интервала, 4 — генератор единичного импульса, 5 — кодирующий счетчик, 6— счетчик номера участка аппроксимации, 7, 8 — дешифраторы, 9 — триггер управления счетчиком номера участка, фиксирующий начальный граничный код участка, 10 — триггер управления счетчиком номера участка, фиксирующий конечный граничный код участка, 11 — триггер управления кодирующим счетчиком, 12 — логическая схема управления триггерами 9, 10, состоящая из схем «И» и

«ИЛИ», 13 — вентиль, состоящий пз схем

«И», 14 — схемы «ИЛИ», 15 — сигналы управления формирователем кодируемого врсз0 менного интервала, 16 — сигналы начала прс479247 образования, 17 — сигнал временного интервала, 18 — импульс окончания временного интервала, 19 — сигналы сложения на счетчике номера участка аппроксимации, 20— сигнал вычитания на счетчике номера участка аппроксимации, 21 — импульсы генератора опорной частоты, 22 — преобразуемый аналоговый сигнал, 23 — сигнал дешифрации кода начала второго участка — конца первого, 24 — сигнал дешифрации кода начала третьего участка — конца второго, 25 — сигнал дешифрации ко да начала n-ro участка — конца (и — 1)-го, 26 — сигнал первого номера участка аппроксимации, 27 — сигнал второго номера участка аппроксимации, 28 — сигнал третьего номера участка аппроксимации, 29 — сигнал (n — 1)-го номера участка аппроксимации, 30 — сигнал и-го номера участка аппроксимации.

В тексте описания приняты следующие обозначения: х — входной сигнал; х;,, 1 — значение входного сигнала, соответствующее границе (общей точке) двух участков аппроксимации, 1-того и (i+1)-го; у;,;+1 — значение (код) нелинейной функции формируемой преооразователсм в точке

Х = Cz, 1 1 T. e. g gi, 1-1-1 ПРИ Х=Х1, i+1

q>; — функция преобразования аналогового сигнала на 1-том участке;

Fi.,0 — функция преобразования аналогового сигнала; (у); — множество значений нелинейной функции на 1-том участке преооразования; (х); — множество значений аналогового сигнала:на 1-том участке аппроксимации; и — число участков аппроксимации; т — число разрядов счетчика номера участков аппроксимации;

Доопределим введенные обозначения:

F (x) = "", (õ) при х ) х ), F (х) = 1 (х) при х, х ), у ) у )1 при х, х )1 1 (хЯ f у }1 если х 1 х ), ) у }, ) у ) +1 = у;,;,1 при непрерывной функции.

Устройство работает следующим образом.

В начале очередного такта преобразования аналогового сигнала устройство управления 2 устанавливает в исходные состояния триггеры

9, 10, 11 и кодирующий счетчик 5. Начинается процесс преобразования входного сигнала во временной интервал блоком 3. Вид функции преобразования определяется при этом сигналом, поступающим в устройство управления от дешифратора 8. Исходное состояние кодирующего счетчика 5, в которое он устанавливается сигналом устройства 2, также определяется сигналом дешифратора.

По мере формирования временного интервала блоком 3 счетные импульсы поступают на кодирующий счетчик 5. Дешифратор 7 дешифрирует все коды, соответствующие границам участков аппроксимации, так что появлени1о каждого из этих кодов cGîòâåòñòBóñò по5 явление сигнала на одном из выходов дешифратора 7. Если выходной сигнал дешифратора

8 соответствует i-тому номеру участка ап проксимации, при появлении сигнала на выходе дешифратора 7, соответствующего коду

10 границы участка у; ь; схемой «И» — «ИЛИ» вырабатьгвается сигнал установки в «1» триггера 9. При появлении па выходе дешифратора 7 сигнала дешифратора кода у,;+, другой схемой «И» — «ИЛИ» устанавливается в «1»

15 триггер 10.

Начало первого участка и конец последнего не фиксируются.

