Цифро-аналоговый функциональный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G06J3/00 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для воспроизведения НИИ двух перюменнык, аргументы которых задаются двоичным кодом.

Известно устройство для функционального преобразования кодов двух независимых переменных в напряжение, которое содержит блоки адресации, блок памяти для хранения кодов узловых точек, цифроаналоговые линейные преобразователи, блок произведения, сумматоры, нелинейные блоки l.

Недостатками указанного устройства являются необходимость хранения в блоке памяти большого числа кодов (четыре на один участок интерполирующей поверхности) , значительное количество линейных и нелинейных операционных блоков и возможность воспроизведения функций только при условии равномерного расположения узловых точек на плоскости.

Наиболее близким техническим решением является цифроаналоговый функциональный преобразовател§, содержащий регистры, вход первого из которых является первым входом преобразователя, а его выход соединен с первыми входами первого блока цифроаналогового преобразования и блока адресации, второй вход первого блока цифроаналогового преобразования соединен с разнополярными шинаtoми опорного напряжения через первый управляемый переключатель, управляющий вход которого соединен с первым выходом второго регистра, вторюй выход которого подключен к первому входу второ15го блока цифроаналогового преобразования, второй вход которого .через первый масштабный усилитель соединен с выходом первого блока цифроаналогового преобразования, выход второго блока цифро20аналогового преобразования подключен ко входу сумматора и выходу третьего блока цифроаналогового преобразования, первый вход которого соединен с выходом : третьего регистра, а второй и третий вход - соответственно с шинами положительного и отрицательного опорных на«пряжений, выход сумматора является выходом функционального преобразоватзяя/21 Сйнако этот функциональный преобразователь предназначен для реализации методом кусочно- 1инейной аппроксимещии функций одной переменной и не может быть использован для моделирования функ ций двух переменньк. Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых функций. Для достижения этой цели функциональный преобразователь содержит чет-вертый и пятый регистры, четвертый и пятый блоки цифроаналогового преобразования, второй масштабный усилитель, второй управляемый переключатель и блок памяти, вход которого соединен с выходом блока адресации, а выход подключен ко входам второго, третьего и пятого регистров, вход четвертого ре- гистра является вторым входом преобразователя, а его выход соединен со вторым входом блока адресации и первым входом четвертого блока цифроаналогового преобразования, второй вход которого через второй управляемый ключ соединен с разнополярными шинами опор- ного напряжения, управляющий вход второго переключателя подключен к первому выходу пятого регистра, второй выход которого соединен с первым входом пято го блока цифроаналогового преобразования выход которого подключен ко входу сумматора, второй вхрд пятого блока цифроаналогового преобразования через второй масштабный усилитель соединен с выходом четвертого блока цифроаналогового преобразования. На чертеже изображена структурная схема преобразователя. Схема преобразователя содержит первый регистр 1, выходы которого соедине ны с блоком 2 адресации и с первым блоком 3 цифроаналогового преобразования (БЦАП), первый масштабный усилител 4, сумматор 5, второй масштабный усили тель 6, масштабные резисторы 7, 8 в цепи обратной связи усилителей 4 и 6, блок Эпамяти, второй регистр 10, управляющий вторым JbUAn 11 и первым управляемым переключателем 12 эталонного напряжения , третий регистр 13, управляющий третьим БЦАП 14 образо. ,вания, четвертый регистр 15, выходы, которого соединены с четвертым БИЛП 16 и блоком 2 адресации , пятый регистр 17, управляющий пятым БЦАП 18 JH вторым управляемым переключателем 19 эталонного напряжения, входы 2О и 21. Используемый метод аппроксимации предполагает, что исходная функциональная зависимость (.,J 7i описывающая некоторую поверхность, заменяется кусочно-плоской функцией 4(V,) с погрешностью, не превышающей заданной методической погрешности аппроксимации . Возможны три способа упорядоченного разбиения области задания аргументов: неравномерное разбиение, равномерное и смешанное. В случае неравномерного разбиения по обоим осям координат в области аппроксимации.,,-:. уравнение плоскости приводим к виду Ч (х... . в случае равномерного разбиения интервалов задания аргументов по осям X и У в указанной области аппроксимации уравнение плоскости имеет вид 4{x,sV(x,M.j-)td:,,j(x-xp-v t.. (-)р. Смешанное разбиение представляет собой сочетание равномерного разбиения по одной оси и неравномерного разбиения по другой. Так, при равномерном разбиении по оси V и. неравномерном по оси X имеем 4(X,:}).;X-v1o -;jl -Sj1. В случае равномерного разбиения по оси X и неравномерного по оси У 4C)(,.j+-a,j . (4) Значения величин ,-,Л,,Ч,Ч,-,,-,Ъ,- , в выражениях (1) - (4) выбираются при проведении аппроксимации. При неравномерном разбиении области задания аргументов по обоим осям координат преобразователь работает следующим образом. Переменная Х моделируется двоичным кодом Н f, , переменная -кодом Kvj , a функция SCKis) - напряжением Uv . Фактически устройство оперирует не с точными значениями лЧ-ij Ц b.i-j из формулы (1), ас кбантованным значениями соответствующих величин представленкьк в виде двоичных кодов. Поступающие по входным шинам 20, 21 двоичные коды независимых перемен ных Ny NM записываются для хранения в регистры 1,15 и служат для управления БЦАП 3 и 16 соответственно. Блоки 3,16 выполнены в виде резис торных матриц типа R -2R с ключам Одновременно коды Н воздействуют на блок 2 адресации, вследствие чего возбуждается его выходная шина, соответствующая той прямоугольной обл ти, которая отвечает кодам My , Nx) . Сигнал с возбужденной шины блока адре сации поступает на вход блока 9 памят из которого осуществляется выборка соответствующего управляющего слова, в котором представлены коды квантован ных- величин Ц , . и их знаков. Кодовое значение (включая знак) с выхода блока 9 памяти записывается в регистр 13, код знакопеременной величины Q-i,j в регистр 1О, и код знакопеременной величины - в ре- гистр 17. Выходы регистров 10, 13,- 17 подключены к цифровым входам БЦАП 11, 14, 18 соответственно. Кроме того, знаковый разряд регистра 10 связан с цифровым входом первого переключателя 12 эталонного напряжения, а зна ковый разряд регистра 17с цифровым входом второго переключателя 12 эталонного напряжения (переключатель эталонного напряжения для БЦАП 14 на чертеже не показан). Выходное напряжение масштабного усилителя 4 равно И - + VY1 II Аналогично для выхода масштабного усилителя 6 можно записать . .

