SU388361A1 - Функциональный преобразователь аналог—цифра - Google Patents

Description

1

Изобретение может быть использовано в комбинированных вычислительных комплексах , объедин ющих аналоговую и цифровую аппаратуру.

Обычно информаци , передаваема  из аналоговой части в цифровую, преобразуетс  в соответствии с некоторой функциональной зависимостью . Это преобразование может быть выполнено как в аналоговой, так и в цифровой форме. Преобразование в аналоговой форме требует наличи  универсального диодного функционального нреобразовател . Функци , получаема  на выходе преобразовател  в виде измен ющегос  напр жени , преобразуетс  с помощью аналого-цифрового преобразовател  в цифровую форму.

Такие функциональные преобразователи сложны в настройке, требуют больших затрат оборудовани  и не обеспечивают достаточной точности. Кроме того, они не позвол ют осуществл ть автоматическую настройку на заданную функцию. Поэтому функциональное преобразование в аналоговой форме в больщинстве случаев неприемлемо.

При цифровом функциональном преобразовании аналоговый аргумент заданной функции вначале преобразуетс  с помощью преобразовател  аналог-цифра в цифровую форму. Затем производитс  функциональное преобразование либо с помощью соответствующих программ в цифровых вычислительных мащинах, либо с помощью некоторого набора рещающих блоков в цифровых интегрирующих машинах , либо, наконец, с помощью задани  5 таблиц функциональных зависимостей в случае , когда аналоговое представление функции отсутствует или оказываетс  слишком сложным .

Однако преобразование в цифровой форме

0 требует много времени при вычислении функций на цифровых вычислительных машинах и большого количества решающих блоков в цифровых интегрирующих мащинах.

Цель изобретени  - сокращение затрат

5 оборудовани  и времени на вычисление функций аналогового аргумента.

В предлагаемом функциональном преобразователе аналог-цифра эта цель достигаетс  за счет применени  в нем запоминающего устройства дл  хранени  информации о наклоне линейных отрезков кусочно-линейной кривой, аппроксимирующей исходную функцию, и простейшего линейного преобразовател . При этом выходы старших разр дов счетчика соедин ют с адресными шинами запоминающего устройства, а выходы младших разр дов счетчика и разр дов регистра числа запоминающего устройства соедин ют с входами линейного преобразовател , на выходе которого

