Нелинейный преобразователь Советский патент 1991 года по МПК G06G7/26 G06J3/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для линеаризации характеристик датчиков и выполнения различных математических операций.

Цель изобретения - повышение точности при вычислении полиноминальных зависимостей.

На фиг,1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работа устройства; на фиг.З - схема блока управления, вариант реализации.

Устройство для получения полиноминальных зависимостей содержит (фиг 1) клемму

1 Вход, компаратор 2 знака, первый ключ 3, интегратор 4, нуль-орган 5, блок 6 управления, клемму 7 предварительной установки устройства, реверсивный счетчик 8, генератор 9 тактовых импульсов, элемент И 10, второй ключ 11, общую шину 12, первый цифроанзлоговый преобразователь 13, источник 14 опорного напряжения, шину 15 Выход, третий ключ 16, регистр 17 памяти и второй цифроаналоговый преобразователь 18,

На фиг,2 обозначено: 19 - выходное напряжение интегратора 4; 20 - сигнал на клемме 7 21. 22, 23 - сигналы соответственОч XJ

Ю

но на первом, втором и третьем выходах блока 6 управления.

Блок 6 управления (фиг.З) может быть выполнен на основе первого, второго и третьего D-триггеров 24-26, RS-триггера 27, счетчика 28, реверсивного счетчика 29 тактов, счетчика 30 циклов, блока 31 памяти, первого и второго элементов ИЛИ 32 и 33, первого - четвертого элементов И 34-37.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно в блок 31 памяти записываются nm-разрядных слов, где п - степень полинома, m - разрядность выходного кода. Емкость N0 счетчика 28 выбирается

г-тNo ,t

такой, чтобы отношение Т0 -г- (fo - частоТо

та импульсов с генератора 9 импульсов) было бы кратно периоду помехи на входе устройства. Емкость NT реверсивного счетчика 29 тактов выбирается равной максимальному значению выходного кода первого цикла. Емкость Мц счетчика 30 циклов выбирается равной степени полинома п.

В исходном состоянии (фиг.1 и 2) ключи 3, 11 и 16 разомкнуты, выходное напряжение интегратора 4 равно нулю, прохождение счетных импульсов на реверсивный счетчик 8 запрещено сигналом с второго выхода блока 6 управления Компаратор 2 знака управляет знаком выходного напряжения первого 13 и второго 18 цифроаналоговых преобразователей. Для определенности примем, что интегратор 4 является неинвертирующим, следовательно, signUia - sign Uis - signUBx, где Ui3 и Uie выходные напряжения первого 13 и второго 18 цифроаналоговых преобразователей.

Пусть в момент времени to (фиг,2) подается импульс на клемму 7, по которому устанавливаются в ноль все счетчики 8, 28, 29 и 30, RS-триггер 27 и второй П-триггер 25, а первый и третий D-триггеры 24 и 26 - в единицу. Вследствие этого замыкается первый ключ 3 и начинается заполнение счетчика 28 импульсами с выхода генератора 9 импульсов, В результате интегратор 4 интегрирует входной сигнал Ux с наложенной на него помехой Unsin ca t.

В момент времени ti счетчик 28 переполняется и сигналом переполнения устанавливает первый D-триггер 24 в ноль, а второй D-триггер 25 в единицу. Вследствие этого первый ключ 3 размыкается- а второй ключ 11 замыкается. Одновременно разрешается прохождение импульсов на реверсивный счетчик 8 и реверсивный счетчик 29

тактов. Направление счета импульсов реверсивного счетчика 8 зависит от записанной в блоке 31 памяти информации для первого цикла, которая считывается по адресу, определяемому состоянием счетчика 30 циклов. Первый счетный импульс в последний поступил в момент времени ti. Во втором такте первого цикла оевеосивный счетчик. 29 тактов работает на сложение,

что определяется единицей на выходе третьего D-триггера 26. В результате интегратор 4 интегрирует выходное напряжение первого цифроаналогового преобразователя 13, величина которого зависит от записанной в блоке 31 памяти информации для первого цикла,

В момент времени t2 (фиг.2) выходное напряжение интегратора 4 достигает нуля, что вызывает срабатывание нуль-органа 5,

Сигналом последнего RS-триггер 27 устанавливается в единицу, фиксируя содержимое реверсивного счетчика 8 в регистре 17 памяти, а третий D-триггер 26 устанавливается в ноль. Сигналом последнеего зэпрещается счет импульсов реверсивным счетчиком 8, реверсивный счетчик 29 тактов включается на вычитание, второй ключ 11 размыкается, а третий ключ 16 замыкается На этом в момент времени t2 заканчивается

первый цикл работы устройства.

В результате перечисленных поцессов в реверсивном счетчике 8 и регистре 17 памяти будет зафиксирован код

35

Nx1 M lfoTo a,-l UoiUoi

где Uxi - среднее значение входного сигнала на интервале Т0;

Uoi выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 13 в первом цикле;

ai foTo const - постоянный коэффициент первого цикла.

С момента времени i (фиг.2) идет первый такт второго цикла преобразования, в течение которого интегратор через замкнутый третий ключ 16 интегрирует выходное напряжение второго цифроаналогового преобразователя 18, которое будет равно

1)180) Uo 7Г1 а1 Uoi

где Uo выходной сигнал источника 14 опорного напряжения

В момент времени 1з (фиг,2) работающий на вычитание реверсивный счетчик 29 тактов обнуляется и импульсом переноса переключает третий D-триггер 26 в единицу.

