Функциональный частотный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G06G7/26 

(5) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ

1

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при построении аналоговых и аналого-цифровых вычислительных устройств.

По основному авт. св. № известен функциональный частотный преобразователь, который содержит два интегратора, выходы которых подключены к одним входам компараторов, а выходы компараторов через устройство управления подключены к разрядным ключам, соединяющим вход и выход интеграторов, к источникам входного и опорного напряжения с помощью ключевых элементов подключены входы сумматоров,а выходы двух из них соединены соответственно со входами интеграторов, выходы двух других - со вторыми входами компараторов С 1Недостаток известного устройства состоит в том, что оно имеет ограниченные функциональные возможности, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

так как выполняет несколько десятков множительно-делительных операций и не позволяет воспроизводить периодические функции или достаточно сложные функциональные зависимости с положительными и отрицательными производными .

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразова10теля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены цифроаналоговый преобразователь, коммутатор, программный переключатель, си1-

15 нальный вход которого подключен к шине входного напряжения функционального частотного преобразователя, а выходы соединены с входами коммутатора, первая группа выходов которого

20 соединена с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к шине опорного напряжения функционального частотного пресбразо39

нагеля, входы управления клюмевых элементов соединены с соответствующими выходами второй группы выходов коммутатора, а управляющие входы коммутатора и программного переключател подключены к выходу функционального частотного преобразователя.

На фиг.1 и 2 представлены структурные схемы функционального частотного преобразователя (ФЧП); на фиг.3 временные диаграммы работы ФЧП; на фиг. 4 - 6 - графики функций ФЧП.

Фукнциональный частотный преобразователь (фиг.1) содержит четыре ключевых элемента - k, первые входы которых подключены к шине входного напряжения X, вторые входы к шине опорного напряжения XQ,-. Выходы ключевых элементов 1 - соединены со входами сумматоров 5-8. Выходы сум маторов 6 и 8 подключены к интеграторам 9 и 10 соответственно. Вход и выход интегратора 9 соединен с ключом 11, а вход и выход интегратора 10 - с ключом 12. Выход интегратора 9 подключен к компаратору 13, а выход интегратора 10- к компаратору . Выходы компараторов 13 и 1 подключены к устройству 15 управления, выход которого соединен с ключами 11 и 12, выходы сумматоров 5 и 7 подключены к вторым входам компараторов 13 и 1 соответственно. Источник входного напряжения X подключен к первому входу программного переключателя 16, выходы которого соединены с входами коммутатора 17 первая группа выходов которого соединена с входами цифроаналогового преобразователя 18, выход которого подключен к шине опорного напряжения , входы управления ключевых элементов 1 - k соединены с второй группой вьг ходов коммутатора 17 а управляющие входы коммутатора 17 и программного переключателя 1б подключены к выходу функционального частотного преобразователя.

Структурная схема ФЧП с одним из возможных вариантов выполнения программного переключателя представлена на фиг.2.

На фиг.2 обозначен частотный преобразователь 19, вход которого подключен к шине входного напряжения X и входам п-компараторов (К) 20, а их выходы соединены с входами мультиплексора (М) 21, выход М 21 подключен к входам демультиплексоров (ДМ) 22 и 23, выходы которых соединены соответственно с входами управления т-ключевых элементов (КЭ) 2k установки кода вида функции и k-ключевых элементов 25 установки кода опорного напряжения, входы которых соединены с наборным полем (НП) 26. Выходы КЭ 2k с помощью регистра (Р) 27, соединены с входами управления ключевых элементов 1 - t, а выходы КЭ 25 с помощью Р 27 - с входами цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 18, выход которого подключен к шине опорного напряжения XQ . Выход ФЧП соединен с входами управления Р 27 и ДМ 22 и 23.

На временных диаграммах (фиг.З), поясняющих принцип действия ФЧП, показаны изменения уровней компарирования и напряжения на выходах интеграторов при условии, что суммарный временной интервал t равен обратному значению основной функции

1

(О.

X-i

Частота импульсов на выходе ФЧП определяется зависимостью

2XX о - х

(2),

1

f.

-W -I

где f - постоянная времени интегрирования.

На фиг.4 представлен график зависимости (2) частоты fy от входного напряжения X при постоянном Хд.

Работа ФЧП происходит следующим образом.

С помощью программного переключателя 16, в котором устанавливаются коды вида функций и последовательность их формирования, коммутатор 17 по входам управления ключевыми элементами 1 - k подключает, входное напряжение X и опорное Хд., к соответствующим входам ФЧП, чем задается вид функции. Величина опорного напряжения XQJ устанавливается ЦАП 18 в соответствии с кодами программного переключателя, подключаемыми коммутатором 17.

Синхронизация работы ФЧП осуществляется выходным сигналом по управляющим входам коммутатора 17 и программного переключателя 16.

В общем случае в зависимости от величины входного напряжения X с помощью ключевых элементов 1 - напряжения X и Xfli подаются на определенные входы ФЧП. При этом могут воспроизводиться периодические функции (,фиг.А)или достаточно сложные функциональные зависимости с положительными и отрицательными производнБ1ми (фиг.5). Задаваясь определенной временной последовательностью и переход к пространственному подключению входных величин X и XQ,- к входам ФЧП, в соответствии с выражением (2) можно получать широкий спектр периодических сложных функциональных зависимостей (фиг.6|.

Программный переключатель (фиг.2) работает следующим образом.

При изменении входного напряжения X срабатывают К 20,..., 2Q, при этом на выходе М 21 формируется последовательность импульсов, число которых соответствует числу уровней компарирования -п . С помощью ДМ 23 последовательно во времени открываются КЭ 2,..., 2k, которые передают код вида функции НП 26 через Р 27 на КЭ 1 - 4 ФЧП, устанавливая функцию преобразования, соответствующую набранному коду.

Аналогичным образом М 21 управляет КЭ 25-),..., 25к, открывая их для передачи кода НП 26 через Р 27 к входу ЦАП 18, чем обеспечивается формирование дискретных значений опоного напряжения Хд , , . . , , XQ- .

Синхронизация работы осуществляется выходным сигналом по входам управления ДМ 22 и 23 и Р 27.

Рассмотренные структуры ФЧП (фиг. и 2) обеспечивают увеличение числа функциональных возможностей и их периодичность за счет возможности коммутации входов ФЧП с помощью логических схем, построенных на цифровых микросхемах средней степени интеграции меньшей точности и стоимости по сравнению с аналоговыми схемами, формирующими те же функции.

Точность устройства определяется цифроаналоговым преобразователем в интегральном исполнении, стоимость которого выше по сравнению с цифровыми микросхемами, но при малом удельном весе в оборудовании ФМП на его стоимость влияет несущественно.

Таким образом, технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства состоит в уменьшении количества дорогостоящего оборудования при построении преобразователей, воспроизводящих широкий класс периодических сложных функциональных зависимостей.

Формула изобретения

Функциональный частотный преобразователь по авт. св. № , отличающийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него введены цифроаналоговый преобразователь, коммутатор, программный переключатель, сигнальный вход которого подключен к шине входного напряжения функционального частотного преобразователя, а выходы соединены с входами коммутатора, первая группа выходов которого соединена с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к шине опорного напряжения функционального частотного преобразователя, входы управления ключевых элементов соединены с соответ,ствующими выходами второй группы выходов коммутатора, а управляющие входы коммутатора и программного переключателя подключены к выходу функционального частотного преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 809241,кл. G Об G 7/26,1979 (прототип) .

X/f/

r

Хвл/

X/f2

r

/f

(о{

w

вД2

V I V

фиг. 2

Фиг- J

/X

/Л