Устройство для воспроизведения функций Советский патент 1984 года по МПК G06G7/26 

1 Изобретелие относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к гибридным функциональным преобразователям. Известно устройство для воспроизведения функций, содержащее блок формирования импульсов, счетчик, блок памяти, блок пораз рядного сравнения кодов, коммутатор и выходную резисторную матрицу 1 . Недостатками устройства являются ограниченные функциональные возможности и пониженная точность из-за наличия бросков выходного напряжения в моменты перехода аргумента через узловые значения. Наиболее близким к предлагаемому являет устройство для воспроизведения функций, содержащее первый цифроаналоговый преобра зователь, аналоговый вход которого является входом устройства, цифровой вход соединен с первым выходом блока памяти, а выход - с сигнальным входом переключателя полярности, подключенного управляющим входом к первому выходу анализатора зкстремумов, а выходом - к входу интегратора, соединенного вьгходом с первыми входами первого и второго компараторов и с первым аналого вым входом второго дифроаналогового преоб разователя, подключенного цифровым входом к второму выходу блока памяти, а выходом - к первому входу выходного сумма тора, соединенного вторым входом с шиной ввода опорного напряжения положительной полярности и с вторым входом первого ком паратора, а третьим входом -- с выходом третьего цифроаналогового преобразователя, подключенного цифровым входом к третьему выходу блока памяти, соединенного входом выходом счетчика, суммирующий вход которого подключен к второму выходу анализатора зкстремумов, соединенного первым и вторым входами с выходами первого и второго компараторов соответственно 2. Недостатками прототипа являются ограниченная область применения, так как он позв ляет воспроизводить функции, аргументом которых является интеграл от произвольного входного сигнала только одной полярности, и пониженная точность воспроизведения функций. Цель изобретения - расширение области . применения устройства за счет воспроизведен функции знакопеременного аргумента при од новременном повышении точности воспроизведения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для воспроизведения функций, содержащее первый цифроаналоговый преобра зователь, аналоговый вход которого является входом устройства, цифровой вход соединен 5 с первым выходом блока памяти, а выход с сигнальным входом переключателя полярности, подключенного управляюашм входом к первому выходу анализатора экстремумов, а выходом - к входу интегратора, соединен.т ного выходом с первыми входами первого и второго компараторов и с первым аналоговым входом второго цифроаналогового преобразователя, подключенного цифровым входом к второму выходу блока памяти, а выходом - к первому входу выходного сумматора, соединенного вторым входом с шиной ввода опорного напряжения положительной полярности и с вторым входом первого компаратора, а третьим входом - с выходом третьего ;Цифроаналогового преобразователя, подключенкого цифровым входом к третьему выходу блока памяти, соединенного входом с выходом счетчика, суммирующий вход которого подключен к второму выходу анализатора экстремумов, соединенного первым и вторым входами с выходами первого и второго ком.параторов соответственно, дополнительно введен инвертор, подключенный входом к выходу интегратора, а выходом к первому аналоговому входу третьего цифроаналогового преобразователя, соединенного вторь1М аналоговым входом с щиной ввода опорного напряжения отрицатель-ной полярности, вторым аналоговым входом второго цифроаналогового преобразователя и с вторым входом второго компаратора, а третий выход анализатора экстремумов подключен к вычитающему входу счетчика. Анализатор зкстремумов содержит злемент ИЛИ, два триггера, переключатель и узел сравнения, подключенный входами к выходам Iпервого и второго тргатеров, а выходом к управляющему входу переключателя, выходы которого являются вторым и третьим выходами анализатора экстремумов, а сигнальный вход соединен с первым выходом анализатора экстремумов и прямым выходом первого триггера, подключенного счетным входом к выходу элемента ИЛИ, соединенного первым входом с первым входом анализатора экстремумов и с первым установочным входом второго триггера, второй установочный вход которого подключен к второму входу анализатора экстремумов и к второму входу элемента ИЛИ. На чертеже изображена блок-схема устройства для воспроизведения функций. Устройство содержит первый, второй и треч тий хифроаналоговые преобразователи 1, 2 и 3, переключатель 4 полярности, интегратор 5, первый и второй компараторы 6 и 7, анализатор 8 экстремумов, счетчик 9, блок 10 памяти, выходной сумматор 11, инвертор 12,

шины 13 и 14 ввода опорного напряжения отрицательной и положительной полярности соответственно и вход 15 устройства. Анализатор 8 экстремумов содержит элемент ИЛИ 16, первый и второй триггеры 17 и 18,

переключатель 19 и узел 20 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в блок 10 памяти заносятся коды ординат реализуемой функциональной зависимости в четных и нечетных узлах, а также коды кусочно-постоянного коэффициента KX- , определяющего закон разбиения аргз мента X на подынтервалы.

Независимая переменная g(t) с входа 15 поступает на аналоговый вход первого цифро аналогового преобразоватепя 1, умножается на кусочно-постоянный коэффициент К х-, и интегрируется аналогоцифровым интегратором, образованным узлами 4-9 устройства. Поскольку на вторые входы компараторов 6 и 7 с шин 13 и 14 ноступают опорные напряжения UQ отрицательной и положительной полярности соответственно, то в моменты временил- достижеьшя аналоговой составляющей .ti

(гн

ti-r

аргумента (выходным сигналом интегратора 5) экстремальных значений ±0 происходит изменение на единицу младшего разряда кода цифровой составляющей X. аргумента на выходе счетчика 9 и изменение полярности входного напряжения интегратора 5. Управление режимами работы переключателя 4 и счетчика 9 осуществляется анализатором 8 экстремумов,35 который по характеру чередования сигналов - , достижения экстремальных значений последовательности срабатываний компараторов 6 и 7) определяет направление переключения счетчика 9, зависящее от полярности независимой перемекной,40 поступающей на вход 15 устройства.

