Гибридный функциональный преобразователь

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 879610 (6 I ) Дополнительное к авт. с вид-ву— (22) Заявлено 04.03.80 (21) 2890908/18-24 с присоединениент заявки М— (23 ) П риоритет

Опубликовано 07.11.81 ° Бюллетень J%41 (Sl)IN. Кд.

Q 067 3/00у 06 7/26 государственный комитет по делам изобретений и аткрытнй (5З) УДК681.34 (088.8) с

Дата опубликования описания 10.11,81 (72) Автор изобретения

Г. A. Калинин

Харьковский институт радиоэлектроники (71) Заявитель (54 ) ГИБРИДНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области ав-

:«оматики и вычислительной техники, в частности к устройствам для воспроизведения одной и двух переменных, обладающим возможностью уточненной перенастройки с одной произвольной функции на другую.

Известен гибридный функциональный преобразователь (11, содержащий анали заторы амплитуд, блок памяти, сумматоры, множительные и масштабные блоки. . Известен также гибридный функциональный преобразователь Р23, содержащий

Ъ аналого-цифровые преобразователи (AU?I)„ адресный блок, блок памяти, управляемые инверторы, регистры, цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и сумматор.

Недостатком этих преобразователей, позволяющих воспроизводить функции двух переменных, является сложность перенастройки с одной произвольной функции на другую.

Наиболее близким к изобретению является гибридный функциональный преобразователь (3$, содержащий первый под2 ключенный входом к шине ввода первого аргумента, а выходами старших разрядовк установочным входам первого счетчика, выходы разрядов которого соединены с первой группой входов блока индикации и с первой группой адресных входов блока памяти, подключенного первым и вторым выходами к установочным входам соответственно второго и третьего счетчиков, причем выходы разрядов второго счетчика .соединены с первой группой входов записи блока памяти и с цифровыми входами первого ЦАП, подключенного выходом к первому входу выходного сумматора, а выходы разрядов третьего счетчика coel5 динены со второй группой входов записи блока памяти и с цифровыми входами второго, подключенного аналоговыми входами к шинам разнополярных опорных напряжений, а выходом — ко второму входу выход20 ного сумматора, причем управляющие входы блока памяти и первого, второго и третьего счетчиков соединены с шиной управления режимом работы гибридного фун879610 кционального преобразователя, а счетные . входы первого, второго и третьего счетчиков подключены к шине ввода счетных импульсов. Аналоговый вход первого ПАП соединен с выходом управляемого инвертора, подключенного сигнальным входом к шине ввода первого аргумента, а управляющим входом — к выходу сумматора по модулю два, соединенного входами с выходами знаковых разрядов первых и вторых счетчиков.

Недостатком устройства является ограниченный класс воспроизводимых фуккций, так как он не позволяет воспроизводить функции двух переменных, а также функции одной переменной, значения коэффициентов аппроксимации которых не отдельных участках при заданной точности воспроизведе1|ия превосходят разрядность блока памяти. 20

Целью изобретения является расширение класса воспроизводимых функций.

С этой целью в гибридный функциональный преобразователь, содержащий первый

ЛЦП подключенный входом к шине ввода

1IcpBoI О аргумента U\ ВыхonBMH с Гер|1!их разрядов — к уста Io«io|ным входам первого счетчике, Выходы разрядов которого сoединецы с первой группой входов блока индикации и с первой группой адресных входов блг«ка памяти, подкл|оченного первым и вторым Выходами к устеновочным Входам соответственно второго и третьего счетчи= ков, пр|г|ем выходы разрядов Второго счетчика соединены с первой группой Входов

35 записи блОке пе IIITH и с ц11фровыми входалIH перво«î ЦАП, подключенного выходом к первому входу выходного сумматоре, B

Выходы разрядов третьего счетчика соединены со второй группой входов записи бло40 ка памяти и с цифровыми Входами второго

