Устройство для воспроизведения функций

 

Союз Советскии

Социалистических

Респубпии

7 (61 ) gl,îèîëíèòåëüíîe к авт. свид-ву (22) Заявлено 16. 12.77 (21) 2556230/18-2 с присоединение м заявки,%

Гоеудврстевнный каатитет (23) Приоритет ио делан иавбретеиий и открытий

Опубликовано 05.05.80. Бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 08.05.80

В. Я. Голубчик и Г. Я. Голубчик (72) Авторы изооретени я

Ордена Ленина институт кибернетики ЛН Украинской CCP (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕПЕНИЯ ФУНКИИЙ

Изобретение относится к автоматике :, и вычислительной технике, в частности к устройствам для воспроизведения различных функций одного аргумента.

Известен многофункциональный преобразователь(1), содержащий управляемый делитель частоты, счетчик результата, счетчик длины участков, счетчик адреса, элементы И и ИЛИ, блок памяти и переключатель вида функций.

Известен также многофункциональный преобразователь 2), содержащий цифроаналоговые преобразователи, усилители, регистры, логический блок, дешифратор кода функции, группы элементов И, триггер и управляющие магрицы угловых коэффициентов и ординат.

Известные устройства имеют сложную схему при воспроизведении широкого 2о класса функций, что определяется большим объемом используемой памяти длп хранения коэффициентов воспроизводимых функпий.

Прототипом изобрететптя является устройство для воспроизведения функций 3, содержащее аналого-цифровой преобразователь, соединенный входом с шиной аргумента функции и первым входом первого сумматора, второй вход которого через первый пяфроаналоговьтй преобразователь подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя и первому входу блока выборки. Выход первого сумматора соединен с первым входом блока анализа приращений, подключенного выходом к второму входу блока выборки, соединенного третьим входом с шиной кода функции и подключенного четвертым входом к выходу счетчика масштаба. Вход счетчика соединен с выходом блока управления, подключенного входом к шине запуска устройства. Выход блока управления соединен также с пятым входом блока выборки, вторым входом блока анализа приращений и первым входом второго сумматора, подключенного вторым входом

732922

25 к выходу инвертора, перин.й вход которого соединен с шиной кода четности фу п<цни. Выход второго сумматора подключен к входу второго цифроаналогового преобразователя, соедине1пюго выходом с выходом устройства, причем второй вход инвертора и третий вход второго сумматора подключены к соответствующим выходам блока выборки.

В прототипе увеличение точности воспроизведения функций приводит к увеличению числа интервалов разбиения функций, т.е. к увелич"нию оборудования . Кроме этого, одна и та же последовательность приращений используется только для воспроизведения каждой данной функции и не связана с другими воспроизводимыми функциями из общего набора функций, что также приводит к увеличению аппаратурных затрат. 20

Целью. изобретения является упрощение устройства при повышении точности воспроизв едения функций.

С этой цепью в устройство для вос— пр.изведения функций, содержащее аналого-цифровой преобразователь, соединенный входом с шиной аргумента функции и первым входом гервгго сумматора, второй вход которого через первый цифроаналоговый преобразователь подключен к. выходу аналого-цифрового преобразователя и первому входу блока выборки, а выход первого сумматора соединен с первым входом блока анализа приращений, подключенного выходом к второму входу блока выборки, соединенного третьим входом с шиной кода ф нл ции и подключенного четвертым входом к выходу счетчика масштаба, вход которого соединен с выходом блока управления, подключенного входом к .шине запуска устройства, причем выход блока управления соединен также с пятым входом блока выборки, вторым входом блока анализа приращений и первым входом второго сумматора, подключенного вторым входом к выходу инвертора, первьп1 вход которого соединен с шиной кода четности функции, а выход второго сумматора подключен к входу второго цифроаналогового преобразователя, соединенного выходом с выходом устройства, согласно изобретению дополнительно введены счетчик номера последовательности и блок памяти последовательности приращений, подключенный пер- 55 вым входом к выходу счетчика номера последовательности, первый вход которого соединен с выходом блока управления, а второй вход подключен к выходу блока выборки, третьему входу блока анализа приращений и второму входу блока памяти последовательности приращений, соединенного выходом с вторым входом инвертора, третьим входом счетчика номера последовательности, третьим входом второго сумматора и шестым входом блока выборки.

На чертеже показана структурная схема предложенного устройства.

Устройство содержит аналогоцифровой преобразователь 1, блок выборки 2,первый цифроаналоговый преобразователь 3, первый сумматор 4, блок 5 анализа приращений, инвертор 6, второй сумматор 7, второй цифроаналоговый преобразователь B.,блок 9 управления, счетчик 10 масштаба, счетчик 11 номера последовательности и блок 12 памяти последовательности приращений.

