Аналого-цифровой функциональный преобразователь Советский патент 1987 года по МПК H03M1/62 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в системах сбора и обработки информации, в измерительных устройствах.

Цель изобретения - повышение точности и расширение области использо- ва1шя за счет увеличения числа преобразуемых характеристик.

На фиг, 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - график, поясняющий его работу.

Аналого-цифровой функциональный преобразователь содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2 текущих значений функции, дешифратор 3, блок 4 памяти, сумматоры 5 - 5„, полусумматор 6, счетчик 7, -разрядный цифроанапоговый преобразователь 8 (ЦАП), регистры 9-11, D-триггеры 12 и 13, компаратор 14 и элемент НЕ 15,

Устройство работает следующим образом, ,

Принцип действия преобразователя основан на сравнении мгновенного значения входного напряжения и циклически формируемого напряжения (по методу кусочно-линейной аппроксимаfO

поступающие на вход f.-pfl ipqjiH ЦАП 8 (или напряжение IJ на ег де), то для получения любого ния напряжения (заранее рассч ного) на выходе ЦАП необходим ло импульсов (также заранее р танное) на каждом участке апп мации, начиная с первого, умн на коэффициент аппроксима11,ии участке и суммировать эти вел или, что равносильно, суммиро каждом участке соответствующи фициент аппроксимации сам с с столько раз, сколько импульсо ответствует данному участку а симации (т,е, на первом участ эффициент d суммировать Z что соответствует d,Z,; на вт участке коэффициент что соответствует ,.,, где , и т.д. и просуммировать величины до момента сравнения жений) ,

В исходном состоянии счетч 25 и 7, регистры 9 - П и тригге и 13 обнулены, дешифратором 3 первый участок аппроксимации, рому на выходе блока 4 памяти ветствует код (например, двои

15

20

Z 2

ции), закон изменения которого соот-| 30 коэффициента аппроксимации d ветствует закону изменения входного напряжения преобразователя.

Отрезок времени от момента начала формирования напряжения до момента сравнения напряжений заполняется импульсами генератора 1, причем число импульсов и является цифровым эквивалентом входного напряжения преобразователя.

Пусть имеется некоторая кривая AF (фиг, 2), любую точку на которой с заданной точностью по методу кусочно-линейной аппроксимации можно найти так

Величина коэффициента аппр ции может быть любой в зависи от вида заданной функции и тр мой точности ее воспроизведен 35 определяет разрядность слова памяти.

На вторых входах сумматоро

исходном состоянии присутству левые сигналы с выходов регис

40 Поэтому код коэффициента аппр ции с выходов блока 4 памяти пает через сумматоры 5, котор информационные входь регистра ступает без изменения. При по

45 лении первого импульса с гене 1 происходит запись кода коэф та аппроксимации в регистр 9, коэффициента аппроксимации, с ствующая разрешающей способно

Y. (Nj)d.X,4-d (Х-Х)ч-. ,,-bd.(X,-X;.p,

где d,, d ,,,,, ,,,, d.

X,t X j-X,

- коэффициенты аппроксимации ;

Х.-Х.

I 1-1

- участки аппроксимации.

Таким образом, если по оси X отложить число импульсов N, подсчитываемое счетчиком 2 текущих значений функции, а по оси Y - число N ,

поступающие на вход f.-pfl ipqjiHiM i ЦАП 8 (или напряжение IJ на его BF.TXO- де), то для получения любого значения напряжения (заранее рассч 1тан-- ного) на выходе ЦАП необходимо число импульсов (также заранее рассчитанное) на каждом участке аппроксимации, начиная с первого, умножить на коэффициент аппроксима11,ии на этом участке и суммировать эти величины или, что равносильно, суммировать на каждом участке соответствующий коэффициент аппроксимации сам с собой столько раз, сколько импульсов соответствует данному участку аппроксимации (т,е, на первом участке коэффициент d суммировать Z раз, что соответствует d,Z,; на втором участке коэффициент что соответствует ,.,, где , и т.д. и просуммировать эти величины до момента сравнения напряжений) ,

