Аналого-дискретное функциональное устройство Советский патент 1979 года по МПК H03K13/02 

I.

Аналого-дискретное функциональное устройство предназначено для использования в вычислительной и информационно-измерительной технике.

Известно устройство для аналого-дискретных преобразований приращений, содержащее блок вычитания, аналого-цифровой преобразователь со ступенчатой аппроксимацией, мостовой функциональный генератор, состоящий из генератора ударного возбуждения, электронного коммутатора, ключей, а также блока управления 1.

В этом устройстве мостовой функциональный генератор настраивается на одну, вполне определенную зависимость. Это ограничивает возможности устройства. Кроме того, последовательность приращений аппроксимируется посредством ступенчатой аппроксимации. Это требует больщого количества участков аппроксимации.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей (работа с входным сигналом, математическое ожидание которого неизвестно), а также уменьщение избыточности отсчетов.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-дискретное функциональное устройство, содержащее блок управления, блок вычитания, первый вход которого подключен к шине входного сигнала, а второй

вход - к блоку управления, аналого-цифровой преобразователь, управляющий вход которого подключен к блоку управления, а выход - к входу коммутатора, второй вход которого соединен с блоком управления, введены блок памяти, блок фиксации, дополнительный коммутатор, преобразователь кода в напрял енме и функциональный преобразователь, управляющие входы которых

подключены к блоку управления, причем выход блока вычитания через блок фиксации соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а выход коммутатора через блок памяти, дополнительный коммутатор, преобразователь кода в напряжение и функциональный преобразователь - с третьим входом блока вычитания.

Аналого-дискретное функциональное устройство отличается также тем, что функциональный преобразователь состоит из двух последовательно соединенных интеграторов. Па фиг. 1 представлена блок-схема аналого-дискретного функционального устройства; на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая

его работу.

Аналого-дискретное функциональное устройство содержит функциональный преобразователь 1, состоящий из интеграторов 2 и 3, преобразователь 4 кода в напрял ение,

коммутатор 5, блок 6 вычитания, блок 7

фиксации, аналого-цифровой преобразователь 8 со ступенчатой аппроксимацией, коммутатор 9, блок 10 памяти, блок 11 управления. Выход коммутатора 5 является выходом устройства.

Перед началом работы аналого-дискретного функционального устройства нужно посредством блока 11 управления выставить исходные данные: установить начальные условия на интеграторах 2 и 3 функционального преобразователя 1; записать нули во все ячейки блока 10 памяти; установить частоту дискретизации /дискр; выставить коэффициент усиления К. в блоке 6 вычитания.

По сигналу «Пуск, поступающему с частотой /дискр коммутатор 5 последовательно с частотой /1 /дискр подает коды с ячеек блока 10 памяти на вход преобразователя 4. С выхода преобразователя 4 напряжение, соответствующее коду на его входе, подается на вход преобразователя 1. Так как в начальном, первом цикле снятия отсчета во всех ячейках блока памяти записаны нули, то с выхода преобразователя 1 (выход интегратора 2) снимается напряжение обратной связи UQ.C., изменяющееся по линейному закону

.с йцг + Ло,

где ац - установленное начальное значение

на выходе интегратора 3; о-й - установленное начальное значение

на выходе интегратора 2. Входной сигнал t/Bx подается на первый вход блока 6 вычитания, на второй его вход поступает напряжение t/o.o. с выхода преобразователя 1. На выходе блока 6 имеется рассогласование Л (см. фиг. 2)

i + (.c) где - , - - a,.

Это рассогласование через период 1 -

после начала цикла снятия отсчета запоминается блоком 7 фиксации. Запомненная на время аналого-дискретного преобразования величина напряжения AI подается на вход преобразователя 8. На выходе преобразователя 8 получается код Ni, соответствующий величине напряжения Аь Этот код через коммутатор 9 записывается в первую ячейку блока 10. Этим заканчивается снятие первого отсчета. После прихода второго импульса частоты /диокр начинается цикл снятия второго отсчета. Коммутатор 5 последовательно, начиная с первой ячейки блока 10 памяти, подает коды с частотой fi, на вход преобразователя 4 кода в напряжение. На его выходе 60 от имеются значения напряжения AI в течение времени Гь а затем нулевые значения. Эти напряжения подаются на вход преобразователя 1. На выходе преобразователя 1 в течение времени Т

- 4

о.,,/ + а«,.

Обозначив

G.-f .

можем записать

о.с «aif+ aiiZ + aoi.

В момент 1 на интеграторах 2 и 3 преобразователя 1 устанавливаются новые начальные значения.

Через время 2Г1 от начала цикла отсчета или через время TI носле установления новых начальных условий на интеграторах 2 и 3, на выходе блока 6 вычитания образуется напряжение А2 (см. фиг. 2)

,(,.,}K- +

+(вх-а,аЛ-о,,)/С +УСД;.

Это рассогласование запоминается блоком 7 фиксации. Заполненная на время аналого-дискретного преобразователя величина напряжения Аг подается на вход преобразователя 8. На выходе преобразователя 8 получается код Ла, соответствующий величине А2. Этот код через коммутатор записывается во вторую ячейку блока памяти. Затем заканчивается снятие второго отсчета.

Величины АЬ А2, ..., At являются старщими коэффициентами параболы. Они последовательно запоминаются в блоке 10 памяти. Коэффициент усиления К. в блоке 6 выставляют исходя из условий устойчивости, что позволяет добиться сходимости параболической аппроксимации к функции входного сигнала (см. фиг. 2)

1 dait + -f а,„

где Уг - аппроксимирующая парабола на

i-M участке дискретизации; азг - старший коэффициент параболы на i-M участке дискретизации,

тогда при / Гдвскр

- о.с - (аггТдискр + а,гГд

дискр Г

+ Зв/) - (21/ дискр + йвд) «аг дискр

t/вж - i/

.

.c гд 65 (l-A-)A;д. да .Ь.2, -п2 К - коэффициент пропорционального уменьщения.

Исследования на устойчивость показали, что для устойчивости процесса сходимости аппроксимирующей функции к функции входного сигнала коэффициент К. должен

быть меньшим единицы наилучшие условия сходимости при

При работе устройства в ячейку, номер которой соответствует номеру участка аппроксимации, записывается старший коэффициент параболы, младшие коэффициенты восстанавливаются автоматически при переходе от одного участка аппроксимации к другому. Работа устройства заканчивается при заполнении всей памяти. В памяти записывается некоторая реализация.

Формула изобретения

1. Аналого-дискретное функциональное устройство, содержащее блок управления, блок вычитания, первый вход которого подключен к шине входного сигнала, а второй вход - к блоку управления, аналого-цифровой преобразователь, управляющий вход которого подключен к блоку управления, а

выход - к входу коммутатора, второй вход которого соединен с блоком управления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и

уменьшения избыточности отсчетов, в него дополнительно введены блок памяти, блок фиксации, дополнительный коммутатор, преобразователь кода в напряжение и функциональный преобразователь, управляющие

входы которых соединены с блоком управления, причем выход блока вычитания через блок фиксации соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход коммутатора через блок памяти, дополнительный коммутатор, преобразователь кода в напряжение и функциональный преобразователь соединен с третьим входом блока вычитания. 2. Устройство по п. 1, отличающееся

тем, что функциональный преобразователь состоит из двух последовательно соединенных интеграторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Авторское свидетельство СССР № 196442, кл. Н ОЗК 13/02, 1965.

. г