Таким образом, к моменту появления импульса 17 окончания временного кодируемого

20 интервала триггеры 9, 10 могут оказаться в одной из следующих комбинаций:

У,=0, TÄ=O

T,=1, Т„=1

Если имеет место первая комбинация, это означает, что хЯ)х)1

X(X1

Если выполняется вторая комбинация это означает, что х )х), Х; 1,1 Õ

Х.О Х1,111, 5 При первой и третьей ситуациях на выход схемы «ИЛИ» 14, на которую поступают сигналы с инверсного выхода триггера 9 и прямого:выхода триггера 10, существует сигнал, поступающий на схему «И» вентиля 13, на

s0 второй вход которой поступает импульс 17 с генератора единичного импульса 4. Эта схема «И» вентиля 13 формирует импульс на счетный вход счетчика номера участка аппроксимации 6. Направление счета также оп55 ределяется состоянием триггеров 9, 10. Инверсный выход триггера 9 подключен к входу переключения счетчика б на вычитание, и вычитание имеет место при первой ситуации.

Прямой выход триггера 10 подключен к входу

60 переключения счетчика 6 на сложение, и сложение имеет место при третьей ситуации.

Во второй ситуации состояние счетчика б не меняется.

Таким образом, происходит процесс пере65 ключения счетчика б, процесс устанавливания

Если выполняется третья комбинация, это

40 означает, что

Х ) Х}1

479247 соответствия номера участка аппроксимации, записываемого на счетчике 6, реальному значению входного сигнала х.

Оценка соответствия входного сигнала участку аппроксимации совмещена по времени с

:преобразованием входного сигнала на функции этого участка.

Число разрядов счетчика б равно: т= log,è с округлением в большую сторону, так как при

x(xi г F (х) = «, (х) и при х ) х„ „F (х) = <:„(х) первый участок не ограничивается начальным, а и-ный (последний) — конечным значениями.

Устройство управления преобразователем 2 на основе частотной синхросерии генератора и сигнала дешифратора 8 формирует во времени управляющие сигналы, реализуя принятую в конкретном приборе (управляющей

ЦВМ, цифровом регуляторе) временную диаграмму преобразований в соответствии с применяемым алгоритмом преобразования, видом аппроксимирующей,функции. В устройство управления, как правило, поступают сигналы со схемы генератора единичного импульса 4 либо триггера 11, так, что сигнал окончания временного интервала с генератора

4 либо триггера 11 отключает управляющий сигнал «преобразование», поступающий с устройства 2 на формирователь 3. Такая связь является тривиальной и на чертежах,не показана. При построении блока 2 специфичной является только реализация управления в соответствии с сигналом, поступающим с дешифратора 8, т. е. применение преобразования именно по функции <р,(х) при сигнале i—

5 того участка, что является элементарной задачей.

Предмет изобретени я

10 Нелинейный аналого-цифровой преобразователь, содержащий генератор импульсов, подключенный через устройство управления к формирователю кодируемого временного интервала, выход которого через генератор еди15 ничного импульса подключен ко входу первого триггера, другой вход которого соединен с выходом устройства у правления, а выход подключен через вентиль к кодирующему счетчику, выходы которого соединены со входами

20 первого дешифратора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, к выходу первого дешифратора подключена логическая схема, второй вход которой соединен с выходом вто25 рого дешифратора, второй выход которого подключен к устройству управления, а вход соединен с выходом счетчика номера участка аппроксимации, счетный вход последнего через схему И подключен к выходу схемы ИЛИ, 30 один вход которой соединен с прямым выходом второго триггера и входом «ñëîæåíèå» счетчика, номера участка аппроксимации, вход «вычитаиие» которого подключен ко второму входу схемы ИЛИ и к инверсному вы35 ходу третьего триггера, одни входы второго и третьего триггеров подключены к шине

«сброс», а другие входы — к выходам логической схемы.

479247

Составитель А. Кузнецов

Техред А. Камышникова

Редактор Н. Коляда

Техред Л. Орлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2917 5 Изд. ¹ 1714 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5