Цифро-аналоговый функциональный преобразователь

 

Союз Советски к

Соцкалисткческик

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4748 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 07.12.77 (21)2551545/18-24 с присоединением заявки,%— (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 18.05.80

Кл.

06 1 3/00

Государственный квинтет

СССР

Ао делам нзворетеннй н открытий

ДK 681.335, 13(088. 8) (72) Авторы изобретения

Г. А. Калинин и M Г. Ливсон

Харьковский институт радиоэлектроники (7I) Заявитель (54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для воспроизведения фунт - ций двух переменных, аргументы которых задаются двоичным кодом.

Известно устройство для функционального преобразования кодов двух независимых переменных в напряжение, которое содержит блоки адресации, блок памяти для хранения кодов узловых точек, цифроаналоговые линейные преобразова1О тели, блок произведения, сумматоры, нелинейные блоки (1).

Недостатками указанного устройства !

5 являются необходимость хранения в блоке памяти большого числа кодов (четыре на один участок интерполирующей поверхности), значительное количество линейных и нелинейных операционных блоков и возможность воспроизведения функций только при условии равномерно го расположения узловых точек на плос« кости

Наиболее близким техническим решением является цифроаналоговый функциональный преобразователь, содержаший регистры, вход первого из которых является первым входом преобразователя, а его выход соединен с йервыми входами первого блока и;-фроаналогового преобразования и блока адресации, второй вход первого блока цифроаналогового преобразования соединен с разнополярными шинами опорного напряжения через первый управляемый переключатель, управляющий вход которого соединен с первым выходом второго регистра, второй выход которого подключен к первому входу второго блока цифроаналогового преобразования, второй вход которого .через первый масштабный усилитель соединен с выходом первого блока цифроаналогового преобразования, выход второго блока цифроаналогового преобразования подключен ко входу сумматора и выходу третьего блоKB цифроаналогового преобразования, первый вход которого соединен с выходом:

Значения величин

3 73 третьего регистра, а второй и третий вход - соответственно с шинами положительного и отрицательного опорных напряжений, выход сумматора является выходом функционального преобразователя j 23

Однако этот функциональный преобразователь предназначен для реализации методом кусочно линейной аппроксимации функций одной переменной и не может быть использован для моделирования функций двух переменных.

Ileru изобретения — расширение класса воспроизводимых функций.

Для достижения этой цели функциональный преобразователь содержит чет-вертый и пятый регистры, четвертый и пятый блоки цифроаналогового преобразования, второй масштабный усилитель, второй управляемый переключатель и блок памяти, вход которого соединен с выходом блока адресации, а выход подключен ко входам второго, третьего и пятого регистров, вход четвертого регистра является вторым входом преобразователя, а его выход соединен со вторым входом блока адресации и первым входом четвертого блока цифроаналогового преобразования, второй вход которого через второй управляемый ключ соединен с разнополярными шинами опорного напряжения, управляющий вход второго переключателя подключен к первому выходу пятого регистра, второй выход которого соединен с первым входом пятого блока цифроаналогового преобразования, выход которого подключен ко входу сумматора, второй вход пятого блока цифро аналогового преобразования через второй масштабный усилитель соединен с выходом четвертого блока цифроаналогового преобразования.

На чертеже изображена структурная схема преобразователя.

Схема преобразователя содержит первый регистр 1, выходы которого соединены с блоком 2 адресации и с первым блоком 3 цифроаналогового преобразования (BIIAH), первый масштабный усилитель

4, сумматор 5, второй масштабный усилитель 6, масштабные резисторы 7, 8 в цепи обратной связи усилителей 4 и 6, блок Эпамяти, второй регистр 1 О, управ*яющий вторым Б11АП 11 и первым управляемым переключателем 12 эталонного напряжения, третий регистр 1 3, управляющий третьим Б11АП 14 образо -,,вания, четвертый регистр 15, выходы которого соединены с четвертым БЦАП

4748 Д

16 и блоком 2 адресации, пятый регистр 17, управляющий пятым БИАП

18 и вторым управляемым переключателем 1 9 эталонного напряжения, входы

20 и 21.