ЦЛП, подключенного аналоговыми входами к шипам разнополярных Опорных непряже ний, а выходом — к Второму- Входу выходного сумматора, причем упревл1(ю»1«:е Вхо45 ды блока памяти первого, второго и третьего счетчиков соединены с шиной управления режимом, работы гибридного функционального преобразователя, е счетные Входы первого, второго и третьего счетчиков подключены к шине Ввода счетных имлуль 50 сов, введены переключатели, регистры, третий, четвертый и пятый ЦЛГ1,четвертый и пятый счетчики и второй АЦП соединен1 ный входом с шиной вводе второго ергумеита и с первым входом первого перек-лючателя, выходами мл:«дших разрядов — с входами первого регистра, а выходами стерших разрядов — с уст,-«((двочными Входе(|и четвертого счетчика, подключенного выходами разрядов к второй группе входов блока индикации и к второй группе едреснь|х входов блока памяти, третий выход которого соединен с установочными входами пятого счетчике, подклю.енного Выходами разрядов к третьей группе входов записи блока памяти и к цифровым входам третьего ЦЛП, выход которого соединен с третьим входом выходного сумматора, а аналоговый вход — с выходом первого переключателя, подключенного вторым входом к выходу четвертого ЦЛП, соединенного аналоговыми входами с шинами равнополярнь|х опорных напряжений, цифровыми входами — с выходами первого регистра, а знаковым управляющим Входом — с выходом знакового разряда пятого счетчике. Аналоговый вход первого ЦАП подключен к выходу ьторого переключателя, соединенного первым входом с шиной вво да первого аргумента, е вторым входом— с выходом пятого ЦЛП, подключенного анелОГОВым ВхОЦОм к шинам реэнОполярных опорных напряжений, знаковым управляющим входом — к Выходу знакового разряде

LfH((«P OBLI>4H В ХО ДЕМИ

K Выходам второго регистра, соединенного

Входами C Выходами младших разрядов первого ЛЦП.

Четвертый и пятый счетчики подключены управляющими входами к шине управле1»я режимом работы гибридного функцио- . не;и;ного преобразователя, а счетными

Входами — к шине Ввода cHBTHblх и".(пульГО|3.

1lе чертеже изображена структурная схема гибридного функционального преобразователя.

С«((содержит «(ер«зь«1«ЛЦ11 1, подключеннь и входом к шине 2 ввода первого ергумен та, е Выходам» старших разрядов к установочным входам первого счетчика

3. Выходы разрядов счетчика 3 соединень| с первой группой входов блока 4 индикации и с перьой группой адресных входов блока Б памяти. Блок 5 памяти подк.;«ю«ен первым H «зторым выходами к установочным Входам «IIopoi.o и третьего счетчиков 6 и 7. Выходы разрядов счетчике

С соединены с перВОй группой входов заIl11crI 6,«ОКВ Ь пемЯTH 11 с IIHôPoI«b|MH Вхо дами 1|ервого ЦАП 8, подключенного выходом к первому входу выходного сумматора 9, Выходы разрядов счетчика 7 сс единень« си второй группой входов записи блоке,д памяти и с цифровыми входами второго ИЛП 1 О, лодка«оченногo аналогoВЫМИ ВХОДаМИ К «UIIII «:r. РЕЗ(IОПОЛЯР((«(Х

5 8796 опорных напряжений (2.U0 ), a выходами -) к второму входу выходного сумматора 9.

Второй АКП 11 соединен входом с шиной

12 ввода второго аргумента и с первым входом переключателя 13, выхопами млааших разрядов — с входами регистра 14, а выходами старших разрядов — с установочными входами счетчика 15. Счетчик 15 подключен выходами разрядов к второй группе входов блока 4 индикации и к вто- 10 рой группе адресных входов блока 5 памяти. Третий выход блока 5 памяти соединен с установочными входами счетчика

16, подключенного выходами разрядов к третьей группе входов записи блока 5 памяти и к цифровым входам третьего ЦАП

17. UAH 17 соединен выходом с третьим входом выходного сумматора 9, а аналоговым входом — с выходом переключателя 13, подключенного вторым входом к 20 выходу четвертого ПАП 1 8. Преобразователь 18 соединен аналоговыми входами с шин ой рази ополя рных on ор ных на пряже ний, цифровыми входами — с выходами регистра 14, а знаковым управляющим входом- 25 с выходом знакового разряда счетчика 16.

