Частотно-импульсный функциональный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G06F17/10 

1 Изобретение относится к автомати-

ке и вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных цифровых комплексов, в которых применяются первичные преобразователи с нелинейной выходной характеристикой.

Известен цифровой функциональный преобразователь, содержащий схему умножения, которая состоит из т-разрядного двоичного счётчика, ключей ссхемы свертки параллель ногот-разря д ного кода по нечетности и формирователя, схему преобразования кодов, которая состоит из п-разрядного двоичного счетчика, запоминающего регистра на г разрядов и постоянного запоминающего устройства, схему пересчета, которая состоит из ;51воично-десятичного счетчика с установочными входами и ключей выхода на магистраль, схему допускового контроля, которая состоит из схемы сравнения кодов, логического преобразователя.

запоминающего регистра и ключей выхода на магистраль .

Недостатком преобразователя является чрезмерное,усложнение устройства при незначительном повыше5 НИИ точности воспроизведения боль шинства функциональных зависимостей. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является частотно-импульсный функциональный пре образоватеяь, содержащий генератор опорной частоты, три управляемых делителя частоты, дешифратор, блок памяти и блок управления. Один из управляемых делителей частоты выполt5няет функции частотного интегратора и содержит счетчик-делитель, управляющий реверсивный счетчик, элементы И по числу разрядов счетчиков и элемент ИЛИ 2 .

