Цифро-аналоговый функциональный преобразователь Советский патент 1977 года по МПК G06J1/00 G06G7/26 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может применяться для реализации методов кусочно-линейной аппроксимации с произвольными интервалами разбиения функций, моделируемых наиряжением, аргумент которых задается двоичным кодом.

Известен цифроаналоговый функциональный преобразователь, содержащий три цифроаналоговых линейных преобразователя (ЦАЛП) и три управляющих триггерных регистра 1. Однако этот преобразователь не обеспечивает преобразования произвольного входного кода в соответствующее напряжение.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь, содержащий первый цифроаналоговый линейный преобразователь, управляющие входы и выходная щина которого подсоединены соответственно к выходам первого триггерного регистра и ко входу входного операционного усилителя, выходной операционный усилитель, масштабные резисторы и блок параметров аппроксимирующей функции, входы которого соединены с соответствующими выходами иервого триггерного регистра, а выходы через два элемента ИЛИ подключены к установочным входам триггера знака, подсоединенного выходом к управляющему входу переключателя эталонного напряжения 2. Однако

изготовление такого преобразователя очень трудоемко и требует использования подстроечных резисторов различных номиналов.

Целью изобретения является повышение технологичности конструкции преобразователя.

Это достигается тем, что предлагаемый преобразователь содержит второй и третий ЦАЛП, второй и третий триггерные регистры

и две группы элементов ИЛИ, входы которых подключены к соответствующим выходам блока параметров аппроксимирующей функции, а выходы - к установочным входам соответствующих триггеров второго и третьего триггерных регистров, подсоединенных выходами к управляющим входам второго и третьего ЦАЛЦ, второй ЦАЛЦ включен между выходом входного и входом выходного операционных усилителей, информационные входы третьего ЦАЛП соединены с шинами опорного напряжения, а его выход иодключен через масштабный резистор ко входу выходного операционного усилителя.

На чертеже показана структурная схема

предлагаемого цифроаналогового функционального преобразователя.

Преобразователь содержит триггерный регистр 1, блок 2 параметров аппроксимирующей функции, цифроаналоговый линейный преобразователь 3, входной и выходной операциоиные усилители 4 и 5, триггерный регистр 6, цифроаналоговый линейный преобразователь 7, группы элементов ИЛИ 8 и 9, триггерный регистр 10, цифроаналоговый линейный преобразователь И, масштабные резисторы 12 и 13, триггер знака 14, переключатель 15 эталонного напряжения и элементы ИЛИ 16 и 17.

Преобразователь работает следующим образом.

Принятый метод аппроксимации предполагает, что исходная функциональная зависимость Y f (х) заменяется кусочно-линейной функцией Z Z (х) так, что на участке аппроксимации ,Xj+i уравнение прямой имеет вид

Z (х) uj + bj(x - Xj) - (uj - bjXj) +

-i-bjX: f Zj + bjX(I)

в соотношении (1) значения Лг и bj выбираются такими, чтобы методическая погрешность аппроксимации не превосходила наперед заданную.

В преобразователе переменная х моделируется входным кодом

N + а„,. + + «i2«,

а функция Z (х) - напряжением U, где - ,:,Uo.

Особенность работы преобразователя заключается в том, что в нем бесконечно многообразные значения AZj и bj заменяются ближайшими разрешенными дискретными уровнями с учетом ограничений на методическую погрешность.

Подлежащий функциональному цифроаиалоговому преобразованию входной код N записывается для хранения в триггерный регистр

1и служит для управления ЦАЛП 3, который выполнен в виде матрицы сопротивлений типа R-2. Из соотношения (1) следует, что блок

2параметров аппроксимируюш,ей функции должен обеспечить установку следующего множества значений: знака приращения Azj, квантованной величины приращения , знака углового коэффициента bj, квантованной величины углового коэффициента bj. С этой целью входной код, действуя на блок 2 параметров аппроксимирующей функции, возбуждает его выходную шину, соответствующую тому участку аппроксимации, которому принадле}кит значение входного кода Л, записанное в триггерном регистре 1.

Сигнал с возбужденной шины, проходя через соответствующие группы элементов ИЛИ 8 и 9, воздействует на установочные входы триггеров, входящих в состав регистров 6 и 10, а также через элементы ИЛИ 16 или 17 - на входы триггера знака 14. При этом триггер, входящий в состав триггерного регистра 10, обеспечивает необходимый знак приращения AZj, квантованная величина которого устанавливается с помощью кода , записанного в регистре 10. Знак углового коэффициента устанавливается переключателем 15 эталонного напряжения с помощью триггера знака 14.

Квантованная величина углового коэффициента на /-ОМ участке аппроксимации устанавливается с помощью кода , записанного в триггерном регистре 6.

Значения кодов Ne и , а также их знаков на каждом участке аппроксимации, определяются расчетным путем.

Напряжение на выходе входного операционного усилителя 4 равно

.

о - ЛА . 2« - 1

(2)

Полученное напряжение является входным для ЦАЛП 7, выход которого подключен к

первому входу операционного усилителя 5, работающего в режиме сумматора. Второй вход операционного усилителя 5 через постоянный масштабный резистор 13 с номиналом (т-l)R, m 1, подключен к выходу

ЦАЛП 11.

С учетом того, что выходное сопротивление матрицы резисторов типа R - 2R постоянно и равно R, получим следующее выражение для выхода операционного усилителя 5:

rj - /у л/ п т с/5 - ,

-/ е LJ LJ л - i J лГП. - ,

2

или с учетом соотнощения (2) получим чательно

.. + ти„N,

где г -количество двоичных разрядов в ЦАЛП И, k - количество двоичных разрядов в ЦАЛП 7.

Выбор значений г ц k производится на основе требований к допустимой погрешности дискретизации величин bj и Zj.

Значение т в моделирующей формуле (3) обеспечивает такой номинал масштабного резистора 12, чтобы при максимальном коэффициенте передачи ЦАЛП 7, равном ()/2, реализовать максимальный по модулю угловой коэффициент bj с учетом его квантования.

Формула изобретения

Цифроаналоговый функциональный преобразователь, содержащий первый щиф.роаиалоговый линейный преобразователь (ЦАЛП), управляющие входы и выходиая шина которого подсоединены соответственно к выходам первого триггерного регистра и ко входу входного операционного усилителя, выходной операционный усилитель, масштабные резисторы и блок параметров аппроксимирующей функции, входы которого соединены с соответствующими выходами первого триггерного регистра, а выходы через два элемента ИЛИ подключены к установочным входам триггера знака, подсоединенного выходом к управляюшему входу переключателя эталонного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности конструкции преобразователя, он содержит второй и третий ЦАЛП,

второй и третий триггерные регистры и две группы элементов ИЛИ, входы которых подключены к соответствующим выходам блока параметров аппроксимирующей функции, а выходы - к установочным входам соответствующих триггеров второго и третьего триггерных регистров, подсоединенных выходами к управляющим входам второго и третьего ЦАЛП, второй ЦАЛП включен между выходом входного и входом выходного операционных усилителей, информационные входы третьего ЦАЛП соединены с щинами опорного напряжения, а его выход подключен через масштабный резистор ко входу выходного операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №343276, кл. G 06J 3/00, 1970.

2.Зверев А. Е. и др. Преобразователи угловых перемещений в цифровой код. Л., «Энергия, 1974, с. 144-145.

Cf-iCi2 0(3 Oin