Частотно-импульсный функциональный преобразователь
(72) Авторы изобретения
Т. Г. Галамай, В. Б. Дудыкевич и 3. М. Стрилецкий
Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (7I) Заявитель (54} ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ фУНКЦИОНАЛЪНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Изобретение относится к автомати-: ке и вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных цифровых комплексов, в которых применяются первичные преобразователи с нелинейной выходной характеристикой.
Известен цифровой фуйкциональный преобразователь, содержащий схему умножения, которая состоит из. m"ðàçрядного двоичного счетчика, ключей. с" схемы свертки параллель ного m-разрядного кода по нечетности и формирователя, схему преобразования кодов, которая состоит из и-разрядного двоичного счетчика, запоминающего регистра íà r разрядов и постоянного sanoминающего устройства, схему пересче.та, которая состоит из )воично-десятичного счетчика с установочными входами и ключей выхода на магистраль, схему допускового контроля, которая состоит из схемы сравнения кодов, логического преобразователя, 2 запоминающего регистра и ключей выхода на магистраль Pl).
Недостатком преобразователя является черезмерное усложнение устройства при незначительном повыше5 нии точности воспроизведения большинства функциональных зависимостей. наиболее близким к изобретению по технической сущности является час,тотно-импульсный функциональный преобразователь, содержащий генератор опорной частоты, три управляемых де"
:лителя ч*стоты, дешифратор, блок памйти и блок управления. Один из управляемых делителей частоты выполняет функции частотного интегратора и содержит счетчик-делитель, управляющий реверсивный счетчик, элементы И по числу разрядов счетчиков и элемент ИЛИ f2) .
Недостатками известного преобразователя являются пониженная точность и узкие функциональные возможности.
3 95364
Цель изобретения — повышение точности воспроизведения функциональных зависимостей и расширение функциональных возможностей преобразователя. 5
Поставленная цель достигается тем, что в частотно-импульсный функциональный преобразователь, содержащий блок управления, два управляемых делителя частоты, реверсивный счетчик, группу элементов И, делитель частоты и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами элемснтов И группы, первые и вторые входы которых соединены с выходами соответ- 1 ственно делителя частоты и реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с входом записи реверсивного счетчи ка, счетный вход которого соединен с выходом первого управляемого делителя частоты, управляющий и счетный входы которого соединены соответственно с вторым выходом блока уп- щ равления и первым выходом группы выходов блока управления, третий выход которого соединен с управляющим входом второго управляемого делителя частоты, введен импульсный вычитатель, первый и второй входы которого соединены с первым и вторыми выходами группы выходов блока управления, третий и четвертый выходы которой соединены соответственно с
35 входом делителя частоты и счетным входом второго управляемого делителя частоты, выход импульсного вычитателя соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого соединен
40 с выходом элемента ИЛИ, четвертый вход блока управления соединен с входом преобразователя.
Причем блок управления содержит четыре элемента И, два элемента ИЛИ, элемент НЕ, дешифратор и блок па45 мяти, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим выходами блока управления и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с четвертым входом и первым выходом группы выходов блока управления, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ и первым входом третьего
:элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, и третьим выходом группы выходов блока управления, третий вход которого соединен с вторым выходом группы выходов блока управления и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока памяти и входом элемента НЕ, выходы первого и второго элементов .И соединены с входами первого элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с четвертым выходом группы выходов бло" ка управления, первый вход которого соединен с входом дешифратора; выход которого соединен с входом блока памяти.
На фиг. 1 показана блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - то же, блок управления.
Частотно-импульсный функциональный преобразователь содержит блок 1, управления, управляемые делители 2 и
3 частоты, реверсивный счетчик 4, делитель 5 частоты группу 6 элементов И, импульсный вычитатель 7 и элемент 8 ИЛИ.
Блок управления содержит выходы
9- ll, группу 12 выходов, входы 13 и
14, выходы группы 15- 19, вход 20, блок 21 памяти, элементы 22-25 И, элементы 26 и 27 ИЛИ, элемент 28 НЕ и дешифратор 29.
Счетчик 4 и делитель 5, группа 6 элементов И и элемент 8 ИЛИ образуют третий управляемый делитель частоты.
В преобразователе используется кусочно-линейная и кусочно-нелинейная аппроксимация заданной функции.