Сумматор 5 осуществляет суммирование трех входных токов. Его выходное напряжение равно

10. к. ЛП1 п (7)

ivri и

±ц Г1 -m,UQ 2к.р t

о

о

N

г

Q

При моделировании выражения (4) на ,вход бло1са 2 адресации подаются все ГдеЦ-.Г, Р - разрядности регистров 13, 1О и 17 соответственно без учета знакового разряда: , 0 f 2f--i; .| 2P-l. Величины m и Ш2 в формуле (7) должны обеспечить такие номиналы масштабных резисторов 7, 8, чтобы при максимальном коэффициенте передачи БЦАП 11 и 18 реализовать максимальные по абсояютной величине значения учетом ихДискретизации. При равномерном разбиении интервалоа, задания аргументов по осям X и У на вход блока 2 адресации поцаются только . старшие разряды кодов N у и К vj , в то время как младшие разряды кодов по- ступают на БЦАП 3 и 16 соответственно. Тогда, если обозначить количество младших разрядов кода М через И , а кода К) через К , получим по аналогии с (7) tJ 2iF, . -де Nv , N xj - коды, представленные -t младшими разрядами кодов NX и ветственно. В этом случае, как и в случае неравномерного разбиения, посредством кодов, записанных в регистрах 10 и 17, устанавливаются квантованные значения ве- личкн и toij , а с помощью кода, записанного в регистре 13, устанавливаются квантованные значения Ч (у j. При смеша1шом разбиении с помощью кода, записанного в регистре 13, устанавливаются квантованные значения Ч при моделировании выражения ( 3). или Д.j при моделировании выраже- ИИ (4). Причем при моделировании выажения (3) на вход блока адресации одаются все разряды кода NX , которые также подаются на БЦАП 3, и тольо старшие разряды кода N) , младшие азряды которого поступают на вход БЦАП 16. Тогда моделирующее выражеие будет иметь вид разряды кода , которые также подаются на БЦАП 16, и старшие разряды кода Nj, младшие разряды которого поступают на вход БЦАП 3. В этом случав выражение имеет вид V o S -V- oi Nпреимуществом данного цифроаналогг. вого преобразователя является возможность использования различных способов разбиения области задания аргументов без изменения структуры преобразователя. Структура данного функционального преобразователя двух переменных позволяет реализовать его в виде унифицированной конструкции. Программирование устройства заключается в записи управляющих слов в блок памяти. Формула изобретения Цифроаналоговый функциональный преобразователь, содержащий регистры, вход первого из которых является первы входом преобразователя, а его выход со динен с первыми входами .первого блока цифроаналогового преобразования и блока адресации, второй вход первого блока цифроаналогового преобразования соединен с разнополярными щинами опорно го напряжения через первый управляемы переключатель, управляющий вход которо го соединен с первым выходом второго регистра, второй выход которого подключ к первому входу второго блока цифроаналогового преобразования, второй вход ко торого через первый масштабный усилитель соединен с выходом первого блока пифроанапогового преобразования, выход .второго блока цифроаналогового преобразования подключен ко входу сумматора и выходу третьего блока цифроаналогово- го преобразования, первый вход которого соединен с выходом третьего регистра, а второй и третий вход - соответственно с щинами положительного и отрицательного опорных напряжений, выход сумматора является выходом функционального преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, он содержит четвертый и пятый регистры, четвертый и пятый блоки цифроаналогового преобразования, второй масштабный усилитель, второй управляемьй переключатель и блок памяти, вход которого соединен с вььходом блока адресации, а выход подключен во входам второго, третьего и пятого регистров, вход четвертого регистра является вторым входом преобразователя, а его выход соединен со вторым входом блока адресации и первым входом четвертого блока цифроаналогово- го преобразования, второй вход которого через второй управляемый ключ соединен с разнополярными шинами опорного напряжения, управляющий вход второго переключателя подключен к первому выходу пятого регистра, второй выход которого соединен с первым входом пятого блока цифроаналогового преобразования, выход которого подключен ко входу сумматора, второй вход пятого блока цифроаналогового преобразова ния через второй масштабный усилительна соединен с выходом четвертого блока цифроаналогового преобразования. Источники информации, принятые, во внимание при экспертизе 1.Гинзбург С. Д., Любарский Ю. А. Функциональные преобразователи с аналого-4ди4ровым представлением информации М., Энергия, 1973, с. 63. 2.Авторское свидетельство СССР Ns 572815, кл. G 06 :г 1/00, 1977 (прототип).

И

ts KJi)