Многоразрядный функциональный преобразователь Советский патент 1977 года по МПК G06J1/00 

РЯДНОГО сумматора, а грутша; выходов реэисторно-кпючввой матрицы через управляемые ключи соединена с входом инвертора и первым входом двухпозицвонного ключа, второй вход которого подключен через масштабный резистор к выходу инвертора, а выход двух позиционного ключа соединен с соответст вуюшим входом многоразрядного сумматора входом выходного усилителя а блок опре деления участка аппроксимации содержит резисторную матрицу, горизонтальные шины которой соединены с группой входов блока, вертикальные шины разделены на две группы, шины первой из которых через ключи соединены с первым выводом масштабного резистора, второй вывод которого .подклк чек ко Второму выходу блока, каждая вертикальная шина втсфой группы через соот ветствующие последовательно соединенные операционный усилитель, управляемый ключ. I C-фильтр и логический элемент подключена к соответствующему выходу 1 блока, управляющие входы управляемых ключей под ключены к соответствующему входу блока. На фиг. 1 показана стуктурная схема функционального преобразователя; на фиг. 2 структурная схема блока определения участка аппроксимации и управления величиной смешения; на фиг. 3 - структурная схема блока управления величиной углового коэффи циeнta и схема резисторно- ключевой матрицы м;ногоразрядного сумматора; на фиг. 4 граф1 к аппроксимируемой функции. Функциональный преобразователь содержит многора;3рядный сумматор l, блок 2 определения участка аппроксимации, блок 3 управления величиной угла наклона и блок 4 нормализации. Многоразрядный сумматор 1 (см. фиг. 1 и фиг. З) состоит из резисторно-ключевой матрицы 5t управляемых ключей 6, управляе мых разр{1дными компонентами независимого переменного X (аргумента фупкпкп), инвертора 7, двухпозиционного ключа 8 и выходного усилителя 9. Резисторно-ключевая матрица 5 (см. фиг. 3 ) имеет 2 П -1 вертикальных шин, подключаемых к генератору ортогсх нальных сигналов К, i ® гл - число разрядов аргумента X и углового коэффициента К; и гориз1 нтальных выходных шин, на которых формируются несинусоидальные периодические сигналы. моделирующие угловой коээфициент с нулевым сдвигом, а также -то же, 12) со сдвигом на один разряд влево, К - то же, со сдвигом на два разр$зда влево и т.д. до . Указанные шины через управляемые ключ 6 соединены с суммируюшей точкой выходного усилителя 9, в зависимости . от положения двухпозиционного ключа 8, непосредственно или через инвертор 7. Кроме этого, к суммирующей точке выходного усилителя 9 подключен выход 2 определения участка аппроксимации, который также управляет величиной смещения. Через этот выход передается сигнал моделирующий смещение аппроксилирующих отрезков на различных участках аппроксимации (см. фиг. 4). На выходе усилителя 9 получается сигнал, моделирующий функцию У в ненормализованной форме, т.е. в такой форме, когда ортогональные составляющие, моделирующие отдельные разряды числа У, несмотря на двоичную систему счисления, имеют уровни, превышающие единицу. Для нормализации результата, если в этом -есть необходимость, используется блок нормализации 4. Блок 2 определения участка аппроксима ции (см. фиг. 2) содержит резисторную мат рицу 10, предназначенною для формирования сигналов, моделирующи координаты X , Х . , j ffit. границ участков аппрокси-; мации (точек излома), где тп - число участков аппроксимации (отрезков ломаной) , а также для формирования сигналов, моделирующих величины постоянных смещений LQ,, -В 1-е Г тп обозначение участков аппроксимации на фиг. 4. Обе части резисторной матрицы 10 разделены штрих-пунктирной линией. Горизонталыалв шины матрицы 10 присоединены к группе входов преобразователя, на которые подаются ортогональные сигналы R,R,,. ,Яп. причем, учитывая то обстоятельство, что величины X ( и L j могут быть различного знака, горизонтальные шины являются сдвоенными и от каждого выхода генератора ортогональных сигналов (на чертежах генератор не показан, т. к. является внешним устройствоми