20

Недостатками известного преобразователя являются пониженная точность и узкие функциональные возможности. Цель изобретения - повышение точности воспроизведения функциональных зависимостей и расширение функциональных возможностей преобразователя. Поставленная цель достигается тем что в частотно-импульсный функциональный преобразователь, содержащий блок управления, два управляемых делителя частоты, реверсивный счетчик группу элементов И, делитель частоты и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И группы, первые и вторые входы которых соединены с выходами соответственно.делителя частоты и реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с входом записи реверсивного счетчи ка, счетный вход которого соединен с выходом первого управляемого делителя частоты, управляющий и счетный входы которого соединены соответственно с вторым выходом блока управления и первым выходом группы выходов блока управления, третий выход которого соединен с управляющим входом второго управляемого делителя частоты, введен импульсный вычитатель, первый и второй входы которого соединены с первым и вторыми выходами группы выходов блока управления, третий и четвертый выходы которой соединены соответственно с входом делителя частоты и счетным входом второго управляемого делителя частоты, выход импульсного вычитател соединен с вторым входом блока управ ления, третий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, четвертый вход блока управления соединен с вхо дом преобразователя. Причем блок управления содержит четыре элемента И, два элемента ИЛИ элемент НЕ, дешифратор и блок памяти, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим выходами блока управления и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с чет вертым входом и первым выходом груп пы выходов блока управления, второй вход которого соединён с первым вхо дом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ и первым входом третьего элемента И, второй вход которого со динен с выходом первого элемента ИЛИ, и третьим выходом группы выходов блока управления, третий вход которого соединен с вторым выходом группы выходов блока управления и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока памяти и входом элемента НЕ, выходы первого и второго элементов И соединены с входами первого элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с четвертым выходом группы выходов блока управлейия, первый вход которого соединен с входом дешифратора; выход которого соединен с входом блока памяти На фиг. 1 показана блок-схема преобразователя; не фиг. 2 - то же, блок управления. Частотно-импульсный функциональный преобразователь, содержит блок 1, управления, управляемые делители 2 и 3 частоты, реверсивный счетчик k, делитель 5 частоты группу 6 элементов И, импульсный вычитатель 7 и элемент 8 ИЛИ. Блок управления содержит выходы 9-11, группу 12 выходов, входы 13 и Ц, выходы группы 15-19, вход 20, блок 21 памяти, элементы 22-25 И, элементы 26 и 27 ИЛИ, элемент 28 НЕ и дешифратор 29. .. Счетчик и делитель 5, группа 6 элементов И и элемент 8 ИЛИ образуют третий управляемый делитель частоты. В преобразователе используется кусочно-линейная и кусочно-нелинейная аппроксимация заданной функции. В случае кусочно-линейной аппроксимации с помощью блока 1 управления организуется структура, аналогичная описанной в (2|, т.е. входные импульсы частоты fg поступают непосредственно на входы делителя 5 и управляемого делителя 2 частоты. Импульсный вычитатель 7 в данном случае, исключен из структуры преобразователя. Импульсы с выхода элемента 8 ИЛИ поступают на вход управляемого делителя 3 частоты. Изменение коэффициентов деления управляем.ых делителей частоты осуществляет блок 1 управления. С выхода делителя 2 на счетный вход реверсивного счетчика k поступают импульсы с частотой r.k 0 м- к/ где К - коэффициент деления управляемого делителя 2 частоты Текущее значение кода в реверсив ном счетчике k для монотонно возрас тающей функции при нулевом начальном значении определяется выражением т , (2) где - временной интервал, на котором формирует ся заданная функция; п - число разрядов в сче чике Ц и делителе 5. Для монотонно убывающей функции текущее значение кода в реверсивном счетчике k опр.еделяется выражением N N(j- f,dt, 7 (3) о где Ng- начальный код, вводимый в в счетчик из блока управления. На выходе элемента 8 ИЛИ формиру ется последовательность импульсов, следующих со средней частотой 1, Импульсы с частотой f поступают на вход делителя 3, в регистре памя ти которого установлен коэффициент деления Kjj, сортветствующий i-му аппроксимирующему отрезку заданной функции. Частота следования импульсов на выходе этого делителя являет выходной частотрй устройства V4 При достижении текущим значением кода в реверсивном счетчике значений, с бответствующих узлам аппроксимации, блок управления записывает в регистр памяти выходного делителя новое значение коэффициента деления K, меняющее скорость изменения частоты fo, Соответственно переключение счета импульсов в реверсивном счетчи ке 4 позволяет переходить от возрастающего изменения функции к убывающему и обратно. В случае кусочно-нелинейной аппроксимации с помощью блока управления структура преобразователя ор06ганизуется следующим образом. Входные импульсы с частотой, f поступают на вход управляемого делителя 2 частоты и на первый вход импульсного вычитателя J, на второй вход которого поступают импульсы с выхода элемента 8 ИЛИ. Последовательность импульсов с выхода вычитателя 7 поступает на входы делителя 5 и управляемого делителя 3 частоты Последовательность импульсов с частотой f, поступает на вход управляемого