Цифровой функциональный преобразователь Советский патент 1984 года по МПК G06F1/02 

Изобретение относится к автоматике и вычислительно технике и может быть использовано в специализированных цифровых вычислительных устройст вах, в которых по число-импульсному коду аргумента воспроизводится задан ная функциональная зависимость. Известен цифро-часто7кый кусочнолинейный функциональный преобразователь, содержащий счетчик аргумента, дешифратор номера линейного участка, блок памяти, реверсивньй счетчикрегистр, регистр углового коэффициен та, устройство управления и логическую схему, выполненную на элементах .-у W Г л И ИЛИ Г1 . Недостатком данного устройства является сложность технической реали зации дешифратора номера линейных участков и счетчика аргумента, на выхддах которого формируются потенциально-импульсными преобразователями неперекрывающиеся во времени импульсные потоки, поступающие на соответствующие входы логической схемы а также низкая надежность и точность воспроизведения функциональной зависимости в узловых точках аппроксимируемой функции, что требует принятия специальных мер по коррекции воспроизводимой функциональной зависимости Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой функциональный преобразователь, содержащий управляемый делитель частоты, вход которого является входом функционального преобразователя, программный блок, первая группа выходов которого подключена к управляющим входам управляемого делителя частоты, .элементы И, входы которых подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, реверсивньй счетчик, выходы разрядов которого являются выходами функционального преобразователя, а выход сигнала переполнения управляемого делителя частоты подключен к управляющему входу программного блока, вторая группа выходов которого подключена к первым входам соответствующих элементов И, выход знака приращения программного блока - к управляющему входу реверсивного счетчика, второй вход одного из элементов И подключен к входу функционального преобразователя, а вторые входы остальных элементов И - к соответствующим выходам управляемого делителя частоты, выход элемента ИЛИ подключен к входу реверсивного счетчика Г2 J. Однако в известном функциональном преобразователе для получения на выходе элемента ИЛИ числоимпульсного потока, соответствующего i-My участку аппроксимируемой функции, необходимо обеспечить разнесение во времени выходных импульсов управляемого делителя частоты и импульсов тактовой частоты, поступающих на один из входов первого элемента И, которое достигается путем потенциально-импульсного преобразования. Техническая реализация потенциально-импульсных преобразователей на логических элементах с тцественно усложняет устройство, а на RC-цепях делает его ненадежным в работе, так как постоянная цепей имеет частотную и температурную зависимости, а также зависимость длительности выходных импульсов от. амплитуды и формы входных импульсов. Это не позволяет использовать функциональный преобразователь в аппаратуре с входным частотно-зависимым импульсным потоком, напряжения питания и климатические условия которой изменяются в сравнительно широких пределах. Цель изобретения - повышение надежности работы за счет обеспечения возможности исключения прохождения ложных импульсов на вход реверсивного счетчика при переключении в узловых точках аппроксимации. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой функциональный преобразователь, содержаищй элемент И, реверсииньш счетчик, управляемый делитель частоты и блок памяти, адресный вход и первый выход которого соединены соответственно с импульсным выходом и управлякщим входом управляемого делителя частоты, тактовый вход которого соединен с входом устройства, второй выход блока памяти соединен с входом управления реверсом реверсивного счетчика, выход которого соединен с выходом преобразователя, дополнительно введены элемент НЕ и блок мультиплексоров, причем выход i-ro мультиплексора блока соединен с первый информационным входом (i+1)-ro мультиплексора (,2,... 5 К-1, где - количество мультиплексоров в блоке), т-е информационные входы каждого мультиплексора (т 1+2- +К-2- ,, 1,. ..Iog2 n-1.

,1, ...1т2--1 ,п- количеств

информационных входов мультиплексора) объединены и подключены к соответствующим разрядам третьего, выхода блока памяти, управляющие входы муль типлексоров блока подключены к соответствующим выходам кода управляемог делителя частоты, выход -го мультиплексора блока соединен с первым входом элемента И, второй вход которого через элемент НЕ соединен с входом преобразователя, выход элемента И соединен с счетным входом реверсивного счетчика.

На чертеже изображена блок-схема преобразователя.

Цифровой функциональный преобразователь содержит управляемый делитель 1 частоты, элемент НЕ 2, элемент И 3, блок 4 мультиплексора, блок 5 памяти и реверсивный счетчик 6.

Блок 5 памяти.представляет собой в простейшем случае счетчик числа аппроксимируемых участков и постоянное запоминающее устройство, адресные входы которого подключены к выходам счетчика, а выходы - к информационным входам блока 4 и через стробируемые вентили к управляющим входам управляемого делителя 1 частоты.

