Устройство для воспроизведения функций Советский патент 1980 года по МПК G06J3/00 G06G7/26 

1

Изобретение относится к автоматике; и вычислительной технике, в частности к устройствам для воспроизведения различных функций одного аргумента.

Известен многофункциональный преобразователь l, содержащий управляемый делитель частоты, счетчик, результата, счетчик длины участков, счетчяк адреса, элементы И и ИЛИ, блок памяти и переключатель вида функций.

Известен также многофункциональный преобразователь 2 содержащий цифроаналоговые преобрйзователи, усилители, регистры, логический блок, дешифратор кода функции, грутшы элементов И, триггер и управляющие матрицы угловых коэффициентов и ординат.

Известные устройства имеют сложную схему при воспроизведении широкого класса функций, что определяется большим объемом используемой памяти длл , .хранения коэффициентов воспроизводи- i мых фушспий.

Прототипом изобретения является устройство для воспроизведеаия функций 3j, содержащее аналого-цифровой преобразователь, соединенный входом с шиной аргумента функции и первым вяодом первого сумматора, второй вход которого через первый цифроаналоговый преобразователь подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя и первому входу блока выборки. Выход

10 первого сумматора соединен с первым входом блока анализа приращений, подключенного выходом к второму входу блока выборки, соединенного третьим входом с шиной кода функции и подклю15ченного четвертьпуг входом к выходу счетчика масштаба. Вход счетчика соединен с выходом блока управления, подключенного входом К шине запуска устройства. Выход блока управления сое20динен также с пятътм входом блока выборки, вторым входом блока анализа приращений и первым входом второго сумматора, подключенного вторым входом к выходу инвертора, первьгй вход которого соединен с шиной кода четности фуишни. ВЫУ:ОЦ второго суглматора подключен к входу второго цифреаналогового прсюбразователя, соединега-юго выходом с выходом устройства, приче - второй вход инвертора и третий вход второго сумматора подключены к соответствующим выходам блока выборки. В rrpoTOTirae увеличение точности воспроизведения функций приводит к увеличению числа интервалов разбиения функций, т.е. к увелич- нию оборудования . Кроме этого, одна и та же последовательность приращений используется только для воспроизведения каждо данной функции и не связана с другими воспроизводимыми функциями из общего набора футжций, что также приводит к увеличению аппаратурных затрат. Целью изобретения является упрощение устройства при повышении точности воспроизведения функций. С этой целью в устройство для воспроизведения футшций, содержащее аналого-цифровой преобразователь, соедине1шый входом с шиной гргумента фунгкщш и первым входом первг го сумматора второй вход которого через первый цифроанапоговый преобразователь подключен к. выходу аналого-цифрового преобразователя и первому входу блока выборки, а выход первого сумматора соединен с пер вым входом блока анализа приращений, подключенногх) выходом к второму входу блока выборки, соединенного третьим входом с шиной кода функции и подключе1шого четвертым входом к выходу счет чшса масштаба, вход гсоторого соединен с ВЫ.ХОДОМ блока управления, подключенного входом к Ешие запуска устройства причем выход блока управления соединен т.акже с пятым входом блока выборки, вторым входом блока анализа приращени и первым входом второго сумматора, подключе1шого вторым входом к выходу инвертора, первьп вход которого соедине С щиной кода четности функции, а выход второго сумматора подключен к входу второго ЦИФ1Юаналогового преобразователя, соед1шенного выходом с выходом уст ройства, согласно, изобретению дополни тельно введены счетчик номера последо- вателыюсти и блок памяти последовательности приращений, подключенный пер вым входом к выходу счетчика itoMepa послеповат«1ьности, первый вход которо соединен с выходом управления, а торой вход подключен к выходу блока ыборки, третьему входу блока анализа риращений к второму входу блока паяти последовательности приращений, оецинешюго выходом с вторым входом нвертора, третьим входом счетчшса ноера последовательности, третьим входом торого сумматора и mecTbnvt входом лока выборки. На чертеже показана структурная схема предложенного устройства. Устройство содержит аналогоцифровой преобразователь 1, блок выборки 2,первый ш фроаналоговый преобразователь 3, первый сумматор 4, блок 5 анализа приращений, инвертор 6, второй сумматор 7, второй цифроаналоговый преобразователь 8.