В соответствии с изменениями цифровой составляющей интеграла на выходе счетчика 9 происходит изменение кода кусочно-постоянного коэффициента и кодов ординат функций 5 в четных и нечетных узлах разбиения функции на подынтервалы аппроксимации, считываемые с первого, второго и третьего выходов блока 10 памяти соответственно. При этом на цифровой вход преобразователя 2 поступают 50 коды ординат функции в четных узлах аппроксимации, а на его первый аналс ювый вход - прямое значение Х двухполярной интерполирующей функции с выхода интегратора 5. На цифровой н первый аналоговый55 входы преобразователя 3 поступают соответственно коды ординат функции в нечетных узлах и инвертированное значение -X а

двухполярной интерполирующей фурткции с выхода инвертора 12. Интерполяция этими функциями ведется аналогично интерполяции однополярными треугольными функциями, но не относительно нулевого уровня, а относительно; любого экстремального значения (в данном случае относительно отрицательного опорного напряжения с шины 13, поступающего на вторые аналоговые входы преобразователей 2 и 3). Поскольку при этом на входы сумматора 11 поступают выходные напряжения преобразователей 2 и 3 и положителное опорное напряжение с оя1ны 14, то на выходе устройства формируется е}1гнал, определяемый выражением , вида

иаь,х;(.)(-« о1н7 Ч,

где N , N - десятичные эквиваленты кодов ординат в четных и нечетных узлах аппроксимации соответственно.

Достигаемое при этом повышение точности по сравнению с интерполяцией однополярны-ми фзнкцлямн объясняется тем, что, во-первых, абсолютная погрешность генерации интерполируюших ф5ккций остается той же, но относится-к шкале Ug,H, во-вторых, отсутствует необходимость удваивать (и смещать) результат при реализации знакопеременных функвдй.

Предлагаемое устройство, аналогично прототипу, может быть использовано и для воспроизведсш1я однополярных функций. С этой целью при воспроизведении положительных функций второй вход сумматора 11, на который поступает напряжение с шины 14 и коэффициент передачи по которому совпадает с коэффициентом гередачи по остальным входам и равен едшшце, подключается к выходу сумматора 11, что вызывает уменьшению в два раза коэффициентов передачи по первому и третьему входам. В случае воспроизведешя OTpHnaTejibHbix функций, кром этого, меняются друг с другом сигналы, поступающие на первые аналоговые входы преобразователей 2 и 3, а на I-DC вторые аналоговые входы подается опорное напряжение положительной полярности. Повышение тогшост при воспроизведении однополярных функций обусловливается тем, что при совпадающем с прототипом диапазоне изменения выходного напряжения коэффициенты передачи сумматора в два раза меньше.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обладает более широкой областью применения за счет воспроизведения функций, аргументом которых явля,ется интеграл от знакопеременного входного Ьигнала, и более высокой точностью.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПЮИЗВЕДЕНИЯ ФУНКЦИЙ, содержащее первый цифроаналоговый преебразователь, аналоговый вход которого является входом устройства, цифровой вход соединен с первым выходом блока памяти, а выход - с сигнальным входом переключателя полярности, подключенного управляющим входом к первому выходу анализатора экстремумов, а выходом - к входу интегратора, соединенного выходом с . первыми входами первого и второго компараторов и с первым аналоговым входом второго цифроаналогового преобразователя, подключенного цифровым входом к второму выходу блока памяти, а выходом - к первому входу выходного сумматора, соединенного вторым входом с шиной ввода опорного нап; ряжения положительной полярности и с вторым входом первого компаратора, а третьим входом - с вь1ходом третьего цифроаналогового преобразователя, подключенного цифровым входом к третьему выходу блока памяти, соединенного входом с выходом счетчика, суммируч ющий вход которого подключен к второму выходу анализатора экстремумов, соединенного первым и вторым входами с выходами первого и второго компараторов соответственно, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет воспроизведения функций знакопеременного аргумента при одновременном повышении точности воспроизведения, в него введен инвер тор, подключенный входом к выходу интегратора, а выходом - к первому аналоговому входу третьего цифроаналогового преобразователя, соединенного вторым аналоговым входом с шиной ввода опорного напряжения отрицательной полярности, вторым аналоговым входом второго цифроаналогового преобразователя и с вторым входом второго компаратора, а третий выход анализатора экстремумов ключен к вычитающему входу счетчика. (Л 2. Устройство по п. 1,отличаюс щ е е с я тем, что анализатор экстремумов содержит элемент ИЛИ, два триггера, переключатель и узел сравнения, подключенный входами к выходам первого и второго триггеров, а выходом - к управляющему входу переключателя, выходы которого являются вторым и третьим выходами анализатора экстремумов, а сигнальный вход соединен с первым выходом анализатора экстремумов и прямым выходом первого триггера, подключенного счетным входом к выходу элемента ИЛИ, соесд диненного первым входом с первым входом анализатора экстремумов и с первым установочным входом второго триггера, второй установочный вход которого подключен к второму входу анализатора экстремумов и к второму входу элемента ИЛИ.