Аналого-цифровой функциональный преобразователь Советский патент 1989 года по МПК G06G7/26 

СП

о

00

(il ф

фик1

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и измерительной технике и может быть использовано, в частности, для коррекции нелинейностей измерительных каналов измерительно-информационных систем.

Цель изобретения - повьшение точности и расширение класса воспроизводимых функций.

На .фиг, 1 представлена блок-схема аналого-цифрового функционального преобразователя; на Лиг.2 - блок- схема блока формирования адреса, на фиг.З - временная диаграмма его работы.

Аналого-цифровой функциональный преобразователь содержит блок 1 памяти и арифметическое устройство 2, включающее в себя блок 3 коммутации

П+-1

буферные регистры 4 ,,... ,4 сумматоры 5,,...5 р. Кроме того, функциональный преобразователь содержит

енератор 6 тактовых импульсов , счетик 7, блок 8 формирования адреса, компаратор 9, цифроаналоговый преобра- зо.ватель 10 и выходной регистр 11.

Блок 8 формирования адреса (фиг.2) содержит узел 12 сравнения кодов, счетчик 13 адреса, два триг ге- а 14 и 15, элемент И-НЕ 16.

Работа функционального преобразователя основана на использовании операции многократного суммирования для получения степенной зависимости.

При этом выражение для К-кратно- го суммирования, определяющего (К+1)-ю степень аргумента i, имеет вид

. h(K)

L(i+lHl- -2)ii-j(i+P (К+Т)Г

()

Используя выражение (1), можно определить папином степени п как

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано , в частности, для линеаризации характеристик первичных преобразователей. Цель изобретения - повышение точности и расширение класса воспроизводимых функций. Аналого-цифровой функциональный преобразователь содержит блок 1 памяти, арифметическое устройство 2, выполненное на блоке 3 коммутации, регистрах 4 и сумматорах 5, генератор 6 тактовых импульсов, счетчик 7, блок 8 формирования адреса, компаратор 9, цифроаналоговый преобразователь 10 и выходной регистр 11. Принцип действия функционального преобразователя основан на циклическом формировании аппроксимирующей кусочно-полиномиальной зависимости при неравномерном разбиении на участки аппроксимации, что позволяет повысить точность преобразования и расширить класс воспроизводимых функций. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

уп(1)-а,ч.а, + a.JH- a. +. . .+а, Z . . . I,

а + а,- 1 +

го

t-1

1 +,а. -5; 1 +.. .+а, 14

. ) :

где а; - коэффициенты полинома.

Для общего случая кусочно-полиномиальной аппроксимации выражение (2) примет вид:

п

- «vo «vi

Ч m CL X

а

(j-i)

(3)

где q - номер участка аппроксимации ;.

m и ш,- значения аргумента, соответствугацие нижней и верхней гра ницам участка q.

Однако в .связи с тем, что начальные условия, т.е. значения коэффициентов каждого полинома, кроме первого, в момент их включения отличаются от рассчитанных по формуле (3), так как для формирования степенной зависимости аргумента используется операция многократного суммирования в которой формирование очередного значения функции происходит последовательно

., было получено выражение для пересчета .коэффициентов а

С- i R J J FI

.

а;

j О.п

(4)

где номер регистра;

I

. . . , i

. ) :

(2)

( -/ R - множитель коэффициента а;

при поступлении К тактовых импульсов, который определяется по формуле

5

0

5

0

5

R

-J (К+1}(К+21 .... 4K+i2ilIl

a-j)7

(5)

Таким образом, при помощи зависимостей (4) и (5), подставляя значения К т можно рассчитать значение коэффициентов каждого полинома которое непосредственно заносится в регистры 4: при включении соответствующего полинома.

В дальнейшем для простоты описания в качестве примера рассматривается .первьй участок кусочно-полиномиальной зависим)сти с коэффициент ами

a,jФункциональный преобразователь

работает следующим образом.