блок 9 управления, счетчик Ю масштаба, счетч1Ш 11 последовательности и блок 12 памяти последовательности приращений. Вход преобразователя 1 соединен с шиной 13 аргумента функции и с первьгм входом сумматора 4, В1Х)рой вход которого через преобразователь 3 подключен к выходу преобразователя 1 и первому входу блока выборки 2. Выход сумматора 4 соединен с первым входом блока 5 анализа приращений, подключенного выходом к второму входу блока 2, третий вход которого соединен с шиной 14 кода функции, а четвертый вход - с выходом счетчюса 10 масштаба. Вход счетчика 10 соединен с выходом блока управления 9, подключе1Шого входом к 1ште 15 запуска устройства, причем выход блока 9 соединен также с пятым входом блока 2, вторым входом блока 5 и первым входом сумматора 7. Второй вход сумматора 7 подключен к выходу инвертора 6, соединенного первым входом с шиной 16 кода чепюсти функции. Выход сумматора 7 подключен к входу цифроаналогового преобразователя 8, соединенного вьшэдом с выходом 17 устройства. Блок 12 памяти последовательности приращений подключен первым входом к выходу .счетчика 11 номера последовательности, первый вход которого соединен с выходом блока управления 9, а второй вход - с выходом блока 2, третьим входом блока 5 и вторым входом блока 12. Блок 12 соединен выходом с вторым входом инвертора 6, третьим входом счетчика II, третьим входом сумматора 7 и шестым входом блока 2. Устройстгю мэспроюгюднт функции Ь(х ) путем кусочнолино1111О11 апп юксим пни вида tF(x)-MF(x)iMi FlLj.X.-X, 1 1 гдеF ()- начальное значе-. кие Еюспроиэводймой функции в мо мент времени tsO N - масштабный коэффициент;К i - текущее значеште аргумента, 1,2... п ; прираше1ше функции. В блоке выборки 2 хранятся коды но меров последовательности приращегогй воспроизводголой функции. В часнпм случае последовательность пр1фащений может состоять из одного приращения. Вид воспроизводимой F (х) из ойдего набора функций определяется подачей соответствующих кодов на щины 14, 16 и 18. Устройство работает следующим образом. В момент времени на первый вход блока выборки 2 и вход цифроанало1 эвого преобразователя 3 поступает код значения аргумента X { t ) с выхода аналого-цифрового преобразователя 1. На выходе сумматора 4 формируется приращение аргумента функции, равное разности между напряжением на щине 1 и напряжением на выходе преобразователя 3. Это прирашетше аргумента пост пает на первый вход блока 5 анализа прира щений. Блок 5 формирует код адреса номер последовательности приращений, зависящий от вида временной зависимости арrjMeHTa X (t ) функции Ftx(t) на щине и вида воспроизводимой функции, опреде ляемого кодом на шине 14. По коду адреса номера последователь ности приращений из блока выборки 2 при заданной (программно или вручную) функциональной зависимости f (х) считывается в течение фиксированного для всех функций промежутка времени значение кода номера последовательност приращений воспроизводимой функции. Поэтому колу номера последоватепьностн из блока 12 памяти в течение интерв-ла времени, пропорционального числу приращений в последовательности прираще шй. 226 считьшшится коды пос.ю/юпагояьности пр1фащений воспроизводимой функции F(.X.y Следует отмстить, что одни и то же коды последовательности прирашенин могут спользоваться при восп1Х)извспеиии разных фут;-кци(, так как отдельные участки разных функций могут аппроксиМ1фоваться од1шаковой последовательностью кодов пр фащенийГ кроме этого, отдельные коды последователыюсти приращений могут }1спользоваться многократно при воспроизведении одной функции, имеющей повторяющиеся участки. Использование ОДНОТ1ШНОЙ информации при воспрюизведенидт разных функций или одной позволяет сэкономить суммарный объем и, соответствешю , аппаратурные затраты блока выборки 2 и блока 12 памяти последователыгости пр1фашещгй. Точность воспроизведотшя ф тгкции повышается вследствие того, что по одному коду номера последовательности пр1фащений функции F ( X ) в блоке выборки 2 из блока 12 памяти считываются после довательность пр1фащений требуемой длины. Счетчик 11 номера последовательности Запускается сигналом из блока выборки 2 одновреме1шо со считыванием из блока 2 кода номера последовательности приращений. Считывание приращений в последовательности пр1фащений, имеющих разную длину (вплоть до одного пр1фащения), осуществляется счетчиком 11 поочередно и последовательно во времени из блока 12 памяти до тех пор, пока не будет считан записанный в конце последовательности приращений код окончания считывания. По указанному коду осуществляется прерывание считьшания информации из блока 12, памяти, счетчик 11 сбрасывается в исходное состоящее, после чего из блока выборки 2 считывается очередной код номера следующей, последовательности приращений. Взш мос шхронизация всех блоков устройства, формирование и отсчет временных интерваловосуществляются блоком управления 9, в)слючаемым сигналом пуск по шине 15. Алгебраическая сумма зкаче шй кодов оследовательности приращений накаплиается в сумматоре 7. По щцие 18 наальных условий задается начальное знаение кода в сумматоре 7, опережаюто 5 ачальное значение функции F ( XQ). На сумматор 7 знак приращения через 1нвертор 6 может поступать в прямом г.