Функциональный преобразователь

 

О П И С А Н И Е < 879603

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респубпин (61) Дополнительное к авт. саид-sy (22) Заявлено 100330 (21) 2892258! 18-24 (5! )M. Кл.

G 06 G 7/19 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Гееу4ерственный кемнтет

СССР ао лелем нзабретеннй н етерытнй (53) УД1(681.335 (088.8) Опубликовано 07.118 1. Бюллетень № 41

Дата опубликования описания 07.11;81 (72) Авторы изобретения

П.М.Чеголин, Н.В.Нечаев, P.Х.садыхов и В.С.Кончак

Институт технической кибернетики AH Белорусской.-ССР (7l ) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬ11ЬП1 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть применено для функционального преобразования и интерполяции аналоговых сигналов.

Известен функциональный преобразователь (1, содержащий генераторы функций Уолша, ключи, интеграторы и выходной блок взвешенного суммирования.

Недостатками данного функционального преобразователя являются пониженная точность из-за использования разложения в ряду кусочно-постоянных фукнций Уолша, а также ограниченная область применения.

Наиболее близким к изобретению является функциональный преобразователь 2), содержащий группу аналоговых блоков взвешенного суммирования, каждый из которых подключен входами к выходам интеграторов группы из п интеграторов (где n + 1 — количество членов ряда аппроксимирующих функций) и две группы ключей, каждый i-й (1 с i (n) ключ первой группы соединен сигнальным входом с шиной ввода выборочных значений входного сигнала, а выходом — с входом t-го интеграто5 ра группы интеграторов, а управляющим входом — с выходом первого генератора фукнций Уолша. Каждый I-й ключ второи группы ключей подключен сигнальным входом к выходу i-го ана3Q логового блока взвешенного суммирования, управляющим входом — к выходу второго генератора функций Уолша, а выходом — к соответствующему входу интегро-суммирующего усилителя, 15 соединенного выходом с входом выходного сумматора, подключенного вторым входом к шине ввода постоянной составляющей входного сигнала.

Недостатком устройства является ограниченная область применения из-за невозможности одновременного формирования ряда значений ординат воспроизводимой функции.

3 87

Целью изобретения явля,ся расширение сбласти применения функционального преобразования эа счет одновременного формирования ряда значений ординат воспроизводимой функции .

С этой целью в функциональный преобразователь, содержащий группу аналоговых блоков взвешенного суммирования, каждый из которых подключен входами к выходам интеграторов группы из п интеграторов и две груп-, пы ключей., причем каждый 1-й ключ первой группы соединен сигнальным входом с шиной ввода выборочных значений входного сигнала, а выходом— с входом i-го интегратора группы интеграторов, введены инвертор и регистр сдвига, подключенный входом к шине ввода тактовых импульсов, а выходом каждого i-ro (1 (1 < n) разряда — к управляющему входу 1-го ключа первой группы и к управляющему входу i-ro ключа второй группы, выход которого соединен с входом (i+1)ro интегратора группы интеграторов.

Сигнальные входы ключей второй группы подключены через инвертор к шине ввода выборочных значений второго сигнала, а выходы аналоговых. блоков взвешенного суммирования являются выходами функционального преобразования.

На чертеже изображена структурная схема функционального преобразователя (для случая ф 4 .)

Он содержит первую 1 и вторую 2 группы ключей, инвертор 3, регистр 4 сдвига, группу из и интеграторов 5 (где n + 1 — количество членов ряда аппроксимирующих функций) и группу аналоговых блоков 6 взвешенного суммирования, каждый из которых может быть выполнен, например, на суммирующем операционном усилителе с весовыми резисторами на входах. Каждый блок б взвешенного суммирования подключен входами к выходам интеграторов 5 группы интеграторов. Каждый .i -й (1 с i (n) ключ первой группы ключей соединен сигнальным входом с шиной ввода выборочных значений входного сигнала, управляющим входом — с выходом i.-го разряда регистра 4 сдвига, а выходом — с входом i-ro интегратора

5 группы интеграторов ° Регистр 4 сдвига подключен входом к шине ввода тактовых импульсов, а выходом каждого

1-го ключа 2 второй группы ключей, сигнальный вход которого через инвертор 3 подключен к шине ввода выбо

9603 4 рочных значений второго сигнала, а выход — к входу (i+1) -го интегратора.

Выходы блоков 6 являются выхоцами функционального преобразователя.

Разложение сигнала f (t) с помощью кусочно-линейных базисных 4ункций

P(i,й) можно представить в с:.:.дующем виде

С»:»

%(t)=w q„"c ð,ö, =-0

10 где P(i, t) — интегральные функции

Уолша, которые определяются как

pqi,ц=,д р,цЫ, O»+ Л)

О для - 0,1 2 ...,Р(о,t) = 1, t — аргумент, Wal — функции Уолша, Т вЂ” интервал задания функции

Уолша.

Коэффициенты С; разложения S(t) в ряд интегральных функций Уошла буцут равны

Т

С,=-- ц+) и Е (;, )а . ()

Поскольку Wa 1 11, t) есть последовательность дельта-функций с переменными знаками и амплитудами веса "2" (эа исключением конечных точек, где

З0 амплитуды с весом "1"), интеграл в выражении !3) будет представлять линейную комбинацию выборок f(t).

Таким образом, для определения коэффициентов С„ из формулы (1) необходимо выбрать сигнал f(t) в точках

0, Т ис!.2 Т! где с1. — 1,2,...,2

1 — log Й вЂ” целое число;

N — число интегральных функций

40 Уолша, используемых для разложения функции.

