Аналого-цифровой функциональный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G06J3/00 G06G7/26 

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике в частности к устройствам для нелинейного преобразования аналоговых сигналов датчиков первичной информации в цифровой код.

Известен аналого-цифровой функциональный преобразователь, содержащий компаратор, генератор тактовых импульсов, элемент И, блок управления, счетчик и два цифро-аналоговых преобразовате.ля 1.

Недостатками функционального преобразователя являются ограниченные функциональные возможности, так как он позволяет вьшолнять только операцию извлечения квадратного корня из аналогового сигнала при представлении результата в цифровом коде.

Известен аналого-цифровой функциональный преобразователь, содержапшй входной преобразователь, переключатель, интеграторы, компараторы, блок управления, триггер, регулируемый источник

опорного напряжения, генератор импульсов, элемент И и счетчик результата f2.

Данный преобразователь также обладает ограниченными функциональными возможностями, так как не позволяет воспроизводить функции, обратные полиномвальным.

Наиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой функциональный преобразователь, содержащий блок памяти, основной сумматор и основной регистр, подключенный выходом к входу цифро-аналогового преобразователя, соединенного выводом с первым входом компаратора, подключенного вторым входом к шине ввода аргумента, а выходом - к входу блока управления, выход тактовых импульсов которого соединен со счетным входом счетчика, подключенного выходами 20 разрядов к входам дешифратора, выходы которого соединены с входами первого элемента ИЛИ и с управляющим входом блока памяти, подключенного информаци.онным входом к выходу основного регио397тра, а выходом - к информационному входу регистра сдвига, соединенного упра&ляющим входом с выходом первого элемента И, а выкоЦом - с информационным входом основного сумматора, выход которого соединен с выходной шиной аналого-цифрового функционального преобраэпэвателя, а управляющий вход - с выходом второго элемента Ш1И, подключенного входами к выходам второго и третьего элементов И, причем второй элемент И соединен .первым входом с первым входом первого элемента И н с выходом инвертора, а вторым входом - с выходом компаратора, причем первый вход третьего элемента И подключен к выходу п вого элемента ИЛИ и к - входу инвертора, а выходы блока управления соединены с входами основного регистра и со вторыми входами первого и третьего элемен тов И СЗ 1Прототип позволяет воспроизводить произвольные функции, однако обладает пониженной точностью воспроизведения гладких функций, обратных полиномиальным, из-за использования кусочно-линейной аппроксимации. Данный недостаток является существенным, в частности, при |&пользовании функционального преобразователя для линеаризации характеристик датчиков первичной информащга, статичео кие характеристики которых описываются полиномиальными функциями. Целью изобретения является повышение точности воспроизведения гладких функций. Поставленная цель достигается тем, что в аналого-ци1|ровой функциональный преобразователь, содержащий блок памяти, основной сумматор и основной регист подключенный выходом к входу тифроаналогового преобраагжателя, соединенного выходом с первым входом компаратор подключенного вторглм входом к шине ввода аргумента, а выходом - к входу блока управления, выход тактовых импульсов которого соединен со счетным входом счетчика, дополнительно введены (п -1) сумматоров,(где п- степень полинома, обратного воспроизводимой функции) и (п-1) регистров, причета каждый i -ый (1 i 4 п -1) дополнительный, сумматор подключен первым входом к выходу i-ro дополнительного регистра, вторым входом - к выходу (i+l)-ro дополнительного регистра, а выходом к информационному входу i -го дополнительного регистра, соединенкогс управ ляющим BKoaotyf -с. втравляющим входом осн ного регистра и с выходом тактовых имульсов блока управления, подключенного усковым выходом к управляющим входам счетчика и блока памяти, выходы которого соединены с установочными входами всех регистров и со вторым входом (п -1 ) дополнительного сумматора, а основной сумматор подключён первым и вторым входами к выходам соответственно основно- . го и первого дополнительного регистров, а выходом - к информационному входу основного регистра, причем выход счетчика соединен с выходной шиной аналогоцифрового функционального преобразователя. На чертеже изображе(ю блок-схема аналого-цифрового функционального преобразователя (для случая Г 3), содер жащего компаратор 1, блок 2 управления, блок 3 памяти, счетчик 4, цифро-аналоговый преобразователь 5, основной региотр 6, основной сумматор 7, первые дополнительные регистр 8 и сумматор 9 и вторые дополнительные регистр 1О и сумматор 11. Выход преобразователя 5 соединен с первым входом компаратора 1, , подключенного вторым входом к шине ввода аргумента, а выходом - к входу блока 2 управления. Выход тактовых импульсов блока 2 соединен со счётным входом счетчкка 4 и с управляющими входами регистров 6, 8 и Ю. Выход счетчика 4 соединен с выходной