Цифро-аналоговый функциональный преобразователь

 

О П И С А Н И Е (ii) 5728I5

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВйдЕТЕДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.03.76 (21) 2340315/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.77. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 08.09.77 (51) М. Кл. G 061 1/00

G 06G 7/26

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 681 335(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения (71) 3 ая вители

Г, А. Калинин, С. В. Бабаев и В. П. Мардер

Харьковский институт радиоэлектроники и Всесоюзный научноисследовательский институт по охране вод (54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может применяться для реализации методов кусочно-линейной аппроксимации с произвольными интервалами разбиения функций, моделируемых напряжением, аргумент которых задается двоичным кодом, Известен цифроаналоговый функциональный преобразователь, содержащий три циф роаналоговых линейных преобразователя (ЦАЛП) и три управляющих триггерных регистра (1).

Однако этот преобразователь не обеспечивает преобразования произвольного входного кода в соответствующее напряжение.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь, содержащий первый цифроаналоговый линейный преобразователь, управляющие входы и выходная шина которого подсоединены соответственно к выходам первого триггерного регистра и ко входу входного операционного усилителя, выходной операционный усилитель, масштабные резисторы и блок параметров аппроксимирующей функции, входы которого соединены с соответствующими выходами первого триггерного регистра, а выходы через два элемента ИЛИ подключены к установочным входам триггера знака, подсоединенного выходом к управляющему входу переключателя эталонного напряжения (2). Однако изготовление такого преобразователя очень трудоемко и требует использования подстроечных резисторов различных номиналов.

Целью изобретения является повышение технологичности конструкции преобразователя.

Это достигается тем, что предлагаемый преобразователь содержит второй и третий

ЦАЛП, второй и третий триггерные регистры и две группы элементов ИЛИ, входы которых подключены к соответствующим выходам блока параметров аппроксимирующей функции, а выходы — к установочным входам соответствующих триггеров второго и третьего триггер15 ных регистров, подсоединенных выходамп к управляющим входам второго и третьего

ЦАЛП, второй ЦАЛП включен между выходом входного и входом выходного операционных усилителей, информационные входы треть20 его ЦАЛП соединены с шинами опорного напряжения, а его выход подключен через масштабный резистор ко входу выходного операционного усилителя.

На чертеже показана структурная схема

25 предлагаемого цифроаналогового функционального преобразователя.

Преобразователь содержит трпггерный регистр 1, блок 2 параметров аппроксимирующей функции, цифроаналоговый линейный прсоб30 разователь 3, входной и выходной операцпон572815

10

Зо

45

3 ные усилители 4 и 5, триггерный регистр 6, цифроаналоговый линейный преобразователь

7, группы элементов ИЛИ 8 и 9, триггерный регистр 10, цифроаналоговый линейный преобразователь 11, масштабные резисторы 12 и

13, триггер знака 14, переключатель 15 эталонного напряжения и элементы ИЛИ 16 и 17.

Преобразователь работает следующим образом.

Принятый метод аппроксимации предполагает, что исходная функциональная зависимость У = f (х) заменяется кусочно-линейной функцией z = z (х) так, что на участке аппроксимации х,(х(х;+< уравнение прямой имеет вид

z (х) = а, + b (х — х,.) = (а — б,х ) +

+ b,õ = Ьг + b,-x (1)

В соотношении (1) значения Лг; и b; выбираются такими, чтобы методическая погрешность аппроксимации не превосходила наперед заданную.

В преобразователе переменная х моделируется входным кодом

N = a„2" + an — I2n — 2+ .. + а 2 + a,20 а функция z (х) — напряжением У„где—

U«U„< U0.

Особенность работы преобразователя заключается в том, что в нем бесконечно многообразные значения Az u b. заменяются ближайшими разрешенными дискретными уровнями с учетом ограничений на методическую погрешность.