Используемый метод аппроксимации предполагает, что исходная функциональная зависимость 7 = j (Х,у ), описывающая некоторую поверхность, заменяется кусочно-плоской функцией 4 (Х, ) с погрешностью, не превышающей заданной методической погрешности аппроксимации . Возможны три способа упорядоченного разбиения области задания аргументов: неравномерное разбиение, равномерное и смешанное.

В случае неравномерного разбиения по обоим осям координат в области аппроксимации

X. » X < у. у .

1+1" 1 1+1 уравнение плоскости приводим к виду

Ч(х,у)=м„" а„-къ -у.

13 11 1j (1)

В случае равномерного разбиения интервалов задания аргументов по осям

Х и У в указанной области аппроксиЗО мации уравнение плоскости имеет вид

Ч(хч)ч(х1 у3 а, (x-и1)+4„" (у-уР (2)

Смешанное разбиение представляет

55 собой сочетание равномерного разбиения по одной оси и неравномерного разбиения по другой. Так, при равномерном разбиении по оси (и. неравномерном по оси Х имеем

q(yу)=ьЧ„а„X+b„. (у-у;) (3)

В случае равномерного разбиения по оси Х и неравномерного по оси У

Ч(х,у) = % +а„- (x-х,,) „. у. (4) (х„,у,.), „,, „, s,,„, „> в выражениях (1) - (4) выбираются при проведении аппроксимации.

При неравномерном разбиении облас55 ти задания аргументов по обоим осям координат преобразователь работает следующим образом.

Переменная"Х моделируется двоичным кодом И g, переменная -кодом

734748 6 — напряжением где Ñ, Г, P - разрядности регистров 13, 10 и 17 соответственно без учета знаоперирует не кового разряда:

Ж

KBBHTÎÂßÍÍÛÌÈ

N, a функция (g ч )

Uy

Фактически устройство с точными значениями b, Я 4.; иэ формулы (1), а с значениями соответствующих величин

I . представленных в виде двоичных кодов.

Поступающие по входным шинам 20, 21 двоичные коды независимых переменных N, М записываются для 1О хранения в регистры 1,15 и служат для управления БЦАП 3 и 16 соответственно. Блоки 3,16 выполнены в виде реэисторных матриц типа R -2Q, с ключами.

Одновременно коды N+, К,„ воздействуют на блок 2 адресации, вследствие чего возбуждается его выходная шина, соответствующая той прямоугольной области, которая отвечает кодам 1Ч Х, N .

Сигнал с возбужденной шины блока адре- 20 свции поступает на вход блока 9 памяти, из которого осуществляется выборка

I соответствующего управляющего слова, в котором представлены коды квантованных- величин ЬЧ, (3.(, 1 и их зна 5 ков. Кодовое значение „ (включая знак) с выхода блока 9 памяти записывается в регистр 13, код знакопеременной величины Oq> в регистр 10, и код знакопеременной величины Ь1 - в ре

30 гистр 17.

Выходы регистров 10, 13, 17 подключены к цифровым входам БЦАП 11, 14, 18 соответственно. Кроме того, знаковый разряд регистра 1 0 связан с цИфровым входом первого переключатели 1 2 эталонного напряжения, а знаековый разряд регистра 17 с цифровым входом второго переключателя 12 эта» лонного напряжения (переключатель эталонного напряжения для ELIAS 14 на чертеже не показан).

Выходное напряжение масштабного усилителя 4 равно

При смешанном разбиении с помощью кода, записанного в регистре 13, устанавливаются квантованные значения при моделированиИ выражения (3) или А% j при моделировании выраже45 ния (4.). Причем при моделировании выражения (3) на вход блока адресации подаются все разряды кода, которые также подаются на БЦАП 3, и только старшие разряды кода N> младшие разряды которого поступают на вход

Б1ЯАП 16. Тогда моделирующее выражение будет иметь вид (5) 55

Аналогично для выхода масштабного усилителя 6 можно записать (6)

Сумматор 5 осушествляет суммирование трех входных токов. его выходное напряжение равно

Величины 1п1 и т2 в формуле (7) должны обеспечить такие номиналы масштабных резисторов 7, 8, чтобы при максимальном коэффициенте передачи БЦАП 11 и 18 реализовать максимальные по абсолютной величине значения g> и b . с учетом их дискр тиэации.