чг обратном коде в зависимости от значения кода четности функцыл на нтнне 16. ЕЗлагода- ря этому могут (о}лмн1х ваться фу1ПЯ1ИИ, симметричные отнаок г зльно оси аргумента. Выходной преобрааоратель 8 осуществляет преобраэоеанне кода cytviMaTopa 7 в напряжение, поступадощое на вЫ. ходную шину 17 устройства. Масштабирование восп{Х5из1юдимых. футжций ос5тцествляется с помощью счетчика 10 масщтаба е saniicviMocTH от записанного в него кода масщта а по шине 19. Если воспроиз1юлимая футсция нсэ масштабируется (масштаб 1:1), то в течение интервалов времою, когда считывается дагформация из блока 2 по одному и тому же адресу, форкпгруется один импульс считывания. В QIXJM случае для одного и того же адреса {}юрм1фуется одно значение кода номера последовательности приращений. Если фушсция масштабируется, то по одному и тому же адресу происходит многократное счтывание информации из блока выборки 2, причем крат}юсть считыванияравна масштабу (предполагается,что частотаспедовання импульсов считывания много бо-льше скорости иаменегшя аргумента), Таким образом, счетчик 1О масштаба позволяет воспроизводить подобно преобрагюванные функции для одного и того же входного аргумента A(t)(t)l,2Ftx(t)l,(t) ... Блок 5 ана1шза приращеьшй в зависи мости от величины прирэщешш аргумент ( X - I ), вида воспроцавоДИМОЙ функции F ( ) ) и текущего значения функции F ( К ) формирует код числа подинтерва/юв для каждого фиксированно го интервала времени. Число подинтервалов разбиеюш функли F { } формируется блоком 5 таким образом, чтоб ошибка аппроксимации функции на каждо интервале не превышала заданной величины. При этом необходимо осуществлят соответствующее кодироваш1е функции в блоке выборки 2 и в блоке 12 памяти последоват зльности приращений. Если фушшня,разё1юа©мал на подиятервалы, масих-шбируется то в соотвеггствующие моменты времени счетчик 1О масштаба формирует добавочные им пульсы считывания иа блока выборки 2 по адресу кодов номеров последователь ное прирашений в подинтервале анало пшо описанному. Счетч1те 11 номера . оследовательности возбуждается с ратшстью, соответствуюодей масштабу юсп|х)изводимой функции F ( ), Введение в состав устройства новых уалои (блока памяти последоват&пьности риргш1йний и счетч.ика номера последоательности) позволяет по сравненшо с pOTOTtfflOM упростить аппаратурную реаизйF ию устройства при одновременном поаышении точности.воспроизведения функций, что достигается за счет уме) бщего объема используемой памяти при дновременном увеличении числа интервалов разбиения футпщий. Формула изобретения Устройство для воспроизведения функций, содержащее аналох ю-цифровой преобразователь, соединенный входом с шиной аргумента функции и первым входом первого сумматора, второй вход которого через первый цифроаналоговый преобразователь подключен к выходу амалохх цлфрового преобразователя и первому входу блока выборки, а выход первого сумматора соединен с первым входом блока анализаприрщцений, подключенного выходом к второму входу блока выборки, соединенного третьим входом с шиной кода функции и под7слк)ченного че1 вертым входом к выходу счетчика масштаба, вход которого соедташн с выходом блока управления, подключенного входом к шине запуска устройства, причем выход блока управления соединен также с пятым входом блока выборки, вачэрым входом блока анализа приращений и первым входом второго сумматора, подключенного вторым входом к выходу инвертора, первый вход которого соединен с шиной кода четности функции, а выход вачэрого сумматора подключен к входу второго цифроаналогового преобразователя, соединенного выходом с выходом устройства, отличающеес я тем, что, с целью упроще шя устройства при повышении точности воспроизведения функций, в него дополнительно введены счетчик 1юмера последовательности и блок памяти последовательности приращений, подключенный первым входом к выходу счетчшса тюмера последовательности, первый вход которого соединен с выходом блока управления, а второй вход подключен к выходу блока выборки, третьему входу блока ана;шза приращений 9 7 и второму входу блока памяти последовательности приращений, соединешюго выходом с вторым входом инвертора, третьим входом счетчика номера поспедовательности, третьим входом второго сумматора и шестым входом бпока вы-л борки. Источники информации, принятые во вшшганне при экспертизе 2 1.Авторское свидетельство СССР заявке № 2439О94/,18-24, по ,Q06 F 15/34, 06.61.77.. кп 2.Авгорское свидетельство СССР заявке К% 2462О39/18-24, по . G 06 Q 7/2в, 14.03.77. кл 3.Авторское св1здетельство СССР Ng 537356, кл. Q06 Q 7/26, 1974 (прототип).