Подлежащий функциональному цифроа налоговому преобразованию входной код N записывается для хранения в триггерный регистр

1 и служит для управления ЦАЛП 3, который выполнен в виде матрицы сопротивлений типа

R — 2R. Из соотношения (1) следует, что блок

2 параметров аппроксимирующей функции должен обеспечить установку следующего множества значений: знака приращения Лг,, квантованной величины приращения Лг;, знака углового коэффициента b, квантованной величины углового коэффициента b;. С этой целью входной код, действуя на блок 2 параметров аппроксимирующей функции, возбуждает его выходную шину, соответствующую тому участку аппроксимации, которому принадлежит значение входного кода N, записанное в триггерном регистре 1.

Сигнал с возбужденной шины, проходя через соответствующие группы элементов ИЛИ

8 и 9, воздействует на установочные входы триггеров, входящих в состав регистров 6 и

10, а также через элементы ИЛИ 16 или 17— на входы триггера знака 14. При этом триггер, входящий в состав триггерного регистра 10, обеспечивает необходимый знак приращения

Az квантованная величина которого устанавливается с помощью кода Ущ записанного в регистре 10. Знак углового коэффициента устанавливается переключателем 15 эталонного напряжения с помощью триггера знака 14.

Квантованная величина углового коэффициента на 1 -ом участке аппроксимации устанавливается с помощью кода N, записанного в триггерном регистре 6.

Значения кодов Ng и N p, а также их знаков на каждом участке аппроксимации, определяются расчетным путем.

Напряжение на выходе входного операционного усилителя 4 равно

U,=yU, „, 0 N 2" — 1 (2) Полученное напряжение является входным для ЦАЛП 7, выход которого подключен к первому входу операционного усилителя 5, работающего в режиме сумматора. Второй вход операционного усилителя 5 через постоянный масштабный резистор 13 с номиналом (т — 1)R, т ) 1, подключен к выходу

ЦАЛП 11.

С учетом того, что выходное сопротивление матрицы резисторов типа R — 2R постоянно и равно R, получим следующее выражение для выхода операционного усилителя 5:

2 2 или с учетом соотношения (2) получим окончательно

И, ZU... и, „,ж, (3) где r — количество двоичных разрядов в

ЦАЛП 11, k — количество двоичных разрядов в ЦАЛП 7.

Выбор значений г и k производится на основе требований к допустимой погрешности дискретизации величин b и я;.

Значение т в моделирующей формуле (3) обеспечивает такой номинал масштабного резистора 12, чтобы при максимальном коэффициенте передачи ЦАЛП 7, равном (2" — 1) /2", реализовать максимальный по модулю угловой коэффициент b, с учетом его квантования.

Фор мула изобретения

Цифроаналоговый функциональный преобразователь, содержащий первый,цифроаналоговый линейный преобразователь (ЦАЛП), управляющие входы и выходная шина которого подсоединены соответственно к выходам первого триггерного регистра и ко входу входного операционного усилителя, выходной операционный усилитель, масштабные резисторы и блок параметров аппроксимирующей функции, входы которого соединены с соответствующими выходами первого триггерного регистра, а выходы через два элемента ИЛИ подключены к установочным входам триггера знака, подсоединенного выходом к управляющему входу переключателя эталонного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности конструкции преобразователя, он содержит второй и третий ЦАЛП, 572815

/77 л

Составитель Г. Сорокин

Редактор Н. Каменская Техред И. Михайлова Корректор И. Позняковская

Заказ 1942/18 Изд. № 711 Тираж 818

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 второй и третий триггерные регистры и две группы элементов ИЛИ, входы которых подключены к соответствующим выходам блока параметров аппроксимирующей функции, а выходы — к установочным входам соответствующих триггеров второго и третьего триггерных регистров, подсоединенных выходами к управляющим входам второго и третьего

ЦАЛП, второй ЦАЛП включен между выходом входного и входом выходного операционных усилителей, информационные входы третьего ЦАЛП соединены с шинами опорного напряжения, à его выход подключен через масштабный резистор ко входу выходного операционного усилителя.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 343276, кл. G 06j 3/00, 1970.

2. Зверев А. Е. и др. Преобразователи угло10 вых перемещений в цифровой код. Л., «Энергия», 1974, с. 144 — 145.