Функциональный преобразователь

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

@> 805337 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 20. 11. 78 (21) 2685977/18-24 (. Об Р 15/353 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй и открытий

Опубликовано 1502,8 1. бюллетень ¹ б (53) УДК 681.14 (OS8.8) Дата опубликования описания 170281 (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено в аналого-цифровых вычислительных машинах, в приборах и устройствах автоматики и измерительной техники, а также в ряде других устройств, в которых возникает необходимость воспроизведения нелинейных функций.

Известны функциональные преобразователи, которые содержат выходной усилитель, преобразователи цифроаналог, компараторы, логическую схему, счетчик адреса и запоминающий блок. Данные преобразователи позволяют автоматизировать набор характера нелинейной зависимости (Ц .

Недостатками преобразователя являются ограниченность класса воспроизводимых функций, невысокие показатели точности надежности, быстродействия и т.д.

Наиболее, близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее устройство определения знака производной, подключенное к выходу источника входного сигнала, запоминающее устройство, счетчик адреса, выход которого соединен со входом запоминающего устройства, коммутаторы, управляющие входы которых соединены с выходом устройства определения знака производной, буферный регист, подключенный через коммутатор к.выходу запоминающего устройства, цифроаналоговые преобразователи, входы которых соединены с выходами определенных разрядов буферного регистра, а выходы — со входами других коммутаторов, сумматор, входы которого подключены к выходам соответствующих коммутаторов, компараторы, входы которых соединены с выходами источника входного сигнала и соответствующих цифроаналоговых пре1З образователей, а выходы подключены ко входам коммутаторов и счетному входу счетчика адреса, и при этом выход источника входного сигнала соединен со входами двух цифроаналоговых

20 преобразователей 1 21 .

Однако устройство обладает существенным недостатком - сравнительно низкой точностью, которая обусловлена применением компараторов для сравнения входного сигнала с заданными . его значениями в узлах аппроксимации. Компараторы вследствие наличия зоны нечувствительности и гистерезиса не позволяют производить сравнение

30 сигналов, незначительно отличающихся

805337.друг от,,друга. Это приводит к ограничению числа участков аппроксимации и к ограничению снизу длины каждого из участков аппроксимации (длина участка аппроксимации не может быть

;.выбрана меньше удвоенного значения зоны нечувствительности компаратора), что ведет в свою очередь к понижению точности воспроизведения функций известным устройством. Понижение точности устройства связано также с необхо- о димостью преобразования значений àðгумента в узлах аппроксимации, зада= ваемых с некоторой погрешностью цифровым кодом, в аналоговую форму. Последнее обуславливает неэффективность применения для сравнения аналоговых .15 сигналов, один из которых является аргументом функции, а другой — его значением в узле аппроксимации, высоко чувствительных компараторов, которые приводят к значительным усложне- 2О ниям схемы устройства.

Цель изобретения — повышение точности. функционального преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, 25 что в устройство, содержащее сумматор, три коммутатора, четыре цифроаналоговых преобразователя, буферный регистр, блок памяти, счетчик адреса, блок определения знака производной, выход которого соединен с первыми входами трех коммутаторов и вводом счетчика адреса, выход счетчика адреса соединен со входом блока памяти, выход котоРого соединен со вторым входом первого коммутатора, выход которого подключен ко входу буферного регистра, первый, второй-, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно со входами первого и второго и первыми входами третьего 40 и четвертого цифроаналоговых преобразователей, выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей подключены соответственно ко второму и третьему входу второго коммутато- 4 ра, а выходы третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно со вторым и третьим входом третьего коммутатора, выходы второго и третьего коммутаторов соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого является выходом преобразователя, причем вторые входы третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей и вход блока определения знака производной объединены и являются входом преобразователя, введены аналого-цифровой преобразователь, два блока сравнения и два триггера, при этом выход аналого-цифрового преобра- Щ эователя соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнения, выходы которых подключены к установоч ным входам соответственно первого и второго триггеров, причем выход пер- Я вого триггера соединен со счетным входом второго триггера, третьим входом первого коммутатора и четвертыми входами второго и третьего коммутаторов, выход второго триггера подключен к счетному входу первого триггера,. четвертому входу первого и пятым входам второго и третьего коммутаторов, вторые входы первого и второго блоков сравнения соединены соответственно с пятым и шестым выходами буферного регистра, а вход аналого-цифрового преобразователя является входом функционального преобразователя.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Схема содержит источник 1 входного сигнала, блок 2 определения знака производной, блок 3 памяти, счетчик 4 адреса, коммутаторы 5-7, буферный регистр,8, цифроаналоговые преобразователи 9-12, сумматор 13„ аналого-цифровой преобразователь 14., блоки 1.5 и 16 сравнения, триггеры 17 и 18, выход устройства 19.