не входит в состав преобразователя) используются два противофазных сигнала, моделирующих положительные числа (шины со знаком +) и отрицательные числа (шины со знаком - ). Резисторы матрицы 10 набираются; заранее с учетом величины и знака X j и L. Вертикальные шииоёГ левой части матрицы 10, предназначенные для выработки сигналов -Х , -Х.,, -X тп-Д подключены к суммирующим точкам операционных усилителей 11, куда через резисторы подключена входная клемма преобразователя с сигналом моделирующим аргумент X. Выходы операционных усилителей 11 подключены к входам управляемых ключей 12, управляюшие входы которых подключе-, ны к источнику ортогональных сигналов так,, что ьа их входах сигнал является суммой всех сигналов генератора с минусовых шин, т.е. на ВС& управляющее входы подается снгвал Z R-i . Выходы ключей 12 через интегрирующие Я С - фильтры 13 подклю чены к логическим элементам 14 (НЕ) и лотическим элементам 15 (ИЛИ-НЕ). Логические элементы 15 предназначены для выработки сигналов, которые указывают участок аппроксимадин а, в, с, , тп , на котором находится аргумент X, т.е. если, например, величина X лежит между значениями Х 2 ( в); то на выходе сигнал будет представлять собой логическую единицу, а на всех остальных выходах а, с..,..., т - логические нули. Указанные выходы подключены к, у.пр аБляющим-входам ключей 16, и ключей 17 (см фиг. 4) так, что соответствующий клю замкнут если на выходе логического элемен 15, обозначенного той же буквой, имеется единица,; и разомкнут в противном,случав Таким образом, в каждый момент 1врем1 замкнут только один из ключей 16 и один из ключей 17. Блок 3 управления величиной углового коэффициента, I который на фиг. 3 изображен совместно с резисторно-ключевой матрицей 5. многоразрядного сумматора 1, содержит матрицу 18, горизонтальные шины которой через ключи 17 а, в, с,...,т подключены к обЦ1ей точке, а вертикальные шины через резисторы 19 подключены к общей точке, а вертикальные шины через резисторы 19 подключены к источнику 20 постоянного напряжения.Вертикальные шины матрицы 18 соединены с управляющими входами клю чей резисторно-ключевой матрицы 5 много разрядного сумматора 1. Если на соответст вующем выходе матрицы 18 сигнал К; отличен от нуля, то все ключи, управляемы этим сигналом замкнуты (цепи управления на фиг. 3 условно показаны пунктиром), если же потенциал К равен нулю, то соответствуюшие ключи матрицы 5 разомкнуты. Сигналы К представляет собой разрядны компоненты углового коэффициента Kj дл соответствующего участка аппроксимации, которые заранее набираются для каждого участка а, в, с....,тс помощью перемычек между горизонтальными и вертикальными щинами матрицы 18, причем пере1,а.1чки ста вятся в тех разр5щах, где К- О. Многоразрядный функциональный преобра зователь работает следующим образом. Функция, подлежащая машишюй реализации кусочно-линейно аппроксимируется, т.е. определяются уравнения отрезков ломаной (см. фиг. 4). V KjjX LOL (участок а) ,Я ,. (участок в) (участок cj + LC (участок тп) т Значения К для каждого участка аппроксимадии, набираются с помошью перемычек на матрице 18 блока 3 управления величиной углового коэффициента , а значения L{ и Х набираются с помощью резисторов на матрице 10 блока 2 определения участка аппроксимации. Величина аргумента функции X подается покомпонентно на управляющие входах .ключей 6 многоразрядного сумматора 1 и совмесйнб на входы операционных усилителей 11, В первом случае компоненты X | управляют кгаочами 6 при суммировании сигналов , К ,,.. , так, что если Xj 1, ,то сигнал участвует в суммировании. если же X | 0, то соответствующий ключ разомкнут и сигнал К не участвует в суммировании. Таким образом, умножение величины К на X сводится к поразрядному сдвигу величины К и суммировании сдвинутых сигналов К °1 , К Ч.., , полученных на выходах матрицы 5. Во вточ ом случае величина X служит для получеиия разностей (Х-Х ), - (Х-Х ) а выходах усилителей 11 и для определе- ния знака этих разностей, что осуществляет- .