В случае кусочно-линейной аппроксимации с помощью блока 1 управления организуется структура, аналогичная описанной в (2J, т.е. входные импульсы частоты fy поступают не. посредственно на входы делителя 5 и управляемого делителя 2 частоты. Импульсный вычитатель 7 в данном случае. исключен из структуры преобразователя. Импульсы с выхода элемента 8 ИЛИ поступают на вход управляемого делителя 3 частоты. Изменение коэффициентов деления управляемых делителей частоты осуществляет блок
1 управления.
30
40
2п
Ф й„,,3
С выхода делителя 2 на счетный вход реверсивного счетчика 4 поступают импульсы с частотой о (Л -к, где К - коэффициент деления управляемого делителя 2 частоты.
Текущее значение кода в реверсивном счетчике 4 для монотонно возрастающей функции при нулевом начальном значении определяется выражением т
= ) 1 86, (2) где Т=2"/ — временной интервал, на котором формируется заданная функция;
n - число разрядов в счет чике 4 и делителе 5.
Для монотонно убывающей функции текущее значение кода в реверсивном счетчике 4 определяется выражением
N> = N> 1 -Г dt (3) о где и - начальный код, вводимый в в счетчик из блока управления.
На выходе элемента 8 ИЛИ формиру ется последовательность импульсов, следующих со средней частотой о
« °, (4) Импульсы с частотой f поступают . на вход делителя 3, в регистре памяти которого установлен коэффициент деления К,, соответствующий 1-му аппроксимирующему отрезку заданной функции. Частота следования импульсов на выходе этого делителя является выходной частотой устройства « г . (Ь)
Ф к2
При достижении текущим значением кода tJ<; в реверсивном счетчике зна- чений, сбответствующих узлам аппроксимации, блок управления. записывает в регистр памяти выходного делителя новое значение коэффициента деления
К, меняющее скорость изменения частоты f2 . Соответственно переключение счета импульсов в реверсивном счетчи ке 4 позволяет переходить от возрастающего изменения функции к убывающему и обратно.
В случае кусочно-нелинейной аппроксимации с помощью блока управления структура преобразователя ор3640 6 ганизуется следующим образом. Входные импульсы с частотой Е поступают на вход управляемого делителя 2 частоты и на первый вход импульсного вычитателя 7, на второй вход которого поступают импульсы с выхода элемента 8 ИЛИ. Последовательность импульсов.с выхода вычитателя 7 поступает на входы делителя 5 и управля"
10 емого делителя 3 частоты. Последовательность импульсов с частотой Х0 поступает на вход управляемого делителя 2 частоты, в регистре памяти которого записан код К 0. Последовательт f ность импульсов с выхода этого управ" ляемого делителя частоты поступает . на вход реверсивного счетчика 4, в котором за некоторое время запишется число
20 0 (6)
" Ф где И 1- коэффициент пересчета счет. чиков управляемого делителя 2 частоты. Частота на выходе вычитателя 7 Ъ о 2 (7) В то же время частота, поступающая с выхода элемента ИЛИ 8, равна М„ э ((8) ÓÀ2. где Й - коэффициейт пересчета счет5g. чика 4 и делителя Тогда согласно (7) и (8) N» 3- о 3 „ (9) Откуда " 2 о 1 Ф2 Ъ Nmih N4 Импульсы с частбтой fq поступают на вход управляемого делителя 3 частоты в регистре памяти которого записан код К . На выходе этого делителя получим последовательность импульсов с частотой где М - коэффициент перес ета счет013 чиков управляемого делителя 3 частоты. Учитывая выражения (6) и (10) 26 41 tn2 2п 1 т2 о ° (I g I 4 Nms Й К(I <,n } и „ "th1 953640 8 Аналогично, для. fp „= 1000; N=62. Изменим К, и определим для эТого случая К,„, но так, чтобы f t осталось равным 2000, à N=123. 5 Пусть К„";=40; Из формулы (14) 7 Последовательность импульсов с частотой fg поступает на реверсив-. ный счетчик результата (не показан) в котором за период времени с С,1,„до зафиксируется число «и "Щ2 К „о , tnz+ N e„o rl-» »(Н- N ) где К,:;- конец предыдущего участи» ка аппроксимации по функции; f- С =N .-конец предыдущего участЬ 1 -» ка аппроксимации по ар- 1> гументу; tö=N - конец рассматриваемого участка аппроксимации по.аргументу. Знак "+" - при работе счетчика 20 результата в режиме сложения, в режиме вычитания. При достижении функцией следующе- го узла аппроксимации блок 1 управления .