0 образуетс  приращение функции. Блок-схема предлагаемого функционального преобразовател  аналог-цифра изображена на фиг. 1; на фиг. 2 показаны ступенчатые кривые, аппроксимирующие линейные, дл  четырех значений наклона и соответствующие этим значени м последовательности приращений функции Аг/ в зависимости от состо ни  счетчика. Функциональный преобразователь аналог- цифра включает в себ  счетчик 1, преобразо- Ю ватель 2 цифра-аналог, схему 3 сравнени  и схему «И 4. Счетчик / (старщие разр ды) используетс  в функциональном преобразователе в качестве счетчика адреса запоминающего устройства 5. Выходы счетчика / (млад- 15 щие разр ды) и регистра числа запоминающего устройства 5 соединены с входами линейного преобразовател  6, на выходе которого образуютс  элементарные (единичные) приращени  функции в потенциальной форме. В функциональном преобразователе применена кусочно-линейна  аппроксимаци  заданной функции и ступенчата  аппроксимаци  линейных отрезков. Аргумент х функции у разбит на 2™ отрезков, каждый из которых 25 содержит 2 элементарных приращений А/; т - количество старщих разр дов, п - количество младщих разр дов счетчика /. Величины m и  , а также соотнощение между ними выбирают из условий допустимых величии по- 30 грешностей линейной и ступенчатой аппроксимаций . Затем функцию у масщтабируют таким образом, чтобы наибольща  величина наклона была меньще единицы. Величины возможных наклонов в этом случае равны ± - (г 0, ) и хран тс  в запоминающем устройстве, причем в  чейке с данным адресом хранитс  значение наклона аппроксими- .„ пп  нной rhvHr.,,HH н  отпР.,.Р «пмрп ,.птппп- 40 рованной функции на отрезке, номер которо го равен данному адресу. В исходном состо нии в счетчике У находитс  исходное значение аналогового аргумента X, в регистре числа запоминающего , устройства 5-исходное значение наклона 5 аппроксимированной функции. Знак наклона из разр да знака регистра числа выведен на щину «sign Ау знака приращений функции. В старщих разр дах счетчика / находитс  но- „ мер обрабатываемого отрезка, в младших 0 разр дах счетчика--номер приращени  Ах на данном отрезке. Если обозначить, начина  с младщих разр дов , единичные состо ни  разр дов регистра , числа в запоминающем устройстве 5 через г, 55 (i, 2, ..., п), а счетчика /-через s, (, 2,...,А), то работу линейного преобразовател  6 можно описать логической формулой I Аг/|-г 5д5„ 1 5„„2 ... S -i-r Sn-iSn-2 ... 5; -f 60 + ... + rn-iS,S, + г„5„() где Ау -модуль приращени  функции у, который может принимать одно из двух значений , «О или «1. 5 20 35 65 При изменении входной аналоговой величины л;, котора  поступает на один вход схемы 3 сравнени , на выходе последней имеетс  сигнал рассогласовани , равный «1, если выходна  величина преобразовател  2 цифра-аналог отличаетс  от входной. Выходной сигнал со схемы сравнени  открывает схему «И 4, и импульс приращени  Д независимой переменной , поданный на второй вход схемы «И 4, проходит на вход счетчика / - состо ние счетчика измен етс , соответственно измен ютс  и значени  выходных величин преобразовател  2 и линейного преобразовател  6. На выходе |Аг/| линейного преобразовател  6 имеетс  код, соответствующий величине приращени  функции на данном отрезке при вновь образовавщемс  в счетчике / номере приращени  Ах. На выходе схемы 3 код «1 сохран етс  до тех пор, пока выходна  величина преобразовател  2 цифра-аналог не сравн етс  с входной аналоговой величиной х. При этом импульсы А/ поступают из счетчика /. Как только младщие разр ды счетчика 1 переполн ютс , импульс переполнени  поступает на старщие разр ды счетчика. Состо ние счетчика / измен етс  на единицу. Этим подготовл етс  к чтению из запоминающего устройства следующа   чейка с новым значением наклона. Импульс переполнени  со счетчика 1 подаетс  также на щину чтени  заноминающего устройства. В регистр числа запоминающего устройства 5 соответственно считываетс  новое значение наклона линейного отрезка аппроксимированной функции. Пример работы линейного преобразовател  6 при . В этом случае регистр числа запоминающего устройства 5 имеет четыре числовых разр да и один знаковый, счетчик / также содержит четыре разр да. Разр дам - -«-г-- ---г- . -. . регистра соответствуют следующие величины наклонов: первому разр ду Vie, второму /le, третьему Vie н четвертому /i6 (на фиг. 2а-2г соответственно). Приращение Аг/ равно единичному прира ........ t- --...„.j ,.,.„. щению А/дл  наклона, равного Via, тогда, когда содержимое счетчика равно восьми, дл  наклона Vie,- когда содержимое счетчика равно четырем и двенадцати и т, д. Наклоны, изображенные на фиг. 2,  вл ютс  основными . Остальные наклоны образуютс  суммированием основных, причем арифметическое суммирование совпадает с логическим. В результате оказалось возможным реализовать наклоны с помощью схем «И, а суммирование их--с помощью схемы ИЛИ. формуле ( )каждое слагаемое образует «№« из основных наклонов. Какой из накло « необходимо образовать, определ ют разр ды регистра числа. Так, если в первом разр де fi регистра числа содержитс  единица, то наклон равен Vie; если единицы содержатс  во всех разр дах, то образуютс  все основные наклоны. Сумма этих наклонов дает наклон , величина которого находитс  в регистре числа запоминающего устройства 5. Таков

наклон °/i6, который равен сумме наклонов «/,6 и Vi6 (фиг. 2д).

Настройка преобразовател  на заданную функцию осуществл етс  довольно просто путем записи значений наклонов в запоминающее устройство.

Дл  построе 1и  функционального преобразовател  необходимы простое запоминающее устройство и линейный преобразователь. Так, дл  двенадцатиразр дного преобразовател  аналог - цифра достаточно иметь запоминающее устройство на 128 шестиразр дных чисел. Дл  реализации линейного преобразовател  необходимо иметь лишь п ть схем «И и одну схему «ИЛИ.

Сокращение времени вычислений функций очевидно, так как собственно процесс вычислений отсутствует. Образование приращений функции происходит практически одновременно с преобразованием аналогового аргумента в цифровой код.

Предмет изобретени 

Функциональный преобразователь аналог- цифра, содержащий счетчик, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и повышени  быстродействи  преобразовател , он содержит преобразователь цифра--аналог, линейный

преобразователь, схему сравнени , схему «И и запоминающее устройство, выходы старших разр дов счетчика подключены к преобразователю цифра-аналог и через запоминающее устройство к линейному преобразователю, выходы младших разр дов счетчика соединены с линейным преобразователем и с преобразователем цифра- аналог, выход которого через схему сравнени  и схему «И подключен к счетчику.

т

, .П , .

ш 8&t mtmt

М

П П П Д-П П П .

ш вы mt Ы1

о ш e&t mt i6ut

IjijTi jija ai-ru

оHiii Mt t

mtmt

i2&t

mt