Аналоговый вход ЦАП 8 подключен к выходу переключателя 1 9, соединенного первым входом с шиной 2 ввода первого аргумента, а вторым входом — с выходом пятого 30

ЦАП 20. IlAH 20 подключен аналоговыми входами к шинам разнополярных опорных напряжений, знаковым управляющим входомк выходу знакового разряда счетчика 6, а цифровыми входами — к выходам регистра

21. Регистр 21 соединен входами с выходами младших разрядов АЦП l. Управляющие входы бпока 5 памяти и счетчиков 3, 6,7,15 и 16 подключены к шине 22 управления режимом работы гибридного функ- 40 ционального преобразователя, а счетные входы счетчиков 3,6,7,15 и 16 — к шине

23 ввода счетных импульсов.

Блок 5 памяти может быть переярограммируемым и включает в себя совокупность 45 запоминающих ячеек, например, на основе полевых транзисторов со структурой металл-нитрид-окисел-полупроводник (МНОПтранзисторов), снабжен схемами адресации, стирания, записи и считывания инфор50 мации.

Счетчики 3,6,7,15 и 16 могут быть выполнены, например, с перестраиваемой .структурой: при одном значении управляющего сигнала на шине 22 они функциониру55 ют как счетчики с соответствующей организацией переносов (при этом значения сигналов на установочных входах игнорируются). При противоположном значении управляющего сигнала связи между отдельными разрядами счетчиков разрываются, и последние работают в режиме приема и передачи параллельного кода.

Шина 23 ввода счетных импульсов включает в себя несколько отдельных проводников, соединенных со счетными входами соответствующих счетчиков.

Гибридный функциональный преобразователь имеет два режима работы: режим настройки (программирования) и рабочий режим.

B режиме настройки на шине 22 действует логический "0 . При этом блок 5 памяти переводится в режим записи ходовых значений параметров аппроксимации, а на счетчики 3,6,7,15 и 16 подает разрешение на подсчет импульсов, следующих по шине 23. Одновременно переключатели

l3 и 19 устанавливаются в такое положение, при котором аналоговые входы

ПАП 17 и 8 подключаются к шинам ввода аргументов 1 2 и 2 соответственно. Предполагается также,что предварительно выполнено стирание информации в блоке 5 памяти и все счетчики обнулены.

Пусть (Х, ) — исходная функциональ ная зависимость, определенная в прямоугольной области Хн< 8 < X< Чн<Ч4 (, Основанием для настройки функционального преобразователя является множество (ар),хД,x,.=õ, хх, у;=ч„.хъч, ((h — X ) ((ц- х(д ) причем Ь Х= и ) ЬХ=

2 1 )) a.

=0,1,2,...,2 -1; j=0,1,2...„2 -1.

Целые положительные числа п< и )1g определяются на основе требований к точности аппроксимации.

Пель настройки заключается в том,чт бы аля всех i и записать в блок памяти кодовые значения параметров аппроксимации.

Рассмотрим процедуру настройки для произвольных 1 и ) в виде последовательности следующих трех шагов.

1. На шины ввода аргументов 2 и 12 подаются нулевые напряжения. На счетчики 3 и 15 последовательно подают счетные импульсы по шине 23 до тех пор, пока блок 4 индикации не зафиксирует требуемый номер области аппроксимации, который определяется совокупностью кодовых значений счетчиков 3 и 15. После этого организуется подача счетных импульсов с шины 23 на счетчик 7 до накопления в нем такого кода, при котором напряжение на восходе су)х0матора 9, on7 8796 ределяемое выходами напряжением преобразователя 10, станет соответствовать

1 (Х „, У„ ) с требуемым знаком.