Вход преобразователя 1 соединен с шиной 13 аргумента функции и с первым входом сумматора 4, второй вход которого через преобразователь 3 подключен к выходу преобразователя 1 и первому входу блока выборки 2. Выход сумматора 4 соединен с первым входом блока 5 анализа приращений, подключенного выходом к второму входу блока 2, третий вход которого соединен с шиной

14 кода функции, а четвертйй вход — с выходом счетчика 10 масштаба. Вход счетчика 10 соединен с выходом блока управления 9, подключенного входом к шине 15 запуска устройства, причем выход блока 9 соединен также с пятым входом блока 2, вторым входом блока 5 и первым входом сумматора 7. Второй вход сумматора 7 подключен к выходу инвертора 6, соединенного первым входом с шиной 16 кода четности функции.

Выход сумматора 7 подключен к входу цифроаналогового преобразователя 8, соединенного выходом с выходом 17 устройства. Блок 12 памяти последовательности приращений подключен первым входом к выходу. счетчика 11 номера последовательности, первый вход которого соединен с выходом блока управления 9, а второй вход — с выходом блока 2, третьим входом блока 5 и вторым входом блока 12. Блок 12 соединен выходом с вторым входом инвертора 6, третьим входом счетчика 11, третьим входом сумматора 7 н шестым входом блока 2.

732922 где F (x 1 — начальное зиаче-.

5

Устроиство юспроиэво. (ит функции

Е1 (х ) путе.л кусочноли .йной аппроксимации вида . - F(r=NF(X J+M7. hF$L (K,„- ß, 1=1 нне воспроизводимой функции в мол ент времени ts 0; 10

14 — масштабный коэффициент; — текущее значение аргумента, 1.,2... n

ЬЕ Х;, (A; „- Х., 1 — приращение функ— ции °

В блоке выборки 2 хранятся кодь; номеров последовательности приращений воспроизводимой функции. В песням случае последовательность приращений может состоять из одного приращения.

Вид воспроизводимой функции P (х) из общего набора функций определяется по— дачей соответствующих кодов на шины

14, 16 и 18.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени t)0 на первь и вход блока выборки 2 и вход цифроана30 логового преобразователя 3 поступает код значения аргумента Х (1 ) с выхода аналого-цифрового преобразователя 1.

На выходе сумматора 4 формируется приращение аргумента функции, равное разности между напряжением на шине 13 и напряжением на выходе преобразователя 3. Это приращение аргумента посту 0 пает на первый вход блоке 5 анализа приращений. Блок 5 формирует код адреса номера последовательности приращений, зависящий от вида временной зависимости аргумента к (t ) функции х(Ц) на шине13

45 и вида воспроизводимой функции, определяемого кодом на шине 14.

По коду адреса номера последовательности приращений из блока выборки 2 при заданной (программно или вруч50 ную) функциональной зависимости P (X считывается в течение фиксированного для всех функций промежутка времени значение кода номера последовательности приращений воспроизводимой функции.

I (оэтому колу номера последовательности из блока 12 памяти в течение интерв"ле времени, пропорционального числу прираш ний в последовательности приращений, считываются коды посл"..повагольности приращений воспроизводимой функции Р(к).

Следует отметить, что одни и те же коды последовательности прирашений люrtctro DtrT ctr 1/1! воспрои 3I3QltElrHtt разных фу 1хций, чак KQK отдельные участки разных функций могут аппроксимироваться од п аковой последовательностью кодов приращений кроме этого, отдельные коды последовательности приращений люгут использоваться многократно при воспроизведении одной функции, имеющей повторяющиеся участки. Использование однотипной информации при воспроизведении разных функций или одной функции позволяет сэкономить суммарный объем и, соответственно, аппаратурные затраты блока выборки 2 и блока 12 памяти последовательности приращений.

Точность воспроизведения функции повышается вследствие того, что по одному коду номера последовательности приращений функции F (х ) в блоке выборки 2 из блока 12 памяти считываются последовательность приращений требуелюй длины.

Счетчик 11 номера последовательности запускается сигналом иэ блока выборки 2 одновременно со считыванием из блока 2 кода номера последовательности приращений. Считывание приращений в последовательности приращений, ил1еюшпх разную длину (вплоть до одного приращения), осуществляется счетчиком 11 поочередно и последовательно во времени из блока 12 памяти до тех пор, пока не будет считан записанный в конце последовательности приращений код окончания считывания. По укаэанному коду осуществляется прерывание считывания инфорл ации из блока 12, памяти, счетчик 11 сбрасывается в исходное состояние, после чего из блока выборки 2 считывается очередной код номера следующей. последовательности приращений. Вэаимосинхронизация всех блоков устройства, формирование и отсчет временных интервалов осуществляются блоком управления 9, включаемым сигналом

"пуск по шине 15.

