ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГ—ЦИФРА Советский патент 1973 года по МПК H03M1/00 G06J3/00 

1

Изобретение может быть использовано в комбинированных вычислительных комплексах, объединяющих аналоговую и цифровую аппаратуру.

Обычно информация, передаваемая из аналоговой части в цифровую, преобразуется в соответствии с некоторой функциональной зависимостью. Это преобразование может быть выполнено как в аналоговой, так и в цифровой форме. Преобразование в аналоговой форме требует наличия универсального диодного функционального нреобразователя. Функция, получаемая на выходе преобразователя в виде изменяющегося напряжения, преобразуется с помощью аналого-цифрового преобразователя в цифровую форму.

Такие функциональные преобразователи сложны в настройке, требуют больших затрат оборудования и не обеспечивают достаточной точности. Кроме того, они не позволяют осуществлять автоматическую настройку на заданную функцию. Поэтому функциональное преобразование в аналоговой форме в больщинстве случаев неприемлемо.

При цифровом функциональном преобразовании аналоговый аргумент заданной функции вначале преобразуется с помощью преобразователя аналог-цифра в цифровую форму. Затем производится функциональное преобразование либо с помощью соответствующих программ в цифровых вычислительных мащинах, либо с помощью некоторого набора рещающих блоков в цифровых интегрирующих машинах, либо, наконец, с помощью задания 5 таблиц функциональных зависимостей в случае, когда аналоговое представление функции отсутствует или оказывается слишком сложным.

Однако преобразование в цифровой форме

0 требует много времени при вычислении функций на цифровых вычислительных машинах и большого количества решающих блоков в цифровых интегрирующих мащинах.

Цель изобретения - сокращение затрат

5 оборудования и времени на вычисление функций аналогового аргумента.

В предлагаемом функциональном преобразователе аналог-цифра эта цель достигается за счет применения в нем запоминающего устройства для хранения информации о наклоне линейных отрезков кусочно-линейной кривой, аппроксимирующей исходную функцию, и простейшего линейного преобразователя. При этом выходы старших разрядов счетчика соединяют с адресными шинами запоминающего устройства, а выходы младших разрядов счетчика и разрядов регистра числа запоминающего устройства соединяют с входами линейного преобразователя, на выходе которого

