Цифровой функциональный преобразователь Советский патент 1974 года по МПК G06F17/10 

(54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ тельной погрешности аппроксимации, неустранимой нормированием (масштабированием) заданной функции, т. е. уменьшает возможность воспроизведения устройством с достаточной точностью различных- функциональнъьхзависимостей, Вследствие подключения выходов каскадов двоичного реверсивного счетчика Г1рираш,ений аргумента к входам схем совпадения, выходы которых объединены сборкой, на выходе схемы сборки (при поступлении на вторые входы схем совнадения разрешающих сигналов со сборок) образуется последовательность высоких и низких нотенциалоБ, нредставляюш,ая искомую функциональную зависимость в потенциальной форме. Поэтому для преобразования этой зависимости из потенциальной формы в требуемую импульсную и для исключения неоднозначности в некоторых точках функции необходимо применять две схемы совпадения, две схемы сборки и линию задержки, что усложняет схемное решение и логическое построение устройства. Применение двоичного реверсивногоо счетчика приращений аргумента и счетчика отрезков особенно при значительном количестве разрядов в них или, что то же, при значительном количестве линейных отрезков и наклонов может .привести к одновременному срабатыванию многих триггеров счетчиков. Нанример, при переходе двоичного счетчика с числом разрядов п из состояния 011...1 в состояние 1UU...O одновременно срабатывают п триггеров. Следствием этого является значительная неравномерность отбора тока по цепи питания в различные моменты времени. Это снижает помехоустойчивость устройства. Поскольку вероятность ложлых срабатываний, ироисшедших за счет внутренних флуктуацнй или воздействия внешних помех, тем выше, чем больше число разрядов, в которых одновременно происходит нереключение, то применение в преобразователе двоичных счетчиков ведет к возрастанию динамической погрешности. Цель изобретения - повышение точности, номехоустойчивости, расширение класса воспроизводимых функциональных зависимостей. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве реверсивного счетчика приращений аргумента и реверсивного счетчика интервалов аппроксимации используются счетчики, работающие в циклическом коде (например, коде Грэя) и к обеим выходным ценям каждого из каскадов реверсивного счетчика приращений аргумента нодключены схемы потенциально-импульсного преобразования, выходные сигналы с которых в виде импульсов одной полярности постунают в формирователь импульсных наборов. С его выходов через коммутатор функциональные наборы имнульсов, соответствующие наклонам линейных участков на интервалах анпроксимадии, поступают на входы соответствующих схем И, на другие входы которых подаются сигналы в виде потенциалов, снимаемых с выходных шин дешифратора. Вход счетчика интервалов анпроксимации соединен с выходом счетчика приращений аргумента. -На-чертеже представлена схема нреобразователя. Она содержит счетчик 1 нриращений аргумента,, схемы, потенциально-импульсного преобразования 2i-2б, формирователь 3 импульсных наборов, коммутатор 2, схемы И 5i-64, дешифратор 6, счетчик 7 интервалов анпроксимации, схемы ИЛИ 8 и 9, триггер знака 10, входы преобразователя выходы преобразователя 14-16. В-цифровом функциональном прсобразова;еле применен метод кусочно-липе1 шой анпроксимации заданной непрерывно кривой с носледующей стуненчатой анпроксимацией лпнейцых отрезков. Точность функциональиого преобразования определяется количеством интервалов аппроксимации, на которые разбЕьается диапазон изменения функции, точностью задания требуемых наклонов (количеством возможных наклонов отрезков, аппроксимирующих функцию на интервалах), точностью стуненчатой аппроксимации линейных отрезков на интервалах. Цифровой функцио.нальный преобразователь подготавливается к работе следующим образом. Фуикциональная кривая y f(x) нормируется так, чтобы выполнялось соотношение dy/dx l. Диапазон изменения функции разбивается на интервалы аннроксимации, на каждом из которых полному приращению аргумента ставится в соответствие число имнульсов A/V, равное стенени числа 2, показатель которой п определяет число разрядов счетчика приращений аргумента, участвующих в формировании возможных импульсных наборов. Согласно применяемому в устройстве методу преобразования линейные отрезки представляются на интервалах аннроксимации ступенчатой кривой. При поступлении на интервале апнроксимации на вход преобразователя 13 Лвх импульсов па выходе 16 получаем Лвых импульсов в соответствнн с заданным наклоном отрезка. Поскольку счетчики работают в циклическом коде (например, коде Грэя), то на каждый входной импульс происходит изменение состояния только в одном разряде счетчика. Поэтому число возможных наклонов линейных отрезков, а1П1роксимирующих функцию, онределяется числом импульсов ДЛ -2. Все возможные наклоны, реализуемые устройством, будут следующие: %, /2, ., Va Каждому нз наклонов отрезков соответствует определепная совокупность выходных нмпульсов, образуемая на выходах формирователя импульсных наборов. Для формирования функциональных наборов импульсов полное приращение функции на интервале аппроксимации, выражепное числом импульсов, представляется в виде суммы степеней числа 2, показатели которых могут принимать значения от О до л. Значения показателей степеней в разложении одновременно указывают, какие каскады счетчика приращений аргумента участвуют в формировании набора импульсов, соответствующего заданному наклону. Данное разложение определяет номера каскадов, с выходных цепей которых снимаются перепады напряжения, преобразуемые потенциально-импульсными схемами в импульсы одной полярности. Импульсы функционально группируются цепями формирователя импульсных наборов 3.