шиной аналогоцифрового нелинейного преобразователя. Пусковой выход блока 2 управления подключен к управляющим входам счетчика 4 и блока 3 памяти, соединенного выходами с установочными входами регистров 6, 8 и 10 и со вторым входом (п -1)-го дополнительного сумматора 11. Каждый i -ый (1 i п -1, где п - степень полинома, обратного воспроизводимой функции) дополнительный сумматор 8 и 11 подключен первым входом к выходу i -го дополнительного регистра, вторым входом к выходу ( i +1 )-го дополнительного регистра, а выходом - к информационному входу i-го дополнительного регистра. Основной сумматор 7 соединен первым входом с выходом основного регистра 6 и с входом преобразователя 5, вторым входом - с выходом первого дополнитель ного регистра 8, а выходом - с внфо мационным входом регистра 6. Аналого-цифровой функциональный преобразователь работает следующим образом. Перед началом работы по сигналу с пускового выхода блока 2 управления счетчик 4 обнуляется, а из блока 3 памяти извлекаются коды коэффшгаентрв и заносятся в регистрьп в регистр 6 заносится код OQ , в регист 8 - код а, , в регистр 10 - коц а. Кроме этого, в течение работы на второй вход сумматора 11 постоянно поступает код коэффициента а . После занесения кодов на выходе тактовых импульсов блока 2 начинают формироваться импульсы, которые подсчитываются счетчике 4 И одновременно с этим поступают на упра ляющие входы регистров 6, 8 и 10, При этом с помощью регистров 6, 8 и 10, сумматоров 7, 9, 11 и цифро-аналргового преобразователя 5 формируется развертывающее напряжение т, V a-4am-t-o( m2j.« -,3 где m - количество тактовых импульсов, поступивших на управляющие входы регистров. В момент времени совпадения выходного напряжения преобразователя 5 и входного напряжения U,( с шины ввода аргумента срабатывает компаратор 1 и формирование тактовых импульсов прекращается т.о. в счетчике 4 будет сформировано числа Пх , связанное с входным напряжением Uy соотношением вида (n2,o,n Ux При этом работа регистров 6, 8 и 10 и сумматоров 7, 9 и 11 при формировании развертывающего напряжения осуществляется следующим образе. При приходе первого тактового импул са в регистр 6 занесена сумма предыдущего состояния регистров 6 и 8 /г «о +С«,. При приходе второго тактового импульса операция повторяется и код на выходе регистра 6 принимает значение 5 CIQ+ + О 4- с( где о(|, - новое состояние регистра 8 В общем виде после прихода т-го так тового импульса значение кода регистра 6 определяется, как «0 где - изменяющееся состояние регистра 8, соответствующее i -ому тактовому импульсу. Аналогичным образом после прихода п-го тактового импульса значение кодов регистров 8 и Ю определяется соотношениями вида В последнем соотношении индекс 4- ЩИ коэффициенте cij отсутствует, так как число «3, суммируемое в сумматоре 11 с состоянием регистра 10, на такте остается неизменным, С учетом изложенного, общее выражение для может быть записано в виде: mm rrt m mm O + H n IZ 01; ( 1:1 3. 5-1 i--, ,-z-i S о .--. 1 -i-a m . (A, Таким образом, рассмотренный аналогоци4 овой функциональный преобразователь за счет формирования напряжения развертки непосредственно в виде полиномиальной функции и -ой степени позволяет повысить точность воспроизведения гладких функций, обратных полиномиальным, по сравнению с прототипом, в котором используется кусочн{ -линейная аппроксимация функций. Данное обстоятельство определяет технико-экономическую эффективность возможного применения данного функционального преобразователя. Формула изобретения А налого-ци ювой функциональный преобразователь, содержащий блок памяти, основной сумматор и основной регистр, подключенный выходом к входу цифроаналогового преобразователя, соединенного выходом с первым входом компаратора, подключенного вторым входов к шине ввода аргумента, а выходом - к входу блока управленвя, выход такто&ых импульсов которого соедвиен со счетным входом счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспровЕзведевня гладких функций, в него дополнительно введены п -1 сумматоров (где .п - стш1ень полинома, обратного воспроваводвмой функции) н п -1 регистров, причем каждый i -и (1 i п -1) дополнительный сумматор подключен пе вым входом к выходу i -го дополнительного решстра, вторым входом - к выходу ( i +1)-го дополнительного регистра, а выходом - к информадионному входу

i -го дополнительного регистра, соединенного управляющим входом с управляющим входом основж)го регистра и с выходом тактовых импульсов блока управления, подключенного пусковым выходом к управляющим входам счетчика и блока памяти, выходы которого соединены с установочными входами всех регистров и со вторым входом (п -1)-го дополнительного сумматора, а основной сумматор подкпючен, первым и вторым входами к выходам соответственно основного и перво- . го дополнительного.регистров, а выходомк информационному входу основного регистра, причем выход счетчика соединен с выходной щиной аналого-цифрового функ пионального преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1.Авторское свидетельство СССР № 369578, кл. G, 06 G, 7/20, 1971.

3.Авторское свидетельство СССР № 334639, кл. Q 06 Э 3/00, 1970 (прототип).