0 образуется приращение функции. Блок-схема предлагаемого функционального преобразователя аналог-цифра изображена на фиг. 1; на фиг. 2 показаны ступенчатые кривые, аппроксимирующие линейные, для четырех значений наклона и соответствующие этим значениям последовательности приращений функции Аг/ в зависимости от состояния счетчика. Функциональный преобразователь аналог- цифра включает в себя счетчик 1, преобразо- Ю ватель 2 цифра-аналог, схему 3 сравнения и схему «И 4. Счетчик / (старщие разряды) используется в функциональном преобразователе в качестве счетчика адреса запоминающего устройства 5. Выходы счетчика / (млад- 15 щие разряды) и регистра числа запоминающего устройства 5 соединены с входами линейного преобразователя 6, на выходе которого образуются элементарные (единичные) приращения функции в потенциальной форме. В функциональном преобразователе применена кусочно-линейная аппроксимация заданной функции и ступенчатая аппроксимация линейных отрезков. Аргумент х функции у разбит на 2™ отрезков, каждый из которых 25 содержит 2 элементарных приращений А/; т - количество старщих разрядов, п - количество младщих разрядов счетчика /. Величины m и я, а также соотнощение между ними выбирают из условий допустимых величии по- 30 грешностей линейной и ступенчатой аппроксимаций. Затем функцию у масщтабируют таким образом, чтобы наибольщая величина наклона была меньще единицы. Величины возможных наклонов в этом случае равны ± - (г 0, ) и хранятся в запоминающем устройстве, причем в ячейке с данным адресом хранится значение наклона аппроксими- .„ ппяянной rhvHr.,,HH ня отпР.,.Р «пмрп ,.птппп- 40 рованной функции на отрезке, номер которо го равен данному адресу. В исходном состоянии в счетчике У находится исходное значение аналогового аргумента X, в регистре числа запоминающего , устройства 5-исходное значение наклона 5 аппроксимированной функции. Знак наклона из разряда знака регистра числа выведен на щину «sign Ау знака приращений функции. В старщих разрядах счетчика / находится но- „ мер обрабатываемого отрезка, в младших 0 разрядах счетчика--номер приращения Ах на данном отрезке. Если обозначить, начиная с младщих разрядов, единичные состояния разрядов регистра , числа в запоминающем устройстве 5 через г, 55 (i, 2, ..., п), а счетчика /-через s, (, 2,...,А), то работу линейного преобразователя 6 можно описать логической формулой I Аг/|-г 5д5„ 1 5„„2 ... S -i-r Sn-iSn-2 ... 5; -f 60 + ... + rn-iS,S, + г„5„() где Ау -модуль приращения функции у, который может принимать одно из двух значений, «О или «1. 5 20 35 65 При изменении входной аналоговой величины л;, которая поступает на один вход схемы 3 сравнения, на выходе последней имеется сигнал рассогласования, равный «1, если выходная величина преобразователя 2 цифра-аналог отличается от входной. Выходной сигнал со схемы сравнения открывает схему «И 4, и импульс приращения Д независимой переменной, поданный на второй вход схемы «И 4, проходит на вход счетчика / - состояние счетчика изменяется, соответственно изменяются и значения выходных величин преобразователя 2 и линейного преобразователя 6. На выходе |Аг/| линейного преобразователя 6 имеется код, соответствующий величине приращения функции на данном отрезке при вновь образовавщемся в счетчике / номере приращения Ах. На выходе схемы 3 код «1 сохраняется до тех пор, пока выходная величина преобразователя 2 цифра-аналог не сравняется с входной аналоговой величиной х. При этом импульсы А/ поступают из счетчика /. Как только младщие разряды счетчика 1 переполняются, импульс переполнения поступает на старщие разряды счетчика. Состояние счетчика / изменяется на единицу. Этим подготовляется к чтению из запоминающего устройства следующая ячейка с новым значением наклона. Импульс переполнения со счетчика 1 подается также на щину чтения заноминающего устройства. В регистр числа запоминающего устройства 5 соответственно считывается новое значение наклона линейного отрезка аппроксимированной функции. Пример работы линейного преобразователя 6 при . В этом случае регистр числа запоминающего устройства 5 имеет четыре числовых разряда и один знаковый, счетчик / также содержит четыре разряда. Разрядам - -«-г-- ---г- . -. . регистра соответствуют следующие величины наклонов: первому разряду Vie, второму /le, третьему Vie н четвертому /i6 (на фиг. 2а-2г соответственно). Приращение Аг/ равно единичному прира........ t- --...„.j ,.,.„. щению А/для наклона, равного Via, тогда, когда содержимое счетчика равно восьми, для наклона Vie,- когда содержимое счетчика равно четырем и двенадцати и т, д. Наклоны, изображенные на фиг. 2, являются основными. Остальные наклоны образуются суммированием основных, причем арифметическое суммирование совпадает с логическим. В результате оказалось возможным реализовать наклоны с помощью схем «И, а суммирование их--с помощью схемы ИЛИ. формуле ( )каждое слагаемое образует «№« из основных наклонов. Какой из накло « необходимо образовать, определяют разряды регистра числа. Так, если в первом разряде fi регистра числа содержится единица, то наклон равен Vie; если единицы содержатся во всех разрядах, то образуются все основные наклоны. Сумма этих наклонов дает наклон, величина которого находится в регистре числа запоминающего устройства 5. Таков

наклон °/i6, который равен сумме наклонов «/,6 и Vi6 (фиг. 2д).

Настройка преобразователя на заданную функцию осуществляется довольно просто путем записи значений наклонов в запоминающее устройство.

Для построе 1ия функционального преобразователя необходимы простое запоминающее устройство и линейный преобразователь. Так, для двенадцатиразрядного преобразователя аналог - цифра достаточно иметь запоминающее устройство на 128 шестиразрядных чисел. Для реализации линейного преобразователя необходимо иметь лишь пять схем «И и одну схему «ИЛИ.

Сокращение времени вычислений функций очевидно, так как собственно процесс вычислений отсутствует. Образование приращений функции происходит практически одновременно с преобразованием аналогового аргумента в цифровой код.

Предмет изобретения

Функциональный преобразователь аналог- цифра, содержащий счетчик, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия преобразователя, он содержит преобразователь цифра--аналог, линейный

преобразователь, схему сравнения, схему «И и запоминающее устройство, выходы старших разрядов счетчика подключены к преобразователю цифра-аналог и через запоминающее устройство к линейному преобразователю, выходы младших разрядов счетчика соединены с линейным преобразователем и с преобразователем цифра- аналог, выход которого через схему сравнения и схему «И подключен к счетчику.

т

, .П , .

ш 8&t mtmt

М

П П П Д-П П П .

ш вы mt Ы1

о ш e&t mt i6ut

IjijTi jija ai-ru

оHiii Mt t

mtmt

i2&t

mt