делителя 2 частоты, в регистре памяти которого записан код . Последователь ность импульсов с выхода этого управляемого делителя частоты поступает . на вход реверсивного счетчика , в котором за некоторое время запишется число к .4 .4 N о 5 где NiJi- коэффициент пересчета счетчиков управляемого делителя 2 частоты. Частота на выходе вычитателя 7 f fo - Ч- 7) В то же время частота, поступающая с выхода элемента ИЛИ 8, равна где коэффициейт пересчета счётчика 4 и делителя 5. Тогда согласно (7) и (8 3 Откуда f , Импульсы с частотой f поступают на вход управляемого делителя 3 часто- ты в регистре памяти которого запи- сан код ,. На выходе этого делителя получим последовательность импульсов с частотой . где коэффициент пересчета счетчиков управляемого делителя 3 частоты. Учитывая выражения (6) и (10) i , тг ,i j -{o-t) Последовательность импульсов с частотой f| поступает на реверсивный счетчик результата (не показан в котором за период времени с наД tf за4)иксируется число К ЧП г I Kan m2 mj g Ny:- конец предыдущего уча ка аппроксимации по функции; 6 предыдущего участ ка аппроксимации по ар гументу; f -tipsN - конец рассматриваемого участка аппроксимации по аргументу. Знак + - при работе счетчика результата в режиме сложения, - в режиме вычитания. При достижении функцией следующего узла аппроксимации блок 1 управле ния изменяет коды в регистрах памяти управляемых делителей 2 и Д частоты изменяя тем самым коэффициенты деления делителей, и преобразователь работает аналогично предыдущему участку. Если аппроксимация заданной функции осуществляется только нелинейными отрезками, то число в счетчике результата, если в нем перед начало .преобразования установить число No, определяется выражением ...N., 4..ili 4 4 . 11. МПй t-. 1/ . Wh«i Ле- ч . 11 2 Изменяя коды К. и К в регистрах памяти управляемых делителей частоты можно менять кривизну и наклон .аппроксимирующей кривой. Из (5) и .(Н) видно, что предложенный преобразователь пригоден для кусочно-линейной и кусочно-нелинейной ,;(кусочно-логарифмической) аппро ксимации функций. Пусть в формуле (И) fftt e 2000; fj, К. Nj«0; ,64; 2048. Определим Ы 2048 йгООО бТО 2 -254870:- Аналогично, для- f,- t 1000; . Изменим K;jи определим для atoro случая К. , но так, чтобы f; t| осталось равным 2000, а . Пусть К;,:.40; Из формулы (Т) t(NrNo) 1 г N, -о 1Г-е« VJ j I/ . тз ..-t (л i. М1 г048 |т2000 i 204во Определив величину KIJ , вычисляем для f. N 68,2. Следовательно, применив нелинейную аппроксимацию, подбирая соотетствующие значения коэффициентов К(( и , т.е. изменяя кривизну аппроксимирующей кривой, можем с необходимой точностью воспроизводить заданную функцию. В известном устройстве для этого . необходимо увеличить количество участков аппроксимации, а это приводит к усложнению устройства. Таким образом, применение кусочнологарифмической аппроксимации позволяет существенно повысить точность и расширить функциональные возможности преобразователя. Формула изобретения 1. Частотно-импульсный функциональный преобразователь, содержащий блок управления, два управляемых делите частоты, реверсивный счетчик, сруппу элементов И, делитель частоты элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И группы, первые и вторые входы которых соединены с выходами соответственно делителя частоты и реверсивного счет-, чика, выход которого соединен с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с входом записи реверсивного счетчика, счётный jBXofl которого соединен с выходом пер вого управляемого делителя частоты. управляющий,и счетный входы которого соединены соответственно с вторым выходом блока управления и первым выходом группы выходов блока управле ния, третий выход которого соединен с управляющим входом второго управляемого делителя частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения функциональных зависимостей, в него введен импульсный вычитатель, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами группь) выхо дов блока управления, третий и четвертый выходы которЬй соединены соответственно с входом делителя частоты и счетным входом второго управляемого делителя частоты, выход имг; пульсного вычитателя соединен с втог рым входом блока управления, третий вход которого соединен с выходом эле |Мента ИЛИ, четвертый вход блока упра ления соединен с входом преобразователя. 2, Преобразователь по п.1, о т л чающийся тем, что, блок управления содержит четыре элемента И, два элемента ИЛИ, элемент НЕ, дешифратор и блок памяти, первый, второй третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим выходами блока управления и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с четвертым входом и пёр:вым выходом группы выходов блока управления, второй вход которого соединен с первым входЬм второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ и третьим выходом группы выходов блока управления, третий вход которого сое динен с вторым выходом группы выходов блока управления и первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен е четвертым выходом блока памяти и входом элемента НЕ, выходы первого и второго элементов И соединены с входами перво-. го элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с четвертым I выходом группы выходов блока управления, первый вход которого соединен с входом дешифратора, выход KOTOpord соединен с входом блока памяти. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Гильман Г. Г. и др. Приборы и системы управления. Цифровой функциональный преобразователь для многоканальных измерительных систем ,1-№ 10, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР № , кл. G 06 F 15/31, 1976, (прототип).

Фtfг.1