При равномер .ом разбиении интервалов., задания аргументов по осям Х и У на вход блока 2 адресации подаются только . старшие разряды кодов N < и N в то время как младшие разряды кодов по» ступают на БЦАП 3 и 16 соответственно. Тогда, если обозначить количество младших разрядов кода Мх через 11< а кода Й5 через К, получим по аналогии с (7)

N

"Ч -"ори- РОг "„- 2Ъ2,- "), "де И >, N> — коды, прелставленные

1 младшими разрядами кодов Ng и Н соответственнонно.

B этом случае, как и в случае неравномерного разбиения, посредством кодов, записанных в регистрах 10 и 17, устанавливаются квантованные значения величин С\„) и 5„, а с помощью кода, записанного в регистре 13, устанавливаются квантованные значения Ч (%< q

1 1

i4 о 2% 1 от+И Х 2 02к.ГР у

% й1 "1о 4 т

1о + „„ я (7)

О2% 1 02 Х 2 02кР

При моделировании выражения (4) на ,вход блока 2 адресации подаются все

734748

2S

7 разряды кода Ц,, которые также подаются íà БЦАП 16, и старшие разряды кода Н<, младшие разряды которого поступают на вход БЦАП 3. В этом случае выражение имеет вид

Преимушеством данного цифроаналогового преобразователя является возможность использования различных способов разбиения области задания аргументов без изменения структуры преобразова15 теля.

Структура данного функционального преобразователя двух переменных позво20 ляет реализовать его в виде унифицированной конструкции. Про:раммирование устройства. заключается в записи управляющих слов в блок памяти, Формула изобретения

Цифроаналоговый функциональный преобразователь, содержащий регистры, вход первого из которых является первым входом преобразователя, а его выход соединен с первыми входами первого блока цифроаналогового преобразования и блока адресации, второй вход первого блока цифроаналогового преобразования соединен с разнополярными шинами опорного напряжения через первый управляемый переключатель, управляющий вход которого соединен с первым выходом второго @ регистра,,второй выход которого подключен к первому входу второго блока цифроаналогового преобразования, второй вход ко торого через первый масштабный усилитель соединен с выходом первого блока цифроаналогового преобразования, выход .второго блока цифроаналогового преобразования подключен ко входу сумматора и выходу третьего блока цифроаналогового преобразования, первый вход которого соединен с выходом третьего регистра, а второй и третий вход - соответственно с шинами положительного и отрицательного опорных напряжений, выход сумматора является выходом функционального преобразователя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, он содержит четвертый и пятый регистры, четвертый и пятый блоки цифроаналогового преобразования, второй масштабный усилитель, второй управляемый переключатель и блок памяти, вход которого соединен с выходом блока адресации, а выход подключен во входам второго, третьего и пятого регистров, вход четвертого регистра является вторым входом преобразователя, а его выход соединен со вторым входом блока адресации и первым входом четвертого блока цифроаналогового преобразования, второй вход которого через второй управляемый ключ соединен с разнополярными шинами опорного напряжения, управляющий вход второго переключателя подключен к первому выходу пятого регистра, второй выход которого соединен с первым входом пятого блока цифроаналогового пре.образования, выход которого подключен ко входу сумматора, второй вход пятого блока цифроаналогового преобразования через второй масштабный усилите рь соединен с выходом четвертого блока цифроаналогового преобразования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гинзбург. С. А., Любарский Ю. А.

Функциональные преобразователи с анараго-цифровым представлением информацц

М., "Энергия", 1973, с. 63.

2. Авторское свидетельство СССР

l4 572815, кл, G 06 7 1/00, 1977 (прототип) .