2. На шине 1 2 ввода второго аргумента оставпяют нулевое напряжение, в то время как на шину 2 ввода первого аргумента подают напряжение, соответствующее ЬХ . Затем по шине 23 направляют в счетчик 6 счетные импульсы до тех пор, пока напряжение с выхода ЦАП 8 суммируясь с ранее сформированным напряжением с выхода преобразователя 10, станет соответствовать 1 (Х 1ЬХ+ Ь Х, 1я+

+ 04Y). ). Теперь в счетчике

5 будет сформирован код, соответствующий 1

6(x + jaY)- (хн+м х Nz jaY)

ЬХ

3. Шину 2 ввода первого аргумента подключают к нулевому потенциалу, в то время как на шину 12 ввода второго аргумента подают напряжение, соответствующее hY. После этого организуется подача счетных импульсов с шины 23 на счетчик

Ъ

16 до накопления в нем такого кода, при котором напряжением на выходе сумматора

9 станет соответствовать (Хя+1ЬХ, (11 +

+ Ь (+ Ь 1 ). При этом в счетчике 16 будет сформирован код, соответству1ощий

После выполнения третьего шага настройки коды из счетчиков 6, 7 и 16 переписываются в блок 5 памяти по адресу, указанному кодами в счетчиках 3 и 15 (цепи подачи исполнительного сигнала записи на чертеже не изображены).

Аналогично выполняется настройка для всех остальных областей аппроксимации, При выполнении второго и третьего шагов настройки .следует обращать в нк а ние на характер поведения функции т (Х, 1 ) с тем чтобы подавать на шины 2 и 12 напряжения, соответствующие hX, и 1 с требуе== мыми знаками, зависящими от знаков коэфф1щиентов э;„, 5 „> . При формировании в счетчиках требуемых значений кодов эти счетчики могут работать в режиме суммирования или вычитания импульсов. Режимы задаются подачей управлющих сигналов по цепям управления регерсом (Ha чертеже не показаны).

В рабочеи режиме на шине 22 действует логическая "1", которая переводит все счетчики в режим приема-передачи параллельных кодов, действующих на их ус10 8 е тановочных входах. Одновременно этот же сигнал переводит блок 5 памяти из режима записи в режим считывания кодов. В рабочем режиме переключатели 19 и 13 должны подсоединять соответственно выход

ЦАП 20 с аналоговым входом ЦАП 8 и выход преобразователя с аналоговым входом

ЦАП 17.

Действующие на шинах 2 и 12 входные напряжения с помощью ALIH 1 и 11 преобразуются в пропорциональные двоичные коды. Старшие разряды этих кодов разрядности п„и „указывающие номер области аппроксимации, записываются в счетчики 3 и 15, которые по отношению к блоку 5 памяти выполняют функции адресных регистров, Младшие разряды кодов аргументов записываются в регистры 21 и 14- и служат для управления ЦАП 20 и

18 соответственно. После выборки из блока 5 памяти кодовых значений параметров аппроксимации последние записываются в счетчики 6,7,16 для управления ЦАП 8, 10 H 17, напряжения с выходов которых суммируются выход11ым сумматором 9, так что воспроизводится уравнение плоскости

У ) 1, Х, У .. Х Х )+ O,,)

Знак вторэгo слагаемого определяется зиаковь1м разрядом с 1ет 1ика 6 который используется дпя управления !(ЛП 20.Знак . третьего слагаемого определяется знаковым разрядом счетчика 16, который управ1жот ЦАП 17. Управляющие цепи знакового разряда счетчика 7, от которого зависи> знак первэгG слагаемого B уравне- 1и1п1лоскост11, на .ертеже не изображены.