изменяет коды в регистрах памяти управляемых делителей 2 и 3 частоты изменяя тем самым коэффициенты деления делителей, и преобразователь работает аналогично предыдущему участку. зо . Если аппроксимация заданной функции осуществляется только нелинейными отрезками, то число в счетчике результата, если в нем перед началом преобразования установить число No, определяется выражением К,»» И, П ПК,„"й N „ 4« и Йр Й„Е „",En „". jlv) о ц„в „.» К„„„,К»; ПИ М2 ы о»4», Изменяя коды К» и К в регистрах :памяти управляемых делителей частоты можно менять кривизну и наклон ,аппроксимирующей кривой. Из (5) и (14) видно, что предложенный преобразователь пригоден для кусочно-линейной и кусочно-нелинейной (кусочно-логарифмической) аппроксимации.функций. Пусть в формуле (14) 2000; fg t(„=0; Kq„=2; Ку, 4 ý N 0; N » и щи=64; й„, =2048. Определим Тогда, 2» формула изобретения 2048 р 2000 N = О».— 2048 — Bn = 123, о4 2 2048»О Ка» К»» Ь И %z 1,„» о — и .> (и ФЗ».i»» N, «,f .t°, К Ф2 1 ь 2048,4 2000 64 2048 40gn 2048» О Определив величину К» „, вычисляем для f - »=1000 и =68,2. Следовательно, применив нелинейную айпроксимацию, подбирая соответствующие значения коэффициентов К „и К „, т.е. изменяя кривизну аппроксимирующей кривой, можем с необходимой точностью воспроизводить заданную функцию. В известном устройстве для этого . необходимо увеличить количество участков аппроксимации, а это приводит к усложнению устройства. Таким образом, применение кусочно. логарифмической аппроксимации позволяет существенно повысить точность и расширить функциональные возможности преобразователя. 1. Частотно-импульсный функциональный преобразователь, содержащий блок управления, два управляемых делителя частоты, реверсивный счетчик, группу элементов И, делитель частоты и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И группы, первые и вторые входы которых соединены с выходами соответственно делителя частоТы и реверсивного счет-, .чика, выход которого соединен с первым входом блока управления, первый вйход которого соединен с входом записи реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого управляемого делителя частоты, 0 10 управления, второй вход которого соединен с первым входЬм второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ и третьим выходом группы выходов блока управления, третий вход которого сое" динен с вторым выходом группы выходов блока управления и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока памяти и входом элемента НЕ, выходы первого и второго элементов И соединены с входами перво-, го элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с четвертым выходом группы выходов блока управления, первый вход .которого соединен с входом дешифратора, выход которого соединен с входом блока па" мяти. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Гильман Г. Г. и др. Приборы 30 и системы управления. "Цифровой функциональный преобразователь для многоканальных измерительных систем .-У 10, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР . 543945, кл. G 06 F 15/31, 1976, (прототип). 9 95364 управляющий,и счетный входы которого соединены соответственно с вторым выходом блока управления и первым выходом группы выходов блока управления, третий выход которого соединен с управляющим входом второго управляемого делителя частоты, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения функциональных зависимостей, в него 1% введен импульсный вычитатель, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами группы выходов блока управления, третий и четвертый выходы которой соединены со- 15 ответственно с .входом делителя частоты и счетным входом второго управляемого делителя частоты, выход им пульсного вычитателя соединен с вто.";" рым входом блока управления, третий m вход которого соединен с выходом эле мента ИЛИ, четвертый вход блока управления соединен с входом преобразователя. 2. Преобразователь по п.1, о т л и 2з ч а ю шийся тем, что, блок управления содержит четыре элемента И, двв элемента ИЛИ, элемент НЕ, дешифратор и блок памяти, первый, второй третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим выходами блока управления и первым входом первого элемента И, второй вход которого 1соединен с четвертым входом и первым выходом группы выходов блока Составитель А. Зорин Редактор И. Николайчук Техред А.Ач Корректор М. Шароши Заказ 6279/77 Тираж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
