SU1508249A1 - Аналого-цифровой функциональный преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано , в частности, дл  линеаризации характеристик первичных преобразователей. Цель изобретени  - повышение точности и расширение класса воспроизводимых функций. Аналого-цифровой функциональный преобразователь содержит блок 1 пам ти, арифметическое устройство 2, выполненное на блоке 3 коммутации, регистрах 4 и сумматорах 5, генератор 6 тактовых импульсов, счетчик 7, блок 8 формировани  адреса, компаратор 9, цифроаналоговый преобразователь 10 и выходной регистр 11. Принцип действи  функционального преобразовател  основан на циклическом формировании аппроксимирующей кусочно-полиномиальной зависимости при неравномерном разбиении на участки аппроксимации, что позвол ет повысить точность преобразовани  и расширить класс воспроизводимых функций. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

СП

о

00

(il ф

фик1

Изобретение относитс  к автоматике , вычислительной технике и измерительной технике и может быть использовано , в частности, дл  коррекции нелинейностей измерительных каналов измерительно-информационных систем.

Цель изобретени  - повьшение точности и расширение класса воспроизводимых функций.

На .фиг, 1 представлена блок-схема аналого-цифрового функционального преобразовател ; на Лиг.2 - блок- схема блока формировани  адреса, на фиг.З - временна  диаграмма его работы.

Аналого-цифровой функциональный преобразователь содержит блок 1 пам ти и арифметическое устройство 2, включающее в себ  блок 3 коммутации

П+-1

буферные регистры 4 ,,... ,4 сумматоры 5,,...5 р. Кроме того, функциональный преобразователь содержит

енератор 6 тактовых импульсов , счетик 7, блок 8 формировани  адреса, компаратор 9, цифроаналоговый преобра- зо.ватель 10 и выходной регистр 11.

Блок 8 формировани  адреса (фиг.2) содержит узел 12 сравнени  кодов, счетчик 13 адреса, два триг ге- а 14 и 15, элемент И-НЕ 16.

Работа функционального преобразовател  основана на использовании операции многократного суммировани  дл  получени  степенной зависимости.

При этом выражение дл  К-кратно- го суммировани , определ ющего (К+1)-ю степень аргумента i, имеет вид

. h(K)

L(i+lHl- -2)ii-j(i+P (К+Т)Г

()

Использу  выражение (1), можно определить папином степени п как

уп(1)-а,ч.а, + a.JH- a. +. . .+а, Z . . . I,

а + а,- 1 +

го

t-1

1 +,а. -5; 1 +.. .+а, 14

. ) :

где а; - коэффициенты полинома.

Дл  общего случа  кусочно-полиномиальной аппроксимации выражение (2) примет вид:

п

- «vo «vi

Ч m CL X

а

(j-i)

(3)

где q - номер участка аппроксимации ;.

m и ш,- значени  аргумента, соответствугацие нижней и верхней гра ницам участка q.

Однако в .св зи с тем, что начальные услови , т.е. значени  коэффициентов каждого полинома, кроме первого , в момент их включени  отличаютс  от рассчитанных по формуле (3), так как дл  формировани  степенной зависимости аргумента используетс  операци  многократного суммировани  в которой формирование очередного значени  функции происходит последовательно

., было получено выражение дл  пересчета .коэффициентов а

С- i R J J FI

.

а;

j О.п

(4)

где номер регистра;

I

. . . , i

. ) :

(2)

( -/ R - множитель коэффициента а;

при поступлении К тактовых импульсов , который определ етс  по формуле

5

0

5

0

5

R

-J (К+1}(К+21 .... 4K+i2ilIl

a-j)7

(5)

Таким образом, при помощи зависимостей (4) и (5), подставл   значени  К т можно рассчитать значение коэффициентов каждого полинома которое непосредственно заноситс  в регистры 4: при включении соответствующего полинома.

В дальнейшем дл  простоты описани  в качестве примера рассматриваетс  .первьй участок кусочно-полиномиальной зависим)сти с коэффициент ами

a,jФункциональный преобразователь

работает следующим образом.

В исходном состо нии обнулены счетчики 7 и 13, триггеры 14 и 15 имеют на пр мых выходах нулевой сигнал , блок 3 коммутации находитс  в положении, при котором выходы сумматоров 5 : подключены к входам регистров 4:, в блоке 1 пам ти, в одном слове разр дностью N, записаны значени  коэффициентов полинома дл  определенного участка аппроксимации С

Vo

Qq, ,. .. , С (п и адрес этого участка , причем в качестве адреса узлов аппроксимации берутс  следующие величины: первый адрес равен единице, второй т, третий т и т.д. При совпадении кода адреса начала первого участка аппроксимации, находщегос  в блоке 1 пам ти, и кода чис- па импульсов подсчитанных счетчиком 7, срабатывает узел 12 сравнени  кодов (см.фиг.2) и устанавливает триггер 14 в единичное состо ние, разреша  прохождение- двух тактовых им- пул.ьсов через элемент И-НЕ 16, пер- вый пришедший импульс устанавливает триггер 15 в положение, при котором на пр мом выходе по вл етс  единичный сигнал, на инверсном - нулевой. Блок 3 коммутации переключаетс  и подключает входы регистров 4. к выходу блока 1 пам ти. Второй импульс передним фронтом стробирует запись коэффициентов аппроксимации а.