Такц:;,. образом, прелложенный гибридны» функциопальпый; —.реобразовате. II. Может быть использован для воспроизведения функции двух аргу1.1е11тов либо r. качестве аппрокс.1матора либо в качестве интерполятооя функции пву 1. аргументов

Формула изобретения

Гибр11дный функциональнь1й преобразователь, содержащий первый аналого-цифровой

I.реобразовател -... подключенный входом к шине ввода пор11ого аргумента. а выходами старших разрядов — к установочным вхо-дам первого счетчика, выходы разрядов которого "..оединены с первой группой вхо— дов блока ;11гдикации и с первой группой адресных входов блока памяти, подключенного первь1м II вторым выходами к уста;-IonosIII,1м входам соответственно второго

9 8706 и третьего счетчиков, причем выходы разрядов второго счетчика соединены с первой группой входов записи блока памяти ю и с цифровыми входами первого цифро-аналогового преобразователя, подключенного выходом к первому входу выходного сумматора, а выходы разря,ов третьего счетчика соединены со второй группой входов записи блока памяти и с цифровыми входами второго цифро-аналогового преобраэо- 10 вателя подключенного аналоговыми входами к шинам разнополярных опорных напря- жений, а выходом - к второму входу вы- ; ходного сумматора, причем управляюшие входы блока памяти и первого, второго и третьего счетчиков соединены с шиной управления режимом. работы гибридного функционального преобразова геня, а счетные входы первого, второго и третьего счетчиков подключены к шине ввода счетГ ныхимлульсов, отличо ющийся тем, что, с целью расширения tñïctññà воспроизводимых функций, в него»ведены переключатели, регистры, третий, четвертый и пятый цифро-аналоговые реобразо25 ватели, четвертый и пятый с - етчики и второй аналого-цифровой пр . &1: зе«атель, соединенный входом с шиной « —;:, ... второго аргумента и с первым входом и:,.:»ного г. ереключателя, выходами млядин»; разрядовзо с входами первого регистра, « ".шкодами старших разрядов — с уста«v». ными входами четвертого счетчика,: (I.,: .е «е нного выходами разрядов к втореи -1:,чн е входов блока индикации и к гт»р .": группе адзз ресных входов блока памят"I, тий выход которого соединен с уста«оно 1«ы,ли «ходами пятого счетчика, подкл1еч-«ио"0 «ыхедами разрядов к трегьей и уип; . ходов записи 6JIQKB памяти H tt: tttlô:,« ttt. t .:t DxogQ>1 ло

1й 10 третьего цифре-аналогового преобразователя, выход которого соединен с третьим входом выходного сумматора, а аналоговый вход - с выходом первого переключателя, подключенного вторым входом к выходу четвертого цифро-аналогового преобразователя, соединенного аналоговыми входами с шинами разнополярных опорных напряжений, цифровыми входами - с выходами первого регистра, а знаковым управляюшим входом - с выходом знакового разряда пятого счетчика, причем аналоговый вход первого цифро-аналогового преобразователя подключен к выходу второго переключателя, соединенного первым входом с шиной ввода первого аргумента, а вторым вХодом — с выходом пятого; цифро-аналогового преобразователя, подключенного аналоговыми входами к шинам разнополярных опорных напряжений, знаковым управляющим входом — к выходу знакового разряда второго счет пнула, а цифровыми входами — к выходам второго регистра, соединенного входами с выходами младших разрядов первого аналого-цифрового преобразователя, причем четвертый и пятый счетчики подключены управляюшими входами к шине управления режимом работы гибридного функционального преобразования, а счетными входами — к шине ввода счетных импульсов.

Источники информации, прннягые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

& 636633, кл. Ci 06 Я 7/26, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

% 698010, кл. С> 06 С 7/26, 1978.

3. Заявка К. 2753013/18-24, кл. Я OG С 7/26, 1979 (прототип).

879610

Составитель С, Казинов

Редактор II. Утехина Техред М,Голинка Корректор О. Билак

Заказ 9723/21 Тираж 748 Пошгисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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