Аналого-цифровой функциональный преобразователь

 

ОП ИСАНИЕ (щ974381

ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.04.81(21) 3280717/18-24 с присоединением заявки М (51)М. Кл.

506 3/00

5 06 G 7/26

Гоеударотваииый комитет

СССР во делам изабретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.82. Бюллетень М 42 (53) УДК681.34 (088.8) Дата опубликования описания 17.11.82

А.И. Иванов и В. Н. Пеклер л Д,;," -.-..:;-, 1 сс.

Челябинский ордена "Знак Почета приборостро тельйьп1 "завоЖ им. Ленинского комсомола (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) АНАЛОГО-UH4>POBOA ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к автоматике н вычислительной технике в частности к устройствам для нелинейного преобразо. вания аналоговых сигналов датчиков первичной информации в цифровой код.

Известен аналого-цифровой функциональный преобразователь, содержащий компаратор, генератор тактовых импуль сов, элемент И, блок управления, счетчик и два цифро-аналоговых преобразовате- .ля (13.

Недостатками функционального преобразователя являются ограниченные функциональные возможности, так как он позволяет выполнять только операцию извлечения квадратного корня из аналогов -. го сигнала при представлении результата в цифровом коде.

Известен аналого-цифровой функциональный преобразователь, содержащий входной преобразователь, переключатель, интеграторы, компараторы, блок управле ння, триггер, регулируемый источник опорного напряжения, генератор нмпуль сов, элемент И и счетчик результата (2).

Данный преобразователь также обладает ограниченными функциональными возможностями, так как не позволяет вос= производить функции, обратные полиномиаль ным.

Наиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой функциональ ный преобразователь, содержащий блок памяти, основной сумматор и основной регистр, подключенный выходом к входу цифро-аналогового преобразователя, сое диненного выходом с первым входом компаратора, подключенного вторым входом !

5 к шине ввода аргумента, а выходом — к входу блока управления, выход тактовых импульсов которого соединен со счетным входом счетчика, подключенного выходами разрядов к входам дешифратора, выходы которого соединены с входами . первого элемента ИЛИ и с управляющим входом .блока памяти, подключенного информаци онным входом к выходу основного регис3 97438 тра, а выходом — к информационному входу регистра сдвига, соединенного управляющим входом с выходом первого элемента И, а выходом - с информационным входом основного -сумматора, выход ко торого соединен с выходной шиной аналогс цифрового функционального преобра:-ввателя, а управляющий вход — с выходом второго элемента ИЛИ, подключенного входами к выходам второго и третьего ф элементов И, причем второй элемент И соединен первым входом с первым входом первого элемента И и с выходом инвертора, а вторым входом — с выходом компаратора, причем первый вход треть- 35 его элемента И подключен к выходу пер вого элемента ИЛИ и к - входу инвертора, а выходы блока управления соединены с входами основного регистра и со втсьрыми входами первого и третьего элемен- и тов И Г31

Прототип позволяет воспроизводить произвольные функции, однако обладает пониженной точностью воспроизведения гладких функций, обратных полиномиальным, из. за использования кусочио-линейной аппроксимации. Данный недостаток является существенным, в частности, при использовании функционального преобразователя для линеаризации характеристик датчиков первичной информац®и, статичеокие характеристики которых описываются полиномиальными функциями.

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения гладких функций.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой функциональный преобразователь, содержащий блок памяти, основной сумматор и основной регистр,, подключенный выходом к входу цифроаналогового преобразователя, соединенного выходом с первым входом компаратора, подключенного вторым входом к шине ввода аргумента, а выходом - к входу блока управления, выход тактовых импульсов которого соединен со счетным входом счетчика, дополнительно введены (n -1) сумматоров (где п - степень полинома, обратного воспроизводимой функции) и (и-1) регистров, причем каждый i -ый (1 < i g и -1) дополнительный. сумматор подключен первым входом к выходу i -го дополнительного регистра, вторым входом - к выходу (+1)-го дополнительного регистра, а выходомк информационному входу i -го дополнительного регистра, соединенного управляющим входом с управляющим входом осно1 4 вного регистра и с выходом тактовых аапульсов блока управления, подключенного пусковым выходом к управляющим входам счетчика и блока памяти, выходы которого соединены с установочными входами всех регистров и со вторым входом (n -1 )-го дополнительного сумматора, а основной сумматор подключен первым и вторым входами к выходам соответственно основно-. го и первого дополнительного регистров, а выходом - к информационному входу основного регистре, причем выход счет чика соединен с выходной шиной аналогоцифрового функционального преобразователя.

На черт@же изображена блок-схема аналого-цифрового функционального преобразователя (для случая И = 3), содержащего компаратор 1, блок 2 управления, блок 3 памяти, счетчик 4, цифро-аналоговый преобразователь 5, основной регистр 6, основной сумматор 7, первые дополнительные регистр 8 и сумматор 9 и вторые дополнительные регистр 10 и сумматор 11. Выход преобразователя 5 соединен с первым входом компаратора 1, подключенного вторым входом к шине ввода аргумента, а выходом — к входу бло ка 2 управления. Выход тактовых импульсов блока 2 соединен со счетным входом счетчика 4 и с управляющими входами регистров 6, 8 и 10. Выход счетчика 4 соединен с выходкой шиной аналогоцифрового нелинейного преобразователя.