Работа предлагаемого функционального преобразователя основана на принципах кусочно-линейной аппроксимации функции, для которых входной переменной является число-импульсный код. Временное положение границ линейных участков аппроксимации фиксируется сигналом переполнения на выходе управляемого делителя 1 частоты. При этом в момент обнуления (переполнения) упра. ;яемого делителя 1 частоты на соответствующих выходах блока 5 памяти появляются двоичные коды, поступающие на информационные входы блока 4 мультиплексоров и управляющие входы управляемого делителя 1 частоты, для отработки очередного участка аппроксимации. Если в момент обнуления (переполнения) управляемого делителя 1 частоты необходима коррекция зпачениий функции на (i+1)-M участке аппроксимации, то с блока 5 памяти на информадионньй вход блока 4 мультиплексоров, подключаемый к выходу блока при нулевых комбинациях на его

управляющих входах,подается уровень логической единицы.Величина приращения аргумента (число-импульсного кода) аппроксимируемой функции на i.-oM участке аппроксимации задается в виде прямого или обратного кодов на управляющих входах управляемого делителя 1 частоты первым выходом блока 5 памяти, а соответствующий ему число-импульсный поток приращения функции - двоичным кодом третьего выхода. При этом в зависимости от кода третьего выхода блока 5 памяти и числа импульсов, поступивших на тактовый вход управляемого делителя частоты, на выходе блока 4 появляются уровни логической единицы и логического нуля, соответствующие разрешенным и запрещенным интервалам времени, по которым осуществляется стробирование входными инвертированными импульсами состояний информационных входов блока 4.

Инвертированные импульсы входного число-иМпульсного потока, совпадающи по времени с положительными уровнями на выходе блока 4, проходят с выхода элемента НЕ 2, обеспечивающего помехоустойчивость функционального преобразователя при переключениях управляемого делителя частоты и смене его управляющих кодов в узловых точках аппроксимируемой функции, через элемент И 3 и подсчитываиотся реверсивным счетчиком 6, выходной код которого соответствует текущему значению аппроксимируемой функции, а знак приращения определяется состоянием входа управления направлением счета реверсивного счетчика 6, который подключен к второму выходу блока 5 памяти.

Предлагаемый функциональный преобразователь обладает повышенной надежностью по сравнению с известным, так как стробирование входных сигналов блока 4 мультиплексоров осуществляется после переключения состояний управляемого делителя 1 частоты, что исключает прохождение на тактовый вход реверсивного счетчика 6 ложных импульсов в моменты времени, соответствующие изменению -кодов блока 5 памяти в узловых точках аппроксимируемой функции. Кроме того, предлагаемый функциональный преобразовател значительно проще известного, так как не требует применения сложных JП потенциально-импульсных преобразователей на выходе управляемого делителя 1 частоты для получения неперекры вающихся во времени импульсных потоков, Предлагаемый функциональньпЧ преоб разователь характеризуется возможностью простого наращива :ия разрядности при повышенных требованиях к точностным характеристикам и сравнительно широким диапазоном рабочих частот, определяемым только быстродействием используемой элементной базы. Кроме того, функциональный преобразователь имеет на своем выходе (выход элемента ИЗ) частотнозависимый число-импульсный поток, длительность импульсов которого определяется только скважностью импульсов входной частоты. Это позволяет использовать функциональный преобразователь в устройствах с входным частотно-зависимым импульсным потоком, напряжение питания и климатические условия которых изменяются в сравнительно широких пределах.

ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий элемент И, реверсивный счетчик, управляемый делитель частоты и блок памяти,адресный вход и первый выход которого соединены соответственно с импульсным выходом и управляющим входом управляемого делителя частоты, тактовый вход которого соединен с входом устройства, второй выход блока памяти соединен с входом управления реверсом реверсивного счетчика, выход которого соединен с выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет обеспечения возможности исключения прохождения ложных импульсов на вход реверсивного счетчика при переключении в узловых точках аппроксимации, в него введены элемент НЕ и блок мультиплексоров, причем выход i-ro мультиплексора блока соединен с первым информационным входом (i+1)го мультиплексора (,2,..,,Е-1, где С - количество мультиплексоров в блоке), т-е информационные входы каждого мультиплексора блока ( i, ,1,.. .eop.n-l, ,1,...,n-23 -1, n - количество информационных входов мультиплексора) § объединены и подключены к соответствующим разря;;ам третьего выхода бло(Л ка памяти, управляющие входы мультиплексоров блока подключены к соответс ствующим выходам кода управляемого де1ителя частоты, выход С-го мультиплексора блока соединен с первым входом элемента И, второй вход которого через элемент НЕ соединен с входом преобразователя, выход элемента И 4 4 соединен с счетным входом реверсивного счетчика. с;о ю