сяс помощью ключей 12 и ЦС фильтров 13. Если разность - (Х-Х j ) является отрицательной, то сигнал на выходе Ключей 12 имеет постоянную составляюшук котора выделяется на соответствующем H.d -фильтре 13, если же эта разность положительна то на выходе .R.С-фильтра 13 постоянный сигнал равен нулю. Элементы НЕ 14 и ИЛИНЕ 15 служат для логической обработки сигналов, указывающих на знак разности -(Х-Х; ). При этом на 1-ом выходе элементов появляется логическая единица толь ко в том случае, когда текущее значение X лежит на 1-ом участке аппроксимации. Указанный сигнал замыкает соответствующий ключ 16 и подает на выход блока 2 величину смещения L , соответствующую данному участку аппроксимации, а также замыкает соответствующий ключ 17. При замыкании ключа 17 на соответствующих выходах матрицы 18 появляются нулевые потенциалы и ключи матрицы 5, которые соответствуют этим разрядам, размыкают ся. в результате такого взаимодействия на выходнь1х горизонтальных шинах матрицы 5 получаются сигналы К , К и т. д. для того участка аппроксимации, на котором в данщ,1Й момент находится величина X. Для моделирования участков функции с отрицг тельной производной, что COOTBOTCI вуот значениям К О , служит двухпознURomibift ключ 8, который управляется блоком 2 определения участка аппроксимации и подает на вход выходного сумматора, суммарный сигнал K с натуральным энаком (нижнее положение ключа, К 0) или с инвертированным знаком (верхнее положение ключа, К О ). На выходе усилителя 9 получается сигнал, моделирующий функцию У t в ненормализованной форме. Указанный сигнал нормализируется, если есть необхо димость, в блоке нормализации 4. Предлагаемое устройство позволяет существенно упростить конструкцию известных многоразрядных преобразователей. Формула изобретения 1. Многоразрядный функциональный преоб разователь, содержащий блок определения участка аппроксимации, блок управления величиной угла наклона и многоразрядный сум матор, выход которого через блок нормализа ции соединен с группой выходов преобразова теля, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в нем группа входов блока определения участка аппроксимации соединена с первой группой входов преобразователя и с первой группой входов многоразрядного сумматора, вторая группа входов которого через блок управления величиной угла наклона соединена с группой выходов блока определения участка аппроксимации, последний выход которого подключен к соответствующему входу сумматора, третья груп входов которсяо является второй группой входовпреобразователя. 2.Преобразователь по п. 1, о т л и чающийся тем, что в нем многоразрядный сумматор содержит резисторно-ключевую матрицу, две группы входов которой подключены соответственно к первой и второй группам входов (многоразрядного) сумматора, а группа выходов резисторно-ключевой ма-прицы через управляемые ключи соединена с входом И1гоертора и первым входом двухпозиционного ключа, BTOpolf вход которого подключен через масштабный резистор к выходу инвертора, а выход двухпозиционного ключа соединен с соответствующим входом многоразрядного сумматора и входом выходного усилителя. 3.Преобразовательпо пп. 1 и 2, о т личаюшийся тем, что в нем блок определения участка аппроксимации содержит резисторную матрицу, горизонтальные шины которой соединены группой входов блока, вертикальные шины разделены на две группы, шины первой из которых через ключи соединены с первым выводом масштабного резистора, второй вывод которого подключен ко второму выходу блока, каждая вертикальная шина второй группы через соответствующие последовательно соединенные операционный усилитель, управляемый ключ, RC- фильтр и логический элемент подключена к соогветствующему выходу блока, управляющие входы управляемых ключей подключены к соответствующему входу блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Сучилин д. д. Основы вычислитель ной техники, Энергия, М., 1964. 2.Авторское св.идетельство № 404096, кл. G- Об &7/26, 1970, Kl кг КЗ f f У

-/;н -(

-(х-х.

Г Г -огт;г

Ф-I/ i

ii НЬ.

ti

™

9 V

Р 0f/«,2