Пусковой выход блока 2 управления подключен к управляющим входам счетчика

4 и блока 3 памяти, соединенного выходами с установочными входами регистров

6, 8 и 10 и со вторым входом (и -1)-го дополнительного сумматора 11. Каждый

i -ый (1 < i < n -1, где и - степень полинома, обратного воспроизводимой фун кции) дополнительный сумматор 8 и 11 подключен первым входом к выходу -го. дополнительного регистра, вторым входом— к выходу (i +1)-ro дополнительного регистра, а выходом - к информационному входу > -го дополнительного регистра.

Основной сумматор 7 соединен первым входом с выходом основного регистра 6 и с входом преобразователя 5, вторым входом - с выходом первого доцолнительного регистра 8, а выходом - с информационным входом регистра 6.

А налого-цифровой функциональный преобразователь работает следующаа образом.

Перед началом работы по сигналу с пускового выхода блока 2 управления

974381 d гистров 8 и 10 определяется соотношениями вида

5 счетчик 4 обнуляется, а из блока 3 памяти извлекаются коды коэффициентрв

a;; i =l,п н заносятся в регистры: в регистр 6 заносится код ао, в регистр

8 - код а„, в регистр 10 - код а2. $

Кроме этого, в течение работы на второй вход сумматора 11 постоянно поступает код коэффициента a>. После занесения кодов на выходе тактовых импульсов блока 2 начинают формироваться импуль- 0 сы, которые подсчитываются счетчиком 4 и одновременно с этим поступают на управляющие входы регистров 6, 8 и 10. . При этом с помощью регистров 6, 8 и 10, сумматоров 7, 9, 11 и цифро-ана- > логового преобразователя 5 формируется развертывающее напряжение =ap+Q tYI+c4 т +а m

2 3 где m — количество тактовых импульсов, 20 поступивших на управляющие входы регистров.

В момент времени совпадения выходного напряжения преобразователя 5 и вход- ного напряжения Llq с шины ввода аргу- И мента срабатывает компаратор 1 и формирование тактовых импульсов прекращается, т.о. в счетчике 4 будет сформировано числа их, связанное с входным напряжением Uil соотНошением вида 30 с о о 31õ Q2g а и„="х (") fY1

11 1 ; 1 2

2i = —

4=1

В последнем соотношении индекс j, при коэффициенте аз отсутствует, так как число аз, суммируемое в сумматоре 11 с состоянием регистра 10, на каждом, такте остается неизменным.

С учетом изложенног, общее выражение для > может быть записано в виде:

Таким образом, рассмотренный аналогоцифровой функциональный преобразователь за счет формирования напряжения развертки непосредственно в виде полиномиальной функции и -ой степени позволяет повысить точность воспроизведения гладких функций, обратных полиномиальным, по сравнению с прототипом, в котором используется кусочно-линейная аппроксимация функций. Данное обстоятельство определяет технико-экономическую эффективность возможного применения данного функционального преобразователя.

При этом работа регистров 6, 8 и 10 и сумматоров 7, 9 и 11 при формировании развертывающего напряжения осуществля» ется следующим образом.

При приходе первого тактового импульса в регистр 6 занесена сумма предыдущего состояния регистров 6 и 8

40 с 0 + +i

При приходе второго тактового импульса операция повторяется и код на выходе регистра 6 принимает значение =оо+

+ Clg+ cI где cl„- новое состояние регистра 8.

В общем виде после прихода m-го тав тового импульса значение кода регистра

6 определяется, как

foal

0 1

0 11 где а„; - изменяющееся состояние регистра 8, соответствующее

i -ому тактовому импульсу.

Аналогичным образом после прихода A-го тактового импульса значение кодов реФормула изобретения

А налогс цифровой функциональный преобразователь, содержащий блок памяти, основной. сумматор и основной регистр, подключенный выходом к входу цифроаналогового преобразова геля, соединенного выходом с первым входом компареторе, подключенного вторым входом к шине ввода аргумента, а выходом - к входу блока управления, выход тактовых ампульсов которого соединен со счетным входом счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения г шдких функпий, в него дополнительно введены и -1 сумматоров (где n - степень полинома, обратного воспроиэводщмой функции) и п -1 регистров, причем каждый i -й (1 < i < n -1) дополнительный сумматор подключен первым входом к выходу i - го дополнительного реткстре, вторым входом - к выходу (i +1)-го дополнительного регистре, а выходом - к информационному входу

7 9743 é1 8

q -го дополнительного регистра, соеди- к информационному входу основного рененного управляющим входом с управляю- гистра, причем выход счетчика соединен щим входом основого регистра и с выхо- с выходной шиной аналого-цифрового функдом тактовых импульсов блока управления, ционального преобразователя. подключенного пусковым выходом к уп- Источники информации, равляющим входам счетчика и блока па- принятые во внимание при акспертиэе: мяти, выходы которого соединены с уста-, 1. Авторское свидетельство СССР новочными входами всех регистров и со % 369578, кл. G 06 С 7/20, 1971. вторым входом (n -1)-ro дополнительно- 2. Авторское свидетельство СССР

ro сумматора, а основной сумматор под- 10 % 368623, кл. G 06 3 3/00, 1971. к почен, первым и вторым входами к вы- 3. Авторское свидетельство СССР ходам соответственно основного и перво- % 334639, кл. G 06 3 3/00, 1970 го дополнительного. регистров, а выходом- (прототип).

Составитель С, Казинов

Редактор Н. Горват Техред Е.Харитончик Корректор Н. Буряк

Заказ 8705/67 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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