Устройство работает следующим образом.

Воспроизводимую функцию аппроксимируют кусочным полиномом первой степени, так что

3 х Ol „ л- Ь, Х,, где л — номер интервала аппроксимации>

С, „ — полиноминальные коэффициенты, которые .известны для всех участков аппроксимации и хранятся в блоке 3 памяти.

В буферный регистр 8 занесены начальные значения точек квантования аргумента, полиноминальных коэффициентов на двух соседних. (обычно в начале области изменения аргумента) участках аппроксимации, что достигнуто установкой счетчика 4 адреса в определенное состояние. Значения аргумента в точках квантования х„ и х; с буферного регистра 8 поданы на входы блоков 15 и 16 сравнения соответственно, и значения коэффициентов а „ и а„- лс соответствующих разрядов буферного регистра 8 через цифроаналоговые преобразователи 9-12 подаются на входы коммутаторов 6 и 7. Входной сигнал, преобразуемый в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем 14, подается на вторые входы блоков 15 и 16 сравнения.

Точность выполнения операции сравнения кодов Х Х и Х,„определяется л л ллл выбором длины разрядной сетки буферного регистра 8, в которых хранятся значения Х„, Х„, и точностью представления входйого сигнала х цифровым кодом и во много раз превышает аналогичные показатели при сравнении х„ и х„ х„ с помощью компараторов. ллл

Для управления работой коммутаторов 5-7 к ним подключены выходы триг805337 геров 17 и 18 и блока 2 определения ячейки, содержащие информацию о хазнака производной. Коммутатором 5 рактеристиках к-1-го участка аппроксиосуществляется подключение ячейки мации х,„, а„,<,Ь„,„,которые заносятся блока 3 памяти к определенным входным в те разряды буферного регистра 8, в цепям буферного регистра 8. Тригге- которых хранилась информация о харакры 17 и 18 устанавливаются в опреде- теристиках к-1-го участка аппрокснленное состояние ".0" или "1" сигна- мации х „, а„ „, Ь 1. При достижении лами, подаваемыми на них с выходов реременной х величины, равной значе-j волоков 15 и 16 сравнения кодов. нию х +«, на выходе блока 16 сравнения

Переход одного из триггеров 17 и :вырабатывается сигнал, которым триг18 из состояния "0" в состояние "1" при-, rep 18 переводится из состояния водит к переключению по счетному вхо- в состояние 1, что в сво ред

««и в свою оче дь ду другого триггера из состояния "1" приводит к переключению триггера 17

«« «« е "0". в состояние "0". Счетный вход счетчи- из состояния 1 в состОяние ка адреса и подключен к выходам триг- Следствием этого переключения триггеров 17 и 18, а управляющий - к вы- геров 17 и 18 является появления на ходу блока 2 определения знака произ- 15 выходе коммутаторов 6 и 7 сигналов, водной и переход одного из этих пропорциональных значениям а «„и триггеров из состояния "0" в состо- „,«х, что приводит к формированию на яние "1" приводит к увеличению на 1 выходе 19 сумматора 13 сигнала содержимого счетчика 4 адреса при положительной производной аргумента Х Я х1= а„,„ Ь-,„Х, и уменьшению на 1 содержимого счетчика 4 адреса при отрицательной прочз- котоРым определЯетсЯ фУнкциЯ на к+1-ом водной. На выходе аналого-цифровых участке аппроксимации. Одновременно преобразователей 9 и п лу сиг состоЯние счетчика 4 адРеса Увеличиналы, пропорциональные коэффициентам saeTca Ha 1 а Разряды буфер ре а а на выходе.преобразовате- гистра 8, в котоРых хРанилась инфоР,— а; и à<+ „а лей 10 и 12 — пропорциональные про- мация о характеристиках к-ro y частизведениям „ х и „,„х с иЬ х соответственно. ка г тпРоксимации хк«.«, ак,«, Ьк«. (, через открывшиеся цепи коммутатора

В зависимости от состояНия триггеров 17 и 18 и знака производной вход- 5 заносится информации о характерисного сигнала на выходе коммутатора оммутатоо 6 ЗО тиках к+2-го Участка аппРоксимации х,, а +, Ь . Дальнейшее увелиполучаем сигналы, пропорциональные а; хK 2 ° ак+2 К+2 ° чение входного сигнала х приводит или а; „при положительной производной и а„ „ или а„ при отрицательной произк повторению описанного цикла. водной, а на выходе коммутатора «Р„х и а а ыходе коммутатора 7« х В слУчае изменениЯ знака пРоизb положительной производной 35 водно" входного сигнала х счетчик 4 или й„ +,при положительной производно

0 х пр отрицательной про- адреса переводится сигналом« снимаизводной, знака производной, в режим вычитаПусть значение переменной х такоad, что его производная положительна ния и теперь ко входам коммутатора 5 подключается ячейка блока -3 памяти и на выходе блока 16 сравнения сигнал 4ц

1 равен нулю соответствует выполнению ет выполнению ет выполнению в которой хРанится информация о хаусловия — выходной сигнал прео разоваыход ой сигнал преобразова- Рактеристиках не последующего, а предыдущего интервала аппроксимации, теля 14 меньше сигнала, подаваемого о регистра 81 а котоРаЯ как и Ранее, по пеРеключе«

ых блока 15 сравнения нию триггеров 17 и 18 заносится в соответствующие разряды буферного равен единице. Этим сигналом триггер 17 переключается из состояния регистра 8.

"0" в состояние . и переводит триггер 18 в состояние 0 . В этом случае

"0" В этом случае до величины хк 1приведет к изменена выходе коммутаторов и появляп опо циональные а g $0 TpNFFep0B 17 18, в результате чев х соответственно (к — число, хра- го на выходе коммутаторов 6 и 7 обнймое в счетчике 4 адреса до пере- разуются сигналы, пропорциональные ключения триггера 17, равное номеру значениям ах и Ь„4х, что приводит к появлению на выходе 19 сумматора 13 интервала аппроксимации), суммирование которых приводит к появлению иа 55 сиг"ала выходе сигнала 3I..l = a„,++b„„>.

Одновременно s буферный регистр 8 которым на к-ом интервале аппроксима- заносятся значени х„„ я а Ь и ции и определяется воспроизводимая ф0 цикл повторяется. ф кция При этом переход триггера 17 ун Таким образом, введение аналого"1" об славливает увеличе- цифрового преобразователя, бло в о сл ко е ов ля и авления ние числа, хранимого в счетчике 4 сравнения и триггеров для у р адреса на 1, и из блока 3 памяти Ко. :Работой коммутаторов за счет отсутствходам коммутатора 5 подключаются вия цифроаналогового преобразователя

805337 и выполнения сравнения входного сигнала с его значением в узлах аппро. ксимации, представляемых цифровым кодом, позволяет при определенном выборе количества разрядов кода производить сравнение сигналов, отстоящих друг от друга на сколь угодно малое расстояние, а следовательно, повысить то4ность функционального преобразователя за счет увеличения числа участков аппроксимации при их произвольной длине.

Формула изобретения

Фуижциональный преобразователь, содержащий сумматор, три коммутатора, четыре цифроаналоговых преобразователя, буферный регистр, блок памяти, счетчик адреса, блок определения знака производной, выход которого соеди- 2О нен с первыми входами трех коммутаторов и вводом счетчика адреса, выход счетчика адреса соединен со входом блока памяти, выход которого соединен со вторым входом первого коммутатора, д выход которого подключен ко входу буферного регистра, первый, второй, третий и четвертый выходы которого со единены соответственно со входами ,первого и второго и первыми входами третьего и четвертого цифроаналоговых ,преобразователей, выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей подключены соответственно ко второму и третьему входу второго коммутатора, а выходы третьего и четвер- З того цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно со вторым и третьим входом третьего коммутатора, выходы второго и третьего коммутатоI ров соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого является выходом преобразователя, причем вторые входы третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей и вход блока определения знака производной объединены и являются входом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены аналого-цифровой преббразователь, два блока сравнения и два триггера, при этом выход аналогоцифрового преобразователя соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнения, выходы которых подключены к установочным входам соот-. ветственно первого и второго триггеров, причем выход первого триггера соединен со счетным входом второго триггера, третьим входом первого коммутатора и четвертыми входами второго и третьего коммутаторов, выход второго триггера подключен к счетному входу первого триггера, четвертому входу первого. и пятым входам второго и третьего коммутаторов, .вторые входы первого и второго блоков сравнения соединены соответственно с пятым и шестым выходами буферного регистра, а вход аналого-цифрового преобразователя является входом фуикционального преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гинсбург С. А. и Либарский Ю.Я

Функциональные преобразователи с аналого-цифровым представлением информации. М., "Энергия.", 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

М 459777, кл. Q Об Р 15/20, 1973 (прототип).

805337

Составитель A. Баранов

Редакто С. Лыжова Тех едЖ.Кастелевич Ко кто Г.Реиетник

Заказ 10904/72 Тираж 756 Подписное

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. . 4 5

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