,а,в регистры 4 , ,-4,. . . ,4

соответственно, а по заднему фронту импульса сбрасываютс  триггеры 14 и 15 - блок коммутации возвращаетс  в исходное состо ние, счетчик 13 уста-30 навливает на входе блока пам ти адрес и коэффициенты полиномиальной зависимости дл  следующего участка аппроксимации. Сразу после записи

25

коэффициентов в регистрах 4 -, и в сумматорах 5 происходит вычисление полинома (2 ) на основе зависимости

(1) дп  значени  i

+ а

+...+ а

и с реднего фронта первого импульса результат выдаетс  на вход преобразовател  10, вырабатывающего эталонное напр жение, эквивалентное входному коду, одновременно с этим в остальные регистры записываетс  промежуточный результат: в регистр

+ а +...+ а,, в регистр

11

+...+ а „ и т.д.

в сумматорах происходит вычисление следующего значени  дл  у (2) (а +

+ а , +. .. + ...+а,„ и

1п

) + (а ,,+

а ,4+...+а ,„)-

с по влением второго импульса оно передае гс  на выход ре- 4i.

При поступлении следуюищх импульсов будет продолжатьс  суммирование коэффициентов полинома дл  данного участка аппроксимации.

082496

При наборе счетчиком 7 числа импульсов , равного адресу следующего узла аппроксимации, т.е. точки, в которой происходит модификаци  коэффициентов аппроксимации и (или) изменение пор дка воспроизводимого

полинома, блок 8 переключает блок 3 коммутации в положение подключени  на входы регистров 4- выходов блока

пам ти. Процесс формировани  очередного участка кусочно-нелинейной зависимости повтор етс .

В момент равенства входного напр жени -преобразовател  и напр жени  на выходе цифроаналогового преобразовател  10 сигнал с выхода компаратора 9 разрешает запись кода напр жени  через выходной регистр 11 на выход преобразовател .

Рассмотренный преобразователь работает по принципу циклического формировани  аппроксимирующей кусочно- полиномиальной зависимости, т.е.

переполнение и сброс счетчиков 7 и 13 приводит преобразователь в исходное состо ние.

Claims (2)

1. Аналого-цифровой функциональный преобразователь, содержащий генератор тактовых импульсов, соединенный выходом со счетным входом счетчика , подключенного выходом к информационному входу выходного регистра, соединенного входом управлени  записью с выходом компаратора, первый вход которого  вл етс  входом аргумента преобразовател , а второй вход подключен к выходу цифроаналогового преобразовател , блок пам ти и арифметическое устройство, содержащее п сумматоров и два буферных регистра, первый из которых соединен входом разрешени  записи с выходом генератора тактовых импульсов, а выходом - с цифровым входом цифроаналогового преобразовател , отлич ающий- с   тем, что, с целью повышени  точности и расширени  класса воспроизводимых функций, в преобразователь введен блок формировани  адреса, а арифметическое устройство дополнительно содержит блок коммутации и с третьего по (п+1)-й буферные регистры, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к входам разрешени  записи с второго по

.(п+1)-й буферных регистров и синхронизирующему входу блока йюрмировани  адреса, соединенного первым информационным входом с выходом счетчика, вторым информационным входом - с выходом кода узлов аппроксимации блока пам ти, первым адресным выхо-ч дом - с входом блока пам ти, а вторым адресный выходом - с управл ющим входом блока коммутации, перва  группа цифровых информационных входов которого подключена к выходам группы кодов коэффициентов функционального преобразовани  блока пам ти, а втора  группа цифровых, информационных входов - к выходам с первого по сумматоров соответственно, каждый i-й () из которых соединен входом первого-слагаемого с выходом i-ro буферного регистра, а входом второго слагаемого - с выходом (i-t-l)-ro сумматора, причем вход второго слагаемого п-го сумматора подключен к выходу (п+1)-го буферного регистра, а информационнь е входы буферных регистров соединены с соответствующими выходами блока коммутации .

fpaff.Z

2. Преобразователь по п.1, о т- личающийс  тем, что блок формировани  адреса содержит счетчик| адреса, два триггера, элемент И-ДЕ и| узел сравнени  кодов, первый и второй входы которого  вл ютс  соответственно первым и вторым информационными входами блока формировани  адреса , а выход подключен к синхронизирующему входу первого триггера, соединенного информационным входом с шиной логического нул , входом установки в 1 - с инверсным выходом второго триггера, счетным входом счетчика адреса и информационным входом второго триггера, а выходом - с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого  вл етс  синхронизирующим входом блока формировани  адреса, а выход подключен, к синхронизирующему входу второго триггера, при этом выходы разр дов счетчика адреса  вл ютс  первым адресным вы- .

ходом блока формировани  адреса, а пр мой и инверсный выходы второго триггера - вторым адресным выходом блока формировани  адреса.

cpue.S