Алгебраическая сумма значейий кодов последовательности приращений накапливается в сумматоре 7. По шине 18 начальных условий задается начальное значение кода в сумматоре 7, опережакхнез начальное значение функции F (Хо) °

На сулакатор 7 знак приращения через нвертор 6 может поступать в прямом и.:и.

7 7З обратном коде в зависимости от значения ко да четности функции иа и!Ине 16. Благодаря этому могут формироваться фущсции, симметричные относиi"åëbíî оси аргул!ента. Выходной преобразователь Я осуществляет преобразование коде сумматора 7 в напряжение„поступшошее не выходную шину 17 устройства.

Масштабирование воспроизводимых функций осуществляется с помощью счетчика 10 масштаба в зависимости от записанного в него ходя мясшта е по ши19. Если воспроиз 1п!мея функция не масштабируется (масштаб 1: 1), то в течение интервалов време!!и, когда считывается информация из блока 2 по одному и тому же адресу, формируется один импульс считывания. В этом случае для одного и того же адреса форл!Ируется одно значение кода номера последовательности приращений. Если фу!п<ция масштабируется, то по одному и тому же адресу происходит многократное считывание информации из блока выборки 2, причем кратность считывания равна масштабу (предполагается, что частот е следованияия импульсов считывания много больше скорости изменения аргумента), Таким образом, счетчик 10 масштаба позволяет воспроизводить подобно преобразованные функции для одного и того же входного аргумента

Блок 5 анализа приращений в зависимости от величины приращения аргумента (Х- <1 ), вида воспроизводимой функции F (у ) и текущего значения функции F (X. ) формирует код числа подинтервалов для каждого фиксированного интервала времени. Число подинтервалов разбиения функций F (А ) формируется блоком 5 таким образом, чтобы ошибка аппроксимации функции на каждом интервале не превышала заданной величины. При:этом необходимо осуществлять соответствующе кодирование функции в блоке выборки 2 и в блоке 12 памяти последовательности приращений.

Если функция, разбиваемая на подинтервалы, масшъ-абируется, то в соответствующие моменты временн счетчик

10 масштаба формирует добавочные импульсы считывания из блока выборки 2 по адресу кодов номеров последовательности приращений в подинтервале аналогип!о описанному. Счетчик 11 номера последовательности возбуждается с кратностью, соответствующей масштабу воспроизводимой функции F () °

Введение в состав устройстве новых узлов (блока памяти последовательности приращений и счетчика номере последовательности) позволяет по сревненшо с прототипом упростить еппаратурную реализацию устройства при одновременном повышении точности воспроизведения функций, что достигается за счет уменьшения общего объема используемой памяти при одновременном увеличении числа интервалов разбиения фу псций.

5, !

Формула изо бр ет ения

Устройство для воспроизведения функ ций, содержащее аналого-цифровой преобразователь, соединенный входом с шиной аргумента функции и первым входом первого сумматора, второй вход которого через первый цифроаналоговый преобразователь подключен х выходу аналогоцифрового преобразователя и первому входу блока выборки, а выход первого сумматора соединен с первым входом

30 блока анализа приреш ени й, подк нсч енного выходом х второму входу блока выборки, соединенного третьим входом с шиной кода функции и подключенного четвертым входом к выходу счетчика масштаба, вход которого соед!щен с выходом блока управления, подключенного входом х шине запуска устройства, причем выход блоха управления соединен также с пятым входом блока выборки, вторым входом блока анали40 за приращений и первым входом второго сумматора, подхлюченного вторым входом к выходу инвертора, первый вход которого соединен с шиной кода четности функции, а выход второго сумматоре подключен к входу второго цифроаналогового преобразователя, соединенного выходом с выходом устройства, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения устройства при повышении точности воспроизведения функций, в него дополнительно введены счетчик номера последовательности и блок памяти последовательности приращений, подключенный первым входом к выходу счетчиха номера последова55 тельности, первый вход которого соединен с вьлюдом блока управления, а второй вход подхлючен к выходу блока выборки, третьему входу блока анализа приращений

732922 и второму входу блока памяти последовательности приращений, соединенного выходом с вторым входом инвертора, третьим входом счетчика номера последовательности, третьим входом второго сумматора и шестым входом блока вы борки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2439094/,18-24, кл.406 F 15/34, 06.01.77. °

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2462039/18-24, кл. Q 06 4 7/26, 14.03.77.

3. Авторское свидетельство СССР № 537356, кл. G 06 g 7/26, 1974 (прототип)»

Составитель С. Казинов

Редактор Т, Ори левская Техред С. Мигай Корректор Г. Решетняк

Заказ 1740140 Тираж 751 Подл исно е

ВНИКЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4