В исходном состоянии счетчики 2 5 и 7, регистры 9 - П и триггеры 12 и 13 обнулены, дешифратором 3 выбран первый участок аппроксимации, которому на выходе блока 4 памяти соответствует код (например, двоичный)

5

0

Z 2 раз,

Z -X коэффициента аппроксимации d

Величина коэффициента аппроксимации может быть любой в зависимости от вида заданной функции и требуемой точности ее воспроизведения и определяет разрядность слова блока памяти.

На вторых входах сумматоров 5 в

исходном состоянии присутствуют нулевые сигналы с выходов регистра 10,

Поэтому код коэффициента аппроксимации с выходов блока 4 памяти поступает через сумматоры 5, который на информационные входь регистра 9 поступает без изменения. При поступлении первого импульса с генератора 1 происходит запись кода коэффициента аппроксимации в регистр 9, Часть коэффициента аппроксимации, соответствующая разрешающей способности

-разрядного ЦАП 8 с выходов

(п-ш) ,,,,,(п-1), п поступает на соответствующие входы ЦАП, на выходе которого установится напряжение,, эквивалентное данному коду. По окончании импульса генератора 1 код коэффициента аппроксимации записывается с помощью сигнала на выходе элемента НЕ 15 в регистр 10 и постуает на вторые входы сумматоров 5,

31 2

в речулт тате чрл о на вт.1ходах сумматоров 5 и полусумматора 6 устанавливается код, вдвое больший кода коэффициент а аппроксимации на данном участке, т.е. N,, где d - код коэффициента аппроксимации на данном (первом) участке аппроксимации, хранящийся в блоке 4 памяти. Если разрядность числа N превышает совместную разрядность сумматоров 5 и полу- сумматора 6, то на выходе переноса последнего появится единичный сигнал

При поступлении очередного импульса с генератора 1 этот сигнал сосчитывается счетчиком 7, а сигналы с вы ходов сумматоров 5 и полусумматора 6 записываются в регистр 9 и триггер 12, На выходе ЦАП при этом устанавливается напряжение, эквивалентное части результата суммирования N, При поступлении следующих импульсов с генератора 1 продолжается суммирование числа d и подсчет сигналов переноса счетчиком 7, При поступлении на вход счетчика 2 Z импульсов на входах ЦАП 8 и на 1,2,,,,,(n-m-1) выходах регистра 9 записывается код N Z d,. При наборе на входе дешифратора 3 кода, соответствующего второму участку аппроксимации, дешифра- тор 3 меняет адрес на входе блока 4 памяти и на его выходах появляется ко коэффициента аппроксимации d, соответствующий второму участку аппроксимации. Этот код сразу суммируется с числом, находящимся на вторых входах сумматоров 5, Далее описанные процессы повторяются. Таким образом, часть результата, находящаяся в данный момент на 1,2,,,,,(п-шг1) выхо- дах регистра 9 и представляющая собой погрешность реализации кусочно- линейной функции на данном (первом) участке аппроксимации, учитывается на следующем (втором) участке в мо- мент суммирования этой части результата d,-Z с коэффициентом аппроксимации dj.

В момент равенства входного напряжения преобразователя и напряжения на выходе ЦАП 8 сигнал с выхода ком- паратора 14 разрешает запись кода счетчика 2 текущих значений функции в регистр П,

На входе ЦАП В устанавливается . код

,Z, +diZj + ,,,+d;., Z.., + -Q,

4

где ( - код, предс.тарле гный па 1,2,.,.,(n-m-1)выходах регистра 9 в момент срабатывания компаратора 14 на i-M участке аппроксимации; 7 7

1 t

Z .j - число импульсов, подсчитанных счетчиком 2 на каждом из соответствующих участков аппроксимации; Z. - число импульсов, подсчитанных счетчиком 2 до момента срабатывания компаратора 14 на i-M участке аппроксимации.