В исходном состоянии обнулены счетчики 7 и 13, триггеры 14 и 15 имеют на прямых выходах нулевой сигнал, блок 3 коммутации находится в положении, при котором выходы сумматоров 5 : подключены к входам регистров 4:, в блоке 1 памяти, в одном слове разрядностью N, записаны значения коэффициентов полинома для определенного участка аппроксимации С

Vo

Qq, ,. .. , С (п и адрес этого участка , причем в качестве адреса узлов аппроксимации берутся следующие величины: первый адрес равен единице, второй т, третий т и т.д. При совпадении кода адреса начала первого участка аппроксимации, находщегося в блоке 1 памяти, и кода чис- па импульсов подсчитанных счетчиком 7, срабатывает узел 12 сравнения кодов (см.фиг.2) и устанавливает триггер 14 в единичное состояние, разрешая прохождение- двух тактовых им- пул.ьсов через элемент И-НЕ 16, пер- вый пришедший импульс устанавливает триггер 15 в положение, при котором на прямом выходе появляется единичный сигнал, на инверсном - нулевой. Блок 3 коммутации переключается и подключает входы регистров 4. к выходу блока 1 памяти. Второй импульс передним фронтом стробирует запись коэффициентов аппроксимации а.

,а,в регистры 4 , ,-4,. . . ,4

соответственно, а по заднему фронту импульса сбрасываются триггеры 14 и 15 - блок коммутации возвращается в исходное состояние, счетчик 13 уста-30 навливает на входе блока памяти адрес и коэффициенты полиномиальной зависимости для следующего участка аппроксимации. Сразу после записи

25

коэффициентов в регистрах 4 -, и в сумматорах 5 происходит вычисление полинома (2 ) на основе зависимости

(1) дпя значения i

+ а

+...+ а

и с реднего фронта первого импульса результат выдается на вход преобразователя 10, вырабатывающего эталонное напряжение, эквивалентное входному коду, одновременно с этим в остальные регистры записывается промежуточный результат: в регистр

+ а +...+ а,, в регистр

11

+...+ а „ и т.д.

в сумматорах происходит вычисление следующего значения для у (2) (а +

+ а , +. .. + ...+а,„ и

1п

) + (а ,,+

а ,4+...+а ,„)-

с появлением второго импульса оно передае гся на выход ре- 4i.

При поступлении следуюищх импульсов будет продолжаться суммирование коэффициентов полинома для данного участка аппроксимации.

082496

При наборе счетчиком 7 числа импульсов , равного адресу следующего узла аппроксимации, т.е. точки, в которой происходит модификация коэффициентов аппроксимации и (или) изменение порядка воспроизводимого

полинома, блок 8 переключает блок 3 коммутации в положение подключения на входы регистров 4- выходов блока

памяти. Процесс формирования очередного участка кусочно-нелинейной зависимости повторяется.

В момент равенства входного напряжения-преобразователя и напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 10 сигнал с выхода компаратора 9 разрешает запись кода напряжения через выходной регистр 11 на выход преобразователя.

Рассмотренный преобразователь работает по принципу циклического формирования аппроксимирующей кусочно- полиномиальной зависимости, т.е.

переполнение и сброс счетчиков 7 и 13 приводит преобразователь в исходное состояние.

Формула изобретения

.(п+1)-й буферных регистров и синхронизирующему входу блока йюрмирования адреса, соединенного первым информационным входом с выходом счетчика, вторым информационным входом - с выходом кода узлов аппроксимации блока памяти, первым адресным выхо-ч дом - с входом блока памяти, а вторым адресный выходом - с управляющим входом блока коммутации, первая группа цифровых информационных входов которого подключена к выходам группы кодов коэффициентов функционального преобразования блока памяти, а вторая группа цифровых, информационных входов - к выходам с первого по сумматоров соответственно, каждый i-й () из которых соединен входом первого-слагаемого с выходом i-ro буферного регистра, а входом второго слагаемого - с выходом (i-t-l)-ro сумматора, причем вход второго слагаемого п-го сумматора подключен к выходу (п+1)-го буферного регистра, а информационнь е входы буферных регистров соединены с соответствующими выходами блока коммутации.

fpaff.Z

ходом блока формирования адреса, а прямой и инверсный выходы второго триггера - вторым адресным выходом блока формирования адреса.

cpue.S