Вследствие этого реверсивный счетчик 29 тактов переключается на сложение, начиная отсчет второго такта второго цикла, третий ключ 16 размыкается, а второй ключ 11 замыкается. Одновременно счетчик 30 цик- лов сосчитывает второй импульс, вследствие чего на блок 31 памяти поступает код адреса второго цикла для направления счета импульсов реверсивного счетчика 8 и оп- ределения кодового слова первого преобразователя 13 для задания размера образцового напряжения Uo2 во втором такте второго цикла. В результате интегратор 4 интегрирует напряжение Uo2, поступающее на его вход через второй замкнутый ключ 11 с выхода первого преобразователя 13.

В момент времени t4 (фиг 2) выходное напряжение интегратора 4 становится равным нулю, что приводит к срабатыванию нуль-органа 5 и повторению описанных выше процессов для момента времени t2. На этом заканчивается второй цикл работ устройства.

В результате перечисленных процессов в реверсивный счетчик 8 поступает число импульсов, равное

( т t Uie(i) T to I х2 «о -гг Тх 1 - Do

- Uxi2 1Ь,Т Uxi2

иоГЩ2 UOI(TO o) 32X

Ци0к

L - 1

Кi

где ТХ1 и ТХ2 - длительность второго такта соответственно первого и второго цикла;

32 (Tofo)2 постоянный коэффициUoi

ент второго цикла

Тогда суммаоный код Nx в реверсивном счетчике 8 за два цикла

мU -1 JLU«1

Nx2 ai --

Uo1 h

11 UOK

k 1

Далее повторяются изложенные выше процессы за второй цикл (интервал времени ) для третьего и последующих циклов с учетом того, что длигельмосгь первого такта каждого последующего цикла берется равной длительности второго такта предыдущего цикла. Это обеспечивается поте- ременной работой на слож ние-внчитание реверсивного счетчика 29 тактов

По окончании всех л цикпоп (момент времени фиг.2) на вь/с до п r(- |joca счетчика 30 циклов возн1 кгЈт /,ч льс который

устанавливает второй D-триггер 25 в ноль, запрещая тем самым прохождение счетных импульсов в реверсивный счетчик 29 тактов и замыкание ключей 11 и 16.

В результате в реверсивном счетчике 8 будет зафиксирован код

м Nx 2, ai

I 1

5 10 15

0

5

0

5

0

5

0 5

Код в реверсивном счетчике 8 по окончании п циклов пропорционален значению полинома n-й степени от среднего значения Uxi входного сигнала за фиксированный интервал времени То, т.е. в данном случае отсутствует методическая погрешность получения полиномиальной зависимости, поскольку во всех тактах первого цикла в качестве входного сигнала фиксируется одна и та же величина UX1 независимо от текущего изменения входного сигнала в течение п циклов преобразования.

Кроме того, поскольку начиная со второго цикла в качестве входной величины используется Uia(i), которая очищена от влияния аддитивной периодической помехи в первом дикле, то результат преобразования (1) также не будет зависеть от действия этой помехи.

Формула изобретения

Нелинейный преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, первый второй и третий ключи, поичем информационный вход первого ключа соединен с входом нелинейного преобразова теля, и выход первого ключа через последовательно соединеннее интегратор и нуль-орган подключен к первому входу блока управления, первый, второй и третий выходы которого соединены с управляющими входами соответственно первого, второго и третьего ключей, выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого является выходом нелинейного преобразователе р.ыходы первого и второго кпючей обьед нены. отличающийся тем, что, цель -г повышения точнссти при вычислении полиномиальны зависимостей, в него BHCvrjHbi компаратор знтка, перьый и второй цифросжапогсрые преобпазователи и регистр пам-л ч а счетчик выполнен реверсивным причем EL сд счетчика подключен к инфорг ацииннгму нходу рзгистра памяти внлод кг,гпого ссчдгнен с ц.-фровым входом u/Coc i a/icroGcro преобразователя аи,- o o -in : -од которого соединен

с аналоговым входом первого цифроанало- гового преобразователя и подключен к выходу источника опорного напряжения, инвертирующий выход первого цифроана- логового преобразователя и прямой выход второго цифроаналогового преобразователя подключены к информационным входам соответственно второго и третьего ключей, выход третьего ключа соединен с входом интегратора, первый и второй входы компаратора знака подключены соответственно к входу нелинейного преобразователя и к общей шине, а выход компаратора знака соединен с входом управления 7

Я

полярностью выходного напряжения первого и второго цифроаналоговых преобразователей, четвертый, пятый и шестой выходы блока управления подключены соответственно к входу управления реверсом счетчика, к цифровому входу первого цифроаналогового преобразователя и к входу записи регистра памяти, вход предварительной установки нелинейного преобразователя соединен с входом обнуления счетчика и с вторым входом блока управления, третий вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, второй вход элемента И соединен с вторым выходом блока управления.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для линеаризации характеристик датчиков и выполнения различных математических операций. Цель изобретения - повышение точности при вычислении полиномиальных зависимостей. Получение полиномиальных зависимостей осуществляется на основе циклического повторения процесса двухтактного интегрирования, при этом число циклов определяется степенью полинома. В первом такте первого цикла интегрируют входной сигнал в течение периода помехи, во втором такте всех циклов интегрируют образцовый сигнал до момента равенства нулю текущей суммы интегралов первого и второго тактов данного цикла. Длительность второго такта первого цикла кодируют и преобразуют в аналоговую величину, которую далее интегрируют в первом такте всех последующих циклов вместо входного сигнала, причем длительность первого такта последующего цикла равна длительности второго такта предыдущего цикла. Нелинейный преобразователь содержит компаратор 2 знака, ключи 3, 11, 16, интегратор 4, нуль - орган 5, блок 6 управления, реверсивный счетчик 8, генератор 9 тактовых импульсов, элемент И 10, цифроаналоговые преобразователи 13 и 18, источник 14 опорного напряжения, регистр 17 памяти. 3 ил.

(Риг. 2

iN ч-

Yf YJ

Фиг.З