На выходной шине устройства (выходы регистра 11) устанавливается код

,, + ..-+Z.-i i

гТогрещность реализации кусочно- линейной функции в предлагаемом устройстве равна Q. , т,е, меньше мпгдше- го разряда ЦАП 8, и имеет место только на том участке аппроксимации, где произошло срабатывание компаратора

1.

Сигнал переполнения счетчика 2 текущих значений функции сбрасывает в О регистры 9 и 10, триггеры 12 и 13 и счетчик 7, а следовательно, на выходе ЦАП 8 устанавливается нулевой уровень и начинается новый цикл измерения.

При определенных комбинациях сигналов на входах сумматоров 5 возможны ситуации, когда единичный сигнал переноса на выходе сумматора 5 не меняется. Однако, за счет введенной в устройство совокупности полусумматора 6 и D-триггеров 12 и 13 обеспечен подсчет счетчиком 7 сигналов переноса с выхода сумматора 5 в каждом такте работы устройства. Тем самым без увеличения разрядности блока 4 памяти повышена точность работы преобразователя и обеспечена возможность увеличения числа преобразуемых характеристик.

Формула изобретения

Аналого-цифровой функциональный преобразователь, содержащий цифро- аналоговый преобразователь, последовательно соединенные генератор импульсов и счетчик текущих значений функции, выход переполнения которого соединен с входами обнуления первого.

второго регистров и счетчика, а информационные выходы - с информационными входами третьего регистра и с входами дешифратора, выходы которого соединены соответственно с входами блока памяти, выходы которого соответственно соединены с первыми входами п сумматоров, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого регистра, а выходы сумяы - соответственно с информаци- п входами второго регистра, выходы с 1-го по п-й которого соединены соответственно с информационными входами первого регистра, выходы переноса сумматоров с 1-го по (п-1)-й соединены с входами переноса сумматоров с 2-го по п-й соответственно, входы с 1-го по К-й

цифроаналогового преобразователя сое-20 выход которого соединен с (К+1)-м

даненц соответственно с выходами с (n-in)-ro по п-й второго регистра, входы с (К+2)-го по Е-й соединены соответственно с выходами счетчика, а выходы - с первым входом компаратора, второй вход которого является входной шиной устройства, а выход соединен с входом записи третьего регистТра, выходы которого, являются

Xtfftf

Составитель 3, Моисеенко Редактор Л, Г ратилло Техред М.Ходанин Корректор Л. Патай

Заказ 899/60Тираж 902Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

выходной гаиной устройствя, выход генератора импульса соединен через элемент НЕ с входом записи первого регистра и непосредственно - с входом. записи второго регистра , (п41)-й выход которого соединен со счетным входом счетчика, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния точности и расширения области

использования за счет увеличения числа преобразуемых характеристик, в него введены полусумматор и два D-триггера, причем первый вход полусумматора соединен с выходом переноса п-го сумматора, второй вход - с выходом первого триггера, выход переноса - с (п+1)-м информационным входом второго регистра, а выход суммы - с D-входом второго триггера,

входом цифроаналогового преобразователя и D-БХОДОМ первого триггера, С-вход которого подключен к выходу элемента НЕ, а К-вход-объединен с 25 R-входом второго триггера и подключен к выходу переполнения счетчика текущих значений фракции, С-вход второго регистра триггера подключен к выходу генератора импульсов.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в системах сбора и обработки информа- хдаи, в измерительных устройствах. Цель изобретения - повьшение точности и расширение области использования за счет увеличения числа преобразуемых характеристик. Поставленная цель достигается за счет того, что в аналого-цифровой функциональный преобразователь введены полусумматор и два D-триггера, обеспечившие точный подсчет сигналов переноса при суммировании коэффициентов аппроксимации в каждом такте преобразования, 2 ил. (Л ЛлГ