Показатель О в разложении соответствует выходны.м цепям последнего каскада счетчика приращений аргумента, показатель 1 - выходным цепям предпоследнего каскада и так далее, показатель п - выходным цепям первого каскада. Согласно величине полного приращения функции на каждом из интервалов аппроксимации, выраженной в виде числа импульсов, при помощи коммутатора производится подключение выходов формирователя импульсных наборов к импульсным входам схем И, каждая из которых соответствует определенному интервалу аппроксимации.

Для устранения неоднозначности преобразования при поступлении на шины счетчиков сигналов реверса (увеличение либо уменьшение значения аргумента) к формирователю импульсных наборов через схемы 2i-2е подключаются обе выходные цепи каждого из каскадов счетчика приращений аргумента, участвующих в формировании наборов.

Настройка на выполнение функционального преобразования состоит в подключении при помощи коммутатора необходимых выходных цепей формирователя импульсных наборов к импульсным входам схем И, соответствующих интервалам с заданными наклонами аппроксимирующих отрезков.

Преобразователь работает следующим образом.

При поступлении на вход счетчика приращепий аргумента очередного импульса изменяет состояние один из триггеров счетчика. Перепад напряжения (например, отрицательный), снимаемый с выходной цепи каскада счетчика, дифференцируется схемой 2, подключенной к выходу триггера.

С выходов схем 2 импульсы поступают на определенные цепи формирователя импульсных наборов, на выходах которого появляются совокупности импульсов, каждая из которых соответствует одному из возможных наклонов аппроксимирующих отрезков. Соответствующие выходы формирователя при задании программы работы подключаются при помощи ко.ммутатора к одни.м из входов схем И.

Имиульсы проходят на выход схемы И, если на другом ее входе имеется разрешающий потенциал, снимаемый с выходной шины деигифратора. Число выходов дешифратора.

как и число схем П, равно количеству интервалов аппроксимации. Один выход дешифратора управляет воспроизведением только одного отрезка аппроксимирующей функции. В произвольный момент времени разрешающий потенциал имеется на выходе лишь той шины дешифратора, которая соответствует отрабатываемому интервалу аппроксимации. При изменении кода числа, записанного в

счетчике интервалов аппроксимации, преобразователь переходит на отработку участка воспроизводимой кривой, соответствующего следующему интервалу.

С выходов схем И 5 импульсы через схему

ИЛИ поступают на выход 16 преобразователя.

В момент достижения функцией экстремума на одной из выходных шин дещифратора, соединенный через схему ИЛИ 9 со счетным

входом триггера знака 10, образуется перепад напряжения. Вследствие этого триггер знака меняет состояние и на его выходе появляется сигнал о направлении изменения функции, который также поступает на выход

преобразователя.

Информацпя о направлении пзмепенпя аргумента подается в видэ сигналов па соответствующие входы 11, 12 реверса счетчиков.

Предмет изобретения

Цифровой функциональный преобразователь, содержащий счетчик приращений аргумента, входы реверса которого объединены с

одноименными входами счетчика интервалов аппроксимации и подключены соответственно к первому и второму входам преобразователя, третий вход которого соединен с входом счетчика приращений аргумента, схемы И,

ИЛИ, коммутатор, дешифратор, вход которого подключен к выходу счетчика интервалов аппроксимации, выходы дешифратора через первую схему ИЛИ соединены со счетным входом триггера знака, выходы которого подключены соответственно к первому и второму выхода.м преобразователя, третий выход которого подключен к выходу второй схемы ИЛИ, входы которой соединены с выходами группы схем И, отличающийся тем,

что, с целью повышения точности, помехоустойчивости и расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введен формирователь импульсных наборов, входы которого через схемы потенциально-импульсного преобразования подключены к соответствующим выходам разрядов счетчика приращений аргзмента, выход которого соединен с входом счетчика интервалов аппроксимации, выход формирователя импульсных наборов через коммутатор соединен с первьвгп входами группы схем П, вторые входы которых подключены к соответствуюп1им выходам дешифратора.

--1+ i1 t i f

t t i 4 1

a га И И на ra

ais