В матричной форме уравнение (1) запишется следующим образом: т (4) где F — вектор — строка аппроксими- руемой функции;

С вЂ” вектор — строка коэффициентов разложения интегральных функций Уолша;

50 .. P — - квадратная матрица размерностью (И+1) х (И+1);

Т вЂ” означает транспонирование, а уравнение (3) запишется в матричной

Форме как

55 C = FP-" (s)

«4 где P — обратная матрица, которая представляет собой матрицу производных функций Уолша.

879603 б вания равно четырем (при .М = 4), Если например, К = 1, N - =4, то в качестве матрицы Z (в формуле (9)) берется матрица Z

5 Z =ЫР

О О 0 1

О 2 0-1

2 0-2 1

2-2 2-1

P-1

Таким образом, для получения аппроксимируемого значения функций в любой момент t необходимо вычислить коэффициенты разложения С по интегральным функциям Уолша заданной f(t) и умножить полученную вектор — строку

1 коэффициентов разложения интегральных функций Уолша на матрицу интег- ральных функций Уолша Р, F=P P X, . (6) 1 I 1 1

1 1 -1 -1 х

1 -1 — 1 1

1 -1 1 -1

Z ЧР

1 I т. е.

20 где Z при и = 4

1 1 1 1

О 1 1 1

О О 1 1

О 0 О 1

= ча

О

О

1 0 0

-1 II 0

0-1 I

О 0-1 где Ц. = ИР т

F=Z QX. где К вЂ” количество точек, воспроизводимых мелку двумя соседними выборочными значениями второго сигнала.

При К = О, М = М и справедлило соотношение (1). В этом случае количество блоков 6 взвешенного суммиро5.

При = 2 обратная матрица P" без постоянной составляющей имеет вид где К вЂ” вектор — столбец заданнои дискретной последовательности фукнции f (t), в то же время

Подставляя выражения (7) и (8) в (6) с учетом транспонирования (7) получим

Таким образом, для получения аппроксимированного значения фукнции в любой момент времени и необходимо вычислить коэффициенты разложения по преобразованию Q и умножить получент ные коэффициенты на матрицу Z .Количество М одновременно формируемых ординат число отсчетов воспроизводимой функции на выходе преобразователя выражается формулой

N = 2 + 1, &+K где P — верхняя половина матрицы инI тегральных Функций Уолша раэмерностью 8 8

1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 8/8

Х 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 2/8 1/8 О

1/8 2/8 1/8 i". -1/8 -2/8 -1/8 . О

1/8 2/8 1/8 0 l/8 2/8 1/8 О! /2 1 1 1 1 1 1 1

О О 1/2 1 1 1 1 I

О О О О )/2 1 1 1

О Î 0 Î Î 0 !/г

В этом случае количество блоков 6

25 взвешенного суммирования будет равно восьми, а номиналы весовых резисторов в каждом из блоков 6 выбираются согласно значениям элементов в каждом столбце матрицы Г (в предыдущем случае номиналы выбирались согласно матрице Z), причем нулевым элементом матрицы соответствуют нулевые веса суммирования, т.е. исключаются соответствующие весовые резисторы из блоков взвешенного суммирования.

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

На шину ввода выборочных значений поступает входной сигнал 1(), кото40 рый в зависимости от вида матрицы Q поступает непосредственно на сигнальные входы ключей 1 или через инвертор 3 на сигнальные входы ключей 2.

Ключи 1 и 2 коммутируются.соответствующим образом регистром 4 сдвига.

По приходу на вход регистра 4 И тактовых импульсов на выходах интеграторов 5 формируются коэффициенты преобразования по Q, которые сумми50 руются в соответствии с весами, определяемыми значениями столбцов матрицы Z (или Z ) на блоках 6 взвешенноI

ro суммирования. В результате на выходах блоков 6 будут суммированы напряжения, пропорциональные требуемым

55 значениям ординат аппроксимируемой функции.

Таким образом, предложенный преобразователь позволяет получать одно"

7 87 временно ряд значений ординат функции, что позволяет расширить область его применения. Кроме того при малых значениях N конструкция преобразо( вателя упрощается, так как он не содержит генераторов функций Уолша и. не требует при реализации использования биполярных ключей.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий группу аналоговых блоков взвешенного суммирования, каждый из которых подключен входами к выходам интеграторов группы из и интеграторов, (где n+l " количество членов ряда аппроксимирующих функций), и две группы ключей причем каждый i-й (1 4 1 с и) ключ первой группы соединен сигнальным входом с шиной ввода выборочных значений входного сигнала, а выходом - с входом 1-го интеграто" .ра группы интеграторов, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения области применения функциональ9603 8 ного преобразователя sa счет одновременного. формирования ряда значений ординат воспроизводимой функции, в него введены ннвертор и регистр сдвига, подключенный входом к шине ввода тактовых импульсов, а входом каждого i-ro (1«4 i п) разряда - к управляющему входу i-го ключа первой группы и к управляющему входу i-го ключа второй группы,. выход которого соединен с входом (i+1) -го интегратора группы интеграторов, причем сигнальные входы ключей входной группы подключены через инвертор к шине ввода выборочных значений входного сигнала,. а выходы аналоговых. блоков взвешенного суммирования являются выходами функционального преобразователя °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Зарубежная радиоэлектроника.

1972, Ф 5, с. 21-23.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2842017/18-24, кл. G 06 G 7/26, 1979 (прототип) .

879603

Составитель С. Казинов:

Техред Л.Пекарь Корректор М.Пожо